銅冶煉高砷煙塵浸出渣鼓風(fēng)爐熔煉煙氣治理環(huán)保工藝探索及生產(chǎn)實踐

李龍仙

（昆明西科工貿(mào)有限公司，云南昆明650102）

銅冶煉高砷煙塵浸出渣鼓風(fēng)爐熔煉煙氣治理環(huán)保工藝探索及生產(chǎn)實踐

李龍仙

（昆明西科工貿(mào)有限公司，云南昆明650102）

對鼓風(fēng)爐煙氣特性進(jìn)行分析，通過采用重力除塵 －電收塵 －動力波濕法除塵 －氨法脫硫工藝及環(huán)保設(shè)施進(jìn)行收塵、脫硫，有效消除了對環(huán)境的污染，使鼓風(fēng)爐煙氣排放滿足 《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25466－2010）的要求。

鼓風(fēng)爐煙氣；重力沉降；電收塵；動力波；氨法除硫；實踐

1 引言

粗鉛生產(chǎn)主要采用鼓風(fēng)爐還原工藝。鼓風(fēng)爐冶煉過程中產(chǎn)生含塵煙氣治理難度較大，如不能得到有效治理將造成嚴(yán)重的區(qū)域性污染。國內(nèi)鉛冶煉煙氣收塵主要采用簡單的袋式收塵，用石灰水噴淋吸收SO2，煙氣處理效果難以達(dá)到 《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25466－2010）的要求。富民薪冶工貿(mào)有限公司 （以下簡稱薪冶公司）4m2鼓風(fēng)爐主要處置銅冶煉煙塵濕法處理后產(chǎn)生的浸出渣。為使煙氣得到徹底治理，薪冶公司采用重力除塵 －電收塵 －動力波除塵 －氨法除塵脫硫四級環(huán)保除塵脫硫系統(tǒng)，此除塵系統(tǒng)是目前國內(nèi)罕見的煙氣治理工藝。

2 鼓風(fēng)爐工藝流程

2.1 原料主要成分

薪冶公司處理的銅冶煉煙塵浸出渣組分見表1。

表1 薪冶公司處理的銅冶煉煙塵浸出渣組分

2.2 主要工藝流程 （圖1）

3 鼓風(fēng)爐煙氣特性

3.1 二氧化硫含量高

由于原料中含硫量約7%～8%，在鼓風(fēng)爐熔煉綜合回收工藝過程中將產(chǎn)生大量的二氧化硫。

原料每天進(jìn)料量 ×浸出渣的配比×原料中硫含量×64／32＝二氧化硫數(shù)量，即：

3.2 含塵量高

鼓風(fēng)爐煙塵率約為入爐料量的7%～8%，生產(chǎn)中入爐料量約85t／d。每天產(chǎn)生的煙塵量：

85×8% ＝6.8t／d

3.3 含有大量有毒有害重金屬元素

原料來自銅冶煉煙塵濕法處理浸出渣，大量有毒有害容易揮發(fā)的重金屬進(jìn)入里面，增加了治理難度。

3.4 可燃性高

煙氣中存在少量氧氣，焦灰中的可燃物可在高溫下繼續(xù)燃燒。

4 收塵、脫硫系統(tǒng)

富民薪冶工貿(mào)有限公司針對以上煙氣特性，為了達(dá)到國家 《GB25466－2010鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求，采取四級凈化措施。第一級是沉降室，效率20%～25%，把較大顆粒的塵粒沉降后，返回配料。第二級是電收塵，效率為90%～95%。第三級是動力波，除塵效率達(dá)98%。此時，煙氣含塵已可降低到10mg／Nm3左右。第四級是氨—催化氧化脫硫，生產(chǎn)硫酸氨，使尾氣含SO2降至 200mg／Nm3左右。尾氣中塵與 SO2都低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)，從30m煙囪排放。

4.1 煙氣除塵工藝

4.1.1 干法除塵

由鼓風(fēng)爐過來的高溫?zé)煔?（約 120～280℃）進(jìn)入重力沉降室，沉降室為帶迷宮結(jié)構(gòu)的沉降室，煙氣在重力沉降室停留時間為13s，氣流速度0.46 m／s，效率20%～25%，主要捕集煙氣中較大顆粒的煙塵粒，回收的煙塵返回塵鼓風(fēng)爐配料。

煙氣二級除塵設(shè)備為電除塵器，20m2、單室四電場，風(fēng)速采用 0.4m／s。選用寬極距電磁錘振打的新型電除塵器，此種電除塵器適合于高比電阻的揮發(fā)塵，其效率為90%～95%，出口含塵＜0.3 ～0.5 g／Nm3。電除塵器捕集煙塵通過下部一臺埋刮板輸送機(jī)送調(diào)漿槽調(diào)漿。

表2 干法除塵煙灰成分

4.1.2 濕法除塵

由于煙氣中部分的砷及少量的鉛、硫等易揮發(fā)元素難以用干法去除，因此第三級設(shè)置濕法洗滌器。煙氣濕法除塵設(shè)備采用湍流逆噴旋液塔，此設(shè)備是一種新型氣體凈化設(shè)備，屬動力波設(shè)備改進(jìn)型。煙氣由電除塵器進(jìn)入引風(fēng)機(jī)，加壓進(jìn)入湍流逆噴旋液塔洗滌器，煙氣中的細(xì)小煙塵及砷塵被酸性洗滌液洗滌進(jìn)入液相；煙氣溫度由120～280℃降至約55℃。

湍流逆噴旋液塔的吸收原理為：在湍流逆噴旋液塔逆噴管內(nèi)，煙氣從頂部進(jìn)入，與下部旋流噴入的吸收液逆向碰撞接觸，形成了持續(xù)不斷的高湍流泡沫區(qū)，該泡沫區(qū)內(nèi)液體表面以極快的速率更新，在液沫面氣體中的煙塵被洗滌進(jìn)入液體，從而被捕集下來。逆噴管內(nèi)氣液混合物落入塔體下部循環(huán)槽內(nèi)，由于氣速降低，液滴落入下部槽體，所收集的洗滌液經(jīng)循環(huán)泵返回逆噴頭，進(jìn)行循環(huán)吸收。氣體通過槽體上部排出。

煙氣經(jīng)洗滌塔除塵后進(jìn)入第二級濕法除塵設(shè)備—填料塔，填料塔設(shè)有液相移熱設(shè)備板式換熱器，煙氣與冷洗滌液在填料中接觸降溫，溫度由 55℃降溫至42℃左右進(jìn)入一級脫硫塔。

4.1.3 煙塵調(diào)漿

洗滌塔洗滌循環(huán)泵分流部分洗滌液至斜管沉降槽，上清液自流回洗滌器塔槽，底流送至調(diào)漿槽，將電除塵器收下含鉛 （Pb）、鋅 （Zn）和銦 （In）的煙塵調(diào)漿，液固分離后液體再由廠內(nèi)槽車送西科公司濕法車間處理，固體返回備料或外售。

4.2 脫硫工藝

鼓風(fēng)爐煙氣經(jīng)除塵、降溫后進(jìn)入脫硫工段。煙氣中二氧化硫含量較高，約 10433mg／Nm3（干），設(shè)置兩級吸收，內(nèi)設(shè)一段噴頭，兩級吸收其脫硫率不小于98%。

在各脫硫塔內(nèi)進(jìn)行以下反應(yīng)過程：

（1）吸收過程

吸收過程主要在篩板泡沫區(qū)和逆噴管泡沫柱內(nèi)進(jìn)行，含二氧化硫的煙氣與吸收液充分接觸，并按下列反應(yīng)式反應(yīng)：

（2）吸收液補(bǔ)充

主要在脫硫塔塔體循環(huán)槽內(nèi)進(jìn)行，吸收槽內(nèi)加入氨水按下式反應(yīng)，補(bǔ)充部分吸收液：

煙氣經(jīng)兩級脫硫塔吸收后，其二氧化硫總吸收率不低于98%，凈化煙氣中 SO2平均濃度不超過200mg／Nm3。

凈化后的煙氣由30m煙囪排放。

（3）硫酸銨工藝

脫硫溶液由槽車送云銅股份公司冶煉加工總廠硫酸分廠采用氨—酸法硫銨生產(chǎn)裝置處理。

4.3 四級除塵脫硫后治理效果

2012年進(jìn)、出口處污染物監(jiān)測結(jié)果見表3。

表3 2012年進(jìn)、出口處污染物監(jiān)測結(jié)果 （mg／m3）

5 產(chǎn)生物料的去向

沉降室煙塵、電收塵煙塵、動力波底泥均屬于危險廢物，薪冶公司嚴(yán)格按照國家法律法規(guī)要求進(jìn)行管理處置，其中沉降室煙塵、電收塵煙塵收集后銷售給有處理資質(zhì)的單位進(jìn)行處置利用，動力波底泥返回備料車間。氨法脫硫溶液 （亞硫酸銨母液）由槽車送至云銅股份有限公司冶煉加工總廠硫酸分廠進(jìn)行轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生二氧化硫氣體制成液體后用于西科公司、稀貴分廠。轉(zhuǎn)換后，采用硫銨生產(chǎn)裝置生產(chǎn)硫酸銨。物料去向見表4。

表4 產(chǎn)生物料去向

6 結(jié)論

（1）鼓風(fēng)爐熔煉產(chǎn)生的污染物二氧化硫、煙塵經(jīng)本工藝治理后，排放值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25466－2010）中所規(guī)定的二氧化硫排放限值400mg／m3、顆粒物80mg／m3。薪冶公司2008年驗收監(jiān)測二氧化硫、煙塵排放值分別是：128mg／m3、35.6mg／m3。

（2）污染物二氧化硫、煙塵得到有效治理，二氧化硫、煙塵的去除量分別為：3242.06t／a、2034.06t／a。按照年生產(chǎn) 300d計，二氧化硫、煙塵未經(jīng)環(huán)保設(shè)施治理之前數(shù)量分別為：10.88t／d×

300＝3264 t／a、6.8t／d×300＝2040t／a，2008年驗收監(jiān)測二氧化硫、煙塵經(jīng)過環(huán)保系統(tǒng)治理后排放總量分別為21.94t／a、5.94t／a。

（3）本煙氣處理工藝運(yùn)行成本較高，但處理后達(dá)到的效果較好，有效地避免了處理該類物料對環(huán)境造成的二次污染，為銅冶煉生產(chǎn)工藝的正常生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)及綜合回收利用有價金屬起到了有力的保障作用。

［1］張兆祥，安本.重金屬冶金工廠環(huán)境保護(hù) ［M］.長沙：中南大學(xué)出版社，2006.

［2］樂頌光，魯君樂，何靜.再生有色金屬生產(chǎn)［M］.長沙：中南大學(xué)出版社，2006.

［3］張健，蔣繼穆.重有色金屬冶煉設(shè)計手冊 （鉛鋅鉍卷，冶煉煙氣塵通用工程常用數(shù)據(jù)卷）［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1995.

Study on the Process and Practice of Treating the Fume from the Blast Furnace Burning Solid Wastes with High Content of Arsenic in the Process of Copper Smelter

LI Long－xian
（Kunming Xike Industry and Trade Limited Company，Kunming Yunnan 650102 China）

Based on the analysis on the characteristics of blast furnace fume，the process of gravitational dust collection and electrostatic precipitator and dynamic wave wet dust collection and ammonia desulfurization was applied to remove the dusts and sulfur in order to reduce the negative environmental impacts.The discharge of the blast furnace fume can achieve the requirements of the national Emission Standard of Pollutants for Lead and Zinc Industry （GB25466-2010）.

blast furnace fume；gravity sedimentation；electrostatic precipitator；dynamic wave；ammonia method desulphurization；practice

X751

A

1673－9655（2014）02－0081－04

2013－12－30