粗鉛精煉除銅過(guò)程中煙塵的治理

翟居付， 王武鈞， 黃建忠

(河南豫光金鉛股份有限公司， 河南 濟(jì)源 459000)

粗鉛精煉除銅過(guò)程中煙塵的治理

翟居付， 王武鈞， 黃建忠

(河南豫光金鉛股份有限公司， 河南 濟(jì)源 459000)

對(duì)粗鉛精煉除銅過(guò)程中產(chǎn)生的煙塵進(jìn)行治理，在各個(gè)煙塵揮發(fā)點(diǎn)安裝集塵裝置，對(duì)收集的煙氣采取布袋收塵—水膜除塵二級(jí)收塵處理，煙塵的回收率達(dá)到98.5%以上 。

粗鉛；火法精煉；除銅；煙塵治理

0 前言

河南豫光金鉛股份公司是亞洲最大的電解鉛生產(chǎn)基地，年產(chǎn)電解鉛40萬(wàn)t。目前國(guó)內(nèi)粗鉛精煉主要采用火法精煉與電解精煉相結(jié)合的工藝，粗鉛精煉除銅采用傳統(tǒng)的鉛精煉鍋熔析除銅，該過(guò)程普遍存在煙塵收集問(wèn)題：粗鉛加入精煉鍋熔化及除銅攪拌過(guò)程中，產(chǎn)生一定量的煙氣；電解工序陽(yáng)極殘極洗滌后返回精煉鍋再鑄型時(shí)，由于其含有酸液及少量未洗凈的陽(yáng)極泥，熔化時(shí)產(chǎn)生一定量的酸性蒸汽與煙塵，形成煙霧；除銅后撈渣、倒渣過(guò)程中，有揚(yáng)塵產(chǎn)生。隨著環(huán)保要求及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的提高，對(duì)以上過(guò)程中產(chǎn)生的煙、汽、塵進(jìn)行治理十分必要。

1 收塵設(shè)施的配置

粗鉛除銅過(guò)程中，溫度在400 ℃以上會(huì)有揮發(fā)性煙塵產(chǎn)生，同時(shí)攪拌過(guò)程也有煙塵產(chǎn)生，對(duì)除銅煙塵成分進(jìn)行分析，結(jié)果如表1所示。

表1 除銅煙塵成分

由表1可以看出，煙灰中有大量的重金屬元素，這些金屬及其化合物排放后會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。同時(shí)，煙灰內(nèi)含有大量的金、銀等貴重金屬，具有很大的回收價(jià)值。為此，絕大多數(shù)鉛冶煉廠在除銅工序加裝了收塵設(shè)施。

1.1 集塵鍋罩

目前，各企業(yè)都根據(jù)自身情況在熔鉛鍋上設(shè)計(jì)了集塵鍋罩，其集塵治理效果不盡相同。豫光金鉛股份公司根據(jù)工藝現(xiàn)狀，自主研發(fā)設(shè)計(jì)了兩種可移動(dòng)鍋罩。

圖1為粗鉛及殘極加入熔化時(shí)所用鍋罩，鍋罩頂部管道與固定的抽風(fēng)管道連接，前端可以活動(dòng)，加料時(shí)通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)將其打開。同時(shí)，自主研發(fā)了殘極自動(dòng)洗刷及連續(xù)加料裝置，將傳統(tǒng)的殘極臥式洗刷改為立式單片洗刷；自動(dòng)加料系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)殘極單片連續(xù)加入，與原來(lái)的集中加料方式相比，大幅度減少了加料瞬時(shí)產(chǎn)生的煙塵。

圖1 集塵鍋罩示意圖

除銅攪拌階段使用的鍋罩外形與圖1相似，但其表面密閉，在上部固定安裝一部攪拌機(jī)，攪拌裝置在鍋罩內(nèi)部，電機(jī)與傳動(dòng)裝置在鍋罩上部，該鍋罩可有效收集攪拌過(guò)程中產(chǎn)生的大量煙塵。

1.2 收塵器

煙氣經(jīng)鍋罩集中后進(jìn)入收塵器進(jìn)行處理。除銅煙氣，含塵較低，在600 mg/m3左右；溫度較低，在60 ℃左右；同時(shí)煙塵粒度較小，在1～20 μm左右，采用適合處理低溫低濃氣體的袋式收塵器。該收塵器適應(yīng)性較強(qiáng)，收塵效率高，一般可達(dá)到90%以上。公司原先采用L150M3箱式布袋除塵器，收塵面積為480 m3，風(fēng)量9 000～162 00 m3/h，采用208濾袋，人工振打清灰。該裝置投入運(yùn)行后存在如下問(wèn)題：一是由于漏風(fēng)系數(shù)較大，造成風(fēng)機(jī)抽風(fēng)量不足；二是由于粉塵中含有酸性蒸汽，煙塵粘著在濾袋上不易脫落，而且人工打袋，不僅工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，且效果差；三是采用208濾袋，處理后的煙氣含塵與含鉛不穩(wěn)定，不能達(dá)標(biāo)排放。

2009年公司對(duì)袋式收塵裝置進(jìn)行改造，增大風(fēng)量，加大收塵箱面積，增加收塵室與布袋數(shù)量以提高收塵率；同時(shí)振打清灰方式改為脈沖自動(dòng)振打；將208布袋改為覆膜針刺氈濾袋。表2為袋式收塵器改造前后參數(shù)對(duì)比。

表2 袋式收塵器改造前后的參數(shù)

收塵裝置改造前后的收塵效果如表3所示。

表3 袋式收塵器改造前后的收塵效果 mg/m3

注：執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為《鉛鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(2007- 11)

由表3可見，改造后，煙塵總排放濃度降低了30%以上，鉛及其化合物排放濃度降低了65%以上，收塵效果有了較大的改善。

2 卸渣過(guò)程中揚(yáng)塵的回收

粗鉛除銅過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生占粗鉛總重量10%左右的除銅渣，除銅渣內(nèi)含有大量有價(jià)金屬，需儲(chǔ)存在專用渣盤內(nèi)運(yùn)輸至熔煉系統(tǒng)回收。多數(shù)企業(yè)采用的操作方法是：通過(guò)行車用撈渣機(jī)將銅浮渣撈出后倒在渣盤中或直接傾倒在車間內(nèi)，由于操作過(guò)程中無(wú)有效收塵措施，造成車間內(nèi)揚(yáng)塵。

針對(duì)此問(wèn)題，公司實(shí)施了以下改造方案：使用鋼板制作一個(gè)密閉漏斗型卸渣裝置安裝在熔鍋臺(tái)邊，漏斗下部鋪設(shè)道軌安裝電動(dòng)平車，卸渣時(shí)將渣盤吊放在平車上送至漏斗口位置，卸渣完成后電動(dòng)平車將渣盤拉出。漏斗上安裝收塵管道與現(xiàn)有收塵設(shè)施相連。將原開口式渣盤改造為半封閉狀，撈渣機(jī)撈出的除銅渣經(jīng)漏斗倒入渣盤，有效地解決了撈渣機(jī)卸渣時(shí)產(chǎn)生的煙塵問(wèn)題。

3 陽(yáng)極殘極返熔后含酸煙氣的處理

電解工序的陽(yáng)極殘極，需要重新鑄型成陽(yáng)極板。雖然殘極經(jīng)過(guò)洗刷，但仍殘留有少量陽(yáng)極泥及酸液，其加入熔鍋后產(chǎn)生大量的酸性煙氣，雖經(jīng)袋式收塵器處理，但仍有部分殘留。盡管鉛電解采用的硅氟酸鉛電解液為弱酸性，但還是會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染。由于其總量較少，無(wú)法有效回收，許多廠家只能從提高陽(yáng)極泥洗滌潔凈度入手，并未對(duì)除銅煙塵中的酸氣進(jìn)行處理。

鑒于上述情況，2011年公司經(jīng)過(guò)研究，設(shè)計(jì)安裝了一套低壓脈沖袋式收塵—水膜除塵器綜合收塵裝置，煙塵經(jīng)袋式收塵器處理后，由煙道導(dǎo)入水膜除塵器中進(jìn)行二次除塵。

然而，該裝置運(yùn)行時(shí)，水膜收塵器二次除塵出現(xiàn)以下問(wèn)題：

(1)噴頭堵塞：水膜除塵器噴淋水要求pH值11左右，加入火堿(氫氧化鈉)后易造成噴頭堵塞。

(2)旋流板堵塞：水膜除塵器內(nèi)有三層百葉式旋流板，噴淋水中的火堿易結(jié)于旋流板百葉上，造成通風(fēng)不暢，影響收塵效果。

(3)通風(fēng)效果差：設(shè)計(jì)不合理，脈沖袋式收塵器進(jìn)出風(fēng)均采用φ800 mm管道，而水膜除塵器出風(fēng)口僅為φ600 mm，影響通風(fēng)效果。

針對(duì)上述問(wèn)題，采取了以下措施：

(1)經(jīng)袋式收塵器處理后的煙氣僅含少量酸氣，利用水膜吸附含塵煙氣，可收到良好效果。

(2)水膜除塵器改為一層旋流板，并增加收水器。

(3)水膜除塵器出風(fēng)口改為φ800 mm，直接與排煙囪相連，原有的配套風(fēng)機(jī)放棄使用。

上述改造完成后，二級(jí)收塵器出口煙塵的檢測(cè)結(jié)果如表4所示。

表4 袋式—水膜二級(jí)除塵效果 mg/m3

注：執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為2013年起施行的河南省地方標(biāo)準(zhǔn)

由表4可以看出，低壓脈沖袋式除塵器—水膜除塵器組合除塵技術(shù)，可有效地降低排空煙氣含塵。采用該技術(shù)后，排空煙氣含塵降低了35%以上，含鉛降低了19%以上。

水膜除塵器所使用的循環(huán)水中吸收了大量的煙塵與酸性氣體，為保證收塵效果，需定期進(jìn)行更換。實(shí)際生產(chǎn)中，連續(xù)運(yùn)行一周后，水膜除塵器出口煙氣濃度增加，此時(shí)循環(huán)水煙塵濃度達(dá)到飽和，pH=4，目前每周更換一次循環(huán)水。

水膜收塵器循環(huán)水量消耗為5.3 m3/d，飽和循環(huán)水含H2SiF6達(dá)0.45 kg/m3，含Pb達(dá)0.21 kg/m3。循環(huán)水送至中水站進(jìn)行中和處理，鉛進(jìn)入污泥中進(jìn)一步回收。

使用二級(jí)除塵裝置后，粗鉛精煉系統(tǒng)排放的煙氣含塵優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及河南省最新的地方標(biāo)準(zhǔn)要求，達(dá)到行業(yè)先進(jìn)水平。

4 存在的問(wèn)題及解決方案

公司通過(guò)采取一系列的措施，有效地解決了粗鉛除銅過(guò)程中煙塵治理問(wèn)題。但是，除銅過(guò)程中撈渣與除銅后舀鉛產(chǎn)生的少量煙塵，目前仍無(wú)法有效回收。公司正在研究通過(guò)改變現(xiàn)有的除銅撈渣方式、鉛液轉(zhuǎn)運(yùn)方式、殘極加入方式解決存在的問(wèn)題。目前已經(jīng)完成殘極加入方式的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了殘極加入過(guò)程中少量連續(xù)自動(dòng)化操作，避免了大量殘極同時(shí)加入造成煙氣量較多；用鉛泵輸送鉛液已完成試驗(yàn)，新的輸送方式可杜絕因舀鉛液造成煙塵的揮發(fā)；開始研制自動(dòng)撈渣裝置，取代原有的行車吊渣盤撈渣。

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Smoketreatmentinprocessofcrudeleadrefiningandcopperremoval

ZHAI Ju-fu, WANG Wu-jun, HUANG Jian-zhong

The smoke in the process of crude lead refining and copper removal was treated. The dust collecting unit was installed in each smoke volatile point, and the collected smoke was treated in two stages including bag filter and water film dust collector, and the recovery of smoke reached over 98.5%.

crude lead; pyrometallurgy refining; copper removal; smoke treatment

翟居付(1969—)，男，河南南陽(yáng)人，化學(xué)工程碩士，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事鉛冶煉加工及后續(xù)多金屬綜合回收工藝的研究。現(xiàn)為豫光金鉛股份公司精煉廠廠長(zhǎng)。

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