萬黎明， 樂安勝， 鄧小輝， 趙向陽， 江佑能

(大冶有色金屬集團控股有限公司， 湖北 黃石 435005)

在銅冶煉生產(chǎn)中熔煉工序?qū)︺~精礦含水量有一定要求，所以需要對銅精礦進行干燥處理。通常是使用干燥窯對銅精礦進行干燥處理，干燥過程中產(chǎn)生的尾氣中含有大量金屬粉塵和二氧化硫等超標(biāo)物質(zhì)，所以需要進行處理才能外排。一般銅冶煉廠采用電收塵器和動力波進行處理，確保外排煙氣達標(biāo)排放。隨著我國對企業(yè)的環(huán)保要求越來越高，我國銅冶煉企業(yè)外排煙氣含塵濃度的排放標(biāo)準(zhǔn)為含塵濃度≤80 mg/Nm3。為降低尾氣含塵濃度，各冶煉廠做了大量的改造[1-7]。

1 大冶有色冶煉廠備料收塵系統(tǒng)簡介

大冶有色備料系統(tǒng)主要為澳斯麥特爐提供原料，年處理銅精礦約120萬t。備料有兩臺干燥窯進行銅精礦的干燥處理，產(chǎn)生的煙氣先經(jīng)電收塵器收集大部分金屬粉塵，尾氣進入動力波吸收塔，主要吸收微小金屬粉塵和其他有害氣體，達標(biāo)后進行排空，工藝流程見圖1，電收塵系統(tǒng)主要設(shè)備工藝參數(shù)見表1。

圖1 備料系統(tǒng)工藝流程圖

2 生產(chǎn)中的問題

隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐年擴大，銅精礦干燥量大幅提升，而收塵系統(tǒng)已運行接近二十年，環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，外排煙氣含塵濃度偶爾無法達標(biāo)。整個收塵系統(tǒng)漏風(fēng)率較高，特別是干燥窯燃燒室。干燥窯燃燒室拱頂由耐火磚砌筑，隨著生產(chǎn)的進行，極易出現(xiàn)裂縫，致使大量煙氣外泄，并且影響整個收塵系統(tǒng)內(nèi)部負(fù)壓。電場故障率較高，嚴(yán)重影響整體收塵率。動力波噴淋壓力較小，噴淋效果較差，噴淋經(jīng)常發(fā)生堵塞。

表1 備料干燥窯尾氣收塵系統(tǒng)主要設(shè)備工藝參數(shù)

3 采取的措施

3.1 對整個電收塵系統(tǒng)進行密封

將干燥窯燃燒室拱頂由耐火磚砌筑改造成耐火材料一次性澆筑。用20 mm厚鋼板焊接成兩塊內(nèi)部有空腔的弧形體(每塊中間留進料口半圓，安裝時經(jīng)過機械暗扣拼接組合成一體)，用Φ18 mm的圓鋼焊接鋼鉤，起鉤澆筑料作用。澆筑時拱頂下沿使用模板，用拉桿將模板和鋼體弧形體固定，在每塊空腔里灌入澆注料，起到保溫和隔熱作用，在與燃燒室接觸處進行密封處理，并在干燥窯頭處與密封圈連接，保證小燃燒室的密封達到要求。干燥窯燃燒室結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。

1-加筋板；2-高強度耐溫澆注料；3-加料孔；4-鋼殼；5-鋼鉤圖2 燃燒濕拱頂結(jié)構(gòu)示意圖

干燥窯燃燒室拱耐火磚出現(xiàn)縫隙應(yīng)及時進行修復(fù)，確保無煙外漏。在各設(shè)備連接處全部用保溫棉進行密封處理，減少漏風(fēng)率。

3.2 提高電場收塵效率

針對電場反復(fù)故障，對3#電場電路板進行更換。制定設(shè)備維護制度，定期對陰、陽極振打裝置清灰、檢查，對振打軸、瓷軸支撐和刮板機鏈條進行檢查，對一些使用年久的部分零件進行更新和升級。

3.3 對動力波系統(tǒng)進行改造

疏通動力波環(huán)形管道，并于易堵塞處安裝法蘭連接，以便經(jīng)?？梢赃M行拆卸，進行管道金屬礦漿的清理。在動力波環(huán)形管道上安裝壓力表、閥門，通過調(diào)節(jié)壓力、閥門，保證噴頭壓力均勻，控制好動力波噴淋效果。在動力波溢流液管道前加裝液位調(diào)節(jié)閥門，有效控制溢流液流量，以提高動力波收塵效率。安裝變頻控制動力波兩臺循環(huán)泵電機運行。調(diào)節(jié)閥處于全開狀態(tài)，兩臺動力波循環(huán)泵的75 kW電機可自動調(diào)節(jié)頻率，起到變頻節(jié)能的作用，達到噴淋最佳效果。在動力波吸收塔中部開孔，定期觀察噴淋的效果。如果出現(xiàn)較多堵塞情況，及時進行清理。發(fā)現(xiàn)噴淋壓力不足，及時查找原因，確保噴淋正常。

動力波洗滌水循環(huán)進行噴淋吸塵，水中含雜固量較高。動力波循環(huán)水過濾后可通過管道排至沉淀池，再鋪設(shè)約300 m Φ108 mm×4.5 mm玻璃管道至2#庫煙灰池沉淀池，將含銅較高的廢水送至2#庫煙灰池用廢水浸泡煙灰，充分利用水資源，減少外排污水。動力波系統(tǒng)循環(huán)水需要定期補充新水。

3.4 在動力波洗滌液中添加起泡物質(zhì)

動力波入口煙氣中金屬粉塵較高，為提高動力波收塵率，往動力波洗滌液中添加不同物質(zhì)，以增加產(chǎn)生的泡沫量和提高洗滌液對金屬的吸附性。添加物選用常見的洗衣粉和銅選礦中常用的松油、黃藥。

洗衣粉的主要成分是陰離子表面活性劑、烷基苯磺酸鈉和少量非離子表面活性劑，在洗衣粉中加入一些助劑，如磷酸鹽、硅酸鹽、酶等，再經(jīng)混合、噴粉等工藝即制成洗衣粉添加物。此添加物易溶于水中，循環(huán)過程中容易產(chǎn)生大量泡沫，其含有的陰離子表面活性劑，易和各種金屬物質(zhì)結(jié)合，可以起到一定的吸附作用。

松油作為起泡劑，可在氣- 水界面上降低界面張力，形成小氣泡，進一步擴大分選界面，在銅的選礦中普遍使用。黃藥可改變粉塵顆粒表面疏水性，使浮游的顆粒黏附于氣泡上，在銅的選礦中廣泛使用。

在一個生產(chǎn)周期，分批次往洗滌液中一次性加入10 kg三種物質(zhì)，然后每天監(jiān)測動力波出口含塵濃度和測算動力波，一個生產(chǎn)周期每天平均對比情況見表2。

從表2中可以看出，添加松油吸收效果最明顯，其次是添加洗衣粉，黃藥效果不明顯。松油主要是產(chǎn)生的大量泡沫，增加了對金屬粉塵的吸附作用。洗衣粉能產(chǎn)生的泡沫有限，其含起泡劑的成分是少量的。因洗滌液是在強制循環(huán)，洗衣粉陰離子表面活性物質(zhì)與煙氣中的粉塵接觸時間有限，預(yù)計沒有發(fā)揮作用。黃藥能改變洗滌液的疏水性，但吸附效果不是十分明顯。

表2 不同添加物動力波收塵系統(tǒng)效率對比

為進一步提高吸附效果和充分利用松油起泡效果，選用松油進一步進行對比試驗。在一個生產(chǎn)周期中，再做兩次試驗。其中一次為一次性加入松油20 kg；另外一次為一次性加入10 kg，每天加入量為2～3 kg，采取點滴加入。每天監(jiān)測動力波出口含塵濃度和測算動力波，一個生產(chǎn)周期每天平均對比見表3。

表3 松油不同加入量及方式動力波收塵系統(tǒng)效率對比

通過上表可以看出，一次性增加20 kg松油的加入量，并沒有很明顯提高收塵率。松油在洗滌液過程中不斷的揮發(fā)和吸附在灰塵表面，會隨著煙氣外排一部分和混入泥漿一部分，需要及時進行補充，才能保持洗滌液中穩(wěn)定的含量，這樣才能保證動力波收塵的穩(wěn)定。

3.5 對動力波系統(tǒng)進行定期清理

動力波吸附下來的是大量金屬顆粒，在洗滌液循環(huán)過程中，極易沉積在動力波分離罐子底部和循環(huán)管道中，嚴(yán)重影響洗滌液的流速，應(yīng)定期短時間停車，對分離罐子底部和循環(huán)管道進行清理。

4 效果分析

通過上述改造，在干燥窯滿負(fù)荷運行情況下，干燥窯系統(tǒng)總收塵率持續(xù)提高，干燥窯尾氣含塵濃度持續(xù)下降，2016年總收塵率和尾氣含塵濃度見圖3。

圖3 2016年各月份總收塵率和尾氣含塵濃度

通過圖3可以明顯看出總收塵率在年底到達了97.5%，尾氣含塵濃度已下降至61 mg/Nm3，對比年初已經(jīng)有了大幅改善，完全滿足環(huán)保要求的外排標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)論

大冶有色冶煉廠在不進行大規(guī)模的投資和改造下，對現(xiàn)有的備料電收塵系統(tǒng)進行改造，大幅提升了收塵效率，尾氣含塵濃度已下降至61 mg/Nm3，滿足環(huán)保外排煙氣含塵濃度≤80 mg/Nm3標(biāo)準(zhǔn)要求。改造措施包括：對干燥窯燃燒室拱頂使用耐火材料一次性澆筑，加強燃燒室的密封性能，減少漏風(fēng)率；對電收塵系統(tǒng)進行改造升級，并加強日常檢查及維護，減輕動力波需要吸塵的量；對動力波系統(tǒng)進行改造，并加強清理作業(yè)，確保了動力波的噴淋效果；在動力波洗滌液中添加起泡物質(zhì)，增加動力波泡沫產(chǎn)生量，從而增強對各種金屬粉塵的吸附效果。此次改造成功對其他老舊電收塵系統(tǒng)的改造有一定的借鑒意義。