火試金裝置收塵系統(tǒng)的設(shè)計

周麗娜， 周亮亮

(1.江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院， 江西 贛州 341000； 2.中國瑞林工程技術(shù)有限公司， 江西 南昌 330031)

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設(shè)備及自動化

火試金裝置收塵系統(tǒng)的設(shè)計

周麗娜1， 周亮亮2

(1.江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院， 江西 贛州 341000； 2.中國瑞林工程技術(shù)有限公司， 江西 南昌 330031)

火試金法在貴金屬分析領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛，已成為貴金屬分析的重要手段。火試金過程中產(chǎn)生的含PbO和PbCl2煙氣嚴(yán)重影響操作人員的安全、健康并污染檢測室環(huán)境。本文以廣西某雜銅冶煉廠為例，從工程設(shè)計方面，介紹火試金裝置收塵系統(tǒng)的設(shè)計原則和特點。

火試金法； 貴金屬分析； 檢測室； 收塵系統(tǒng)

0 引言

火試金法是國際上公認(rèn)的貴金屬分析測試方法，也是我國標(biāo)準(zhǔn)的仲裁檢驗方法。它具有取樣代表性好，方法適用性高，富集效果好，測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點，與其它分析方法相比具有不可替代的優(yōu)勢[1]。但火試金法也存在勞動強度大，原材料消耗多，能耗高，分析時間長，產(chǎn)生有毒有害煙氣等問題。由于火試金操作過程中產(chǎn)生的有毒有害煙氣嚴(yán)重影響操作人員的安全健康并污染檢測室環(huán)境，因此針對火試金裝置收塵系統(tǒng)的設(shè)計非常重要。在以往的工程設(shè)計中，火試金裝置產(chǎn)生的含Pb煙氣外逸嚴(yán)重，沒有設(shè)置收塵系統(tǒng)或收塵系統(tǒng)非常簡易。由于人們的環(huán)保意識不夠，對危險廢物的認(rèn)識不足，目前關(guān)于火試金裝置收塵系統(tǒng)設(shè)計的文獻(xiàn)資料很少。隨著國家對工業(yè)生產(chǎn)中安全問題的重視，火試金裝置的收塵系統(tǒng)將逐漸受到人們的重視。

本文以廣西某雜銅冶煉廠為例，探討火試金裝置收塵系統(tǒng)的設(shè)計原則和特點，為有色行業(yè)火試金裝置收塵系統(tǒng)的設(shè)計提供參考。

1 火試金裝置收塵系統(tǒng)的設(shè)計原則和特點

1.1 設(shè)計原則

火試金裝置收塵系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)嚴(yán)格按照相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求進(jìn)行。

(1)干法、濕法收塵系統(tǒng)工藝流程的選擇?；鹪嚱鹧b置收塵系統(tǒng)通常采用的是干法收塵流程，具體是“吸風(fēng)罩—布袋收塵器—排風(fēng)機—排氣筒”，濕法流程很少采用。主要是因為干法流程收集的煙塵容易處理，設(shè)備運行和維護(hù)人員少，總占地面積小。并且濕法流程產(chǎn)生的大量廢水難于處理，處理成本較高。

(2)收塵系統(tǒng)布袋收塵濾袋材質(zhì)的選擇。收塵系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備是布袋收塵器，而濾袋材質(zhì)的選擇是核心。布袋收塵器通常能捕集1 μm以上的煙塵，性能較好的濾袋可捕集煙塵的粒度達(dá)0.1 μm，一般不受煙塵物理化學(xué)性質(zhì)的影響，但其對于煙氣性質(zhì)如煙氣溫度、濕度、腐蝕性等要求較高[2]。濾袋材質(zhì)的選擇主要取決于煙氣介質(zhì)的溫度、物理化學(xué)性質(zhì)和經(jīng)濟性。常用的布袋收塵濾袋材質(zhì)有柞蠶絲(最高使用溫度為100 ℃)，滌綸208(最高使用溫度為120 ℃)，諾梅克斯+美塔斯(MATAMEX，最高使用溫度為220 ℃)，玻璃纖維(最高使用溫度為250 ℃)?；鹪嚱鹧b置產(chǎn)生的煙氣介質(zhì)溫度約60 ℃，且煙氣中含PbO和PbCl2，通常選用的濾袋材質(zhì)為滌綸208且表面覆膜聚四氟乙烯。

(3)火試金裝置粉塵的排放限值要求。因火試金裝置產(chǎn)生的煙氣中含Pb，煙氣排放可參照的國家標(biāo)準(zhǔn)有《銅鈷鎳工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 25467—2010，《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 25466—2010和《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 16297—1996，各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的煙氣排放濃度限值見表1。

表1 煙氣排放濃度限值

(4)收塵系統(tǒng)捕集粉塵的處置措施?！段ｋU廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》GB5085.1～3—1996中明確指出：“危險廢物是指具有腐蝕性、急性毒性、浸出毒性、反應(yīng)性、傳染性、放射性等一種及一種以上危害特性的廢物[6]”。布袋收塵器收集的粉塵含PbO和PbCl2，屬于急性毒性物質(zhì)，需按危險廢物處置，并送具有從事危險廢物貯存資質(zhì)的單位進(jìn)行貯存和處理。如果布袋收塵器捕集的粉塵量比較少，可臨時堆存在廠區(qū)指定的區(qū)域。

(5)收塵系統(tǒng)吸風(fēng)罩形式的選擇。按照密閉罩和工藝設(shè)備的配置關(guān)系，防塵密閉罩有局部密閉罩、整體密閉罩和大容積密閉罩三種形式[7]。局部密閉罩只對局部產(chǎn)塵點進(jìn)行密閉，它的排風(fēng)量小，經(jīng)濟性好，適用于含塵氣流速度低、瞬時增壓不大的揚塵點。整體密閉罩將塵源設(shè)備的大部或全部進(jìn)行密閉，適用于有振動或含塵氣流速度高的設(shè)備。大容積密閉罩將塵源全部密閉起來，操作人員可直接進(jìn)入室內(nèi)檢修，適用于多點產(chǎn)塵，陣發(fā)性產(chǎn)塵、塵化氣流速度大的設(shè)備或地點，缺點是占地面積大，材料消耗多。試金裝置收塵系統(tǒng)的吸風(fēng)罩采用大容積密閉罩，可以達(dá)到最好的通風(fēng)除塵效果。

(6)收塵系統(tǒng)的負(fù)壓操作以及排風(fēng)風(fēng)速的選擇。試金裝置的塵源密閉后，為防止粉塵外逸，需進(jìn)行排風(fēng)以消除吸風(fēng)罩內(nèi)的正壓，排風(fēng)口應(yīng)盡量設(shè)置在吸風(fēng)罩內(nèi)壓力較高的部位。為達(dá)到最好的通風(fēng)效果，排風(fēng)口風(fēng)速需選擇合適，通常選用的風(fēng)速值為0.4～0.5 m/s。

(7)收塵系統(tǒng)設(shè)備配置區(qū)域的選擇。因試金收塵系統(tǒng)布袋收塵器清灰時和排風(fēng)機工作時會產(chǎn)生較大的噪音和振動，不利于精密化驗設(shè)備的正常工作，所以收塵設(shè)備應(yīng)盡量配置在建筑物底層且遠(yuǎn)離精密化驗儀器的區(qū)域，并且設(shè)置在單獨的房間內(nèi)，室內(nèi)考慮吸音、隔振措施。

(8)試金室內(nèi)的環(huán)境安全衛(wèi)生要求。試金裝置試金爐、灰吹爐設(shè)置在試金室內(nèi)，室內(nèi)需要考慮通風(fēng)換氣措施，以保證良好的工作環(huán)境。操作人員進(jìn)入試金室時需要佩戴勞保用品。在塵源設(shè)備試金爐、灰吹爐吸風(fēng)罩處需要設(shè)置高溫危險的警示標(biāo)志。

1.2 特點

廣西某雜銅冶煉廠共配置3臺試金爐和3臺灰吹爐分別用于試金試樣的熔融和灰吹操作，塵源設(shè)備試金爐和灰吹爐的相關(guān)情況見表2。

表2 試金爐和灰吹爐規(guī)格

試金裝置密閉罩排風(fēng)量的計算可根據(jù)進(jìn)、排風(fēng)量的平衡確定?？偱棚L(fēng)量主要為從孔口和不嚴(yán)密縫隙吸入的空氣量。廣西某雜銅冶煉廠火試金裝置孔口和不嚴(yán)密縫隙的面積約8 m2，因煙氣介質(zhì)中含PbO和PbCl2，屬于有毒危險的有害物，選用的風(fēng)速值為0.5 m/s，由此得出試金爐密閉罩總的排氣量為14 400 m3/h。煙氣組成為(體積分?jǐn)?shù)，%)：N277.03，O220.47，H2O 2.50%，煙氣溫度60 ℃，含塵1 g/m3，其中PbO和PbCl2占20%，其余為SiO2。試金裝置排出的廢氣經(jīng)布袋收塵后由排風(fēng)機抽吸送排氣筒達(dá)標(biāo)排放。

2 收塵系統(tǒng)構(gòu)成及參數(shù)

2.1 收塵系統(tǒng)構(gòu)成

廣西某雜銅冶煉廠火試金裝置收塵系統(tǒng)煙氣排放參照的標(biāo)準(zhǔn)為《銅鈷鎳工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 GB 25467—2010。系統(tǒng)構(gòu)成見圖1。

圖1 火試金裝置收塵系統(tǒng)簡圖

塵源設(shè)備試金爐、灰吹爐產(chǎn)生的含塵煙氣在吸風(fēng)罩的作用下由管道送往布袋收塵器進(jìn)行含Pb煙塵的收集，收塵后的煙氣在排風(fēng)機的抽吸下送往排氣筒達(dá)標(biāo)排放。布袋收塵器收集的煙塵由叉車送往指定區(qū)域臨時堆存。

火試金過程需要經(jīng)過配料、高溫熔融熔煉、灰吹、分金和稱量等操作，其中產(chǎn)生鉛污染的過程主要是高溫熔融熔煉和灰吹。熔融時加入的氧化鉛除轉(zhuǎn)變成鉛扣外，大部分進(jìn)入熔渣，少量以PbO和PbCl2的形式進(jìn)入煙氣[8]。

2.2 收塵系統(tǒng)過程參數(shù)

火試金裝置收塵系統(tǒng)的設(shè)備布袋收塵器、閥門、

排風(fēng)機設(shè)計選用參數(shù)見表3，收塵系統(tǒng)過程參數(shù)見表4。

表3 收塵系統(tǒng)設(shè)計選用參數(shù)

表4 收塵系統(tǒng)過程參數(shù)

試金爐和灰吹爐排出的含塵煙氣經(jīng)布袋收塵后顆粒物濃度由1 220 mg/m3下降到2.21 mg/m3，鉛及其化合物排放濃度為0.442 mg/m3，完全滿足國標(biāo)GB 25467—2010《銅鈷鎳工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的要求“顆粒物濃度限值為80 mg/m3，鉛及其化合物排放濃度限值為0.7 mg/m3”。

2.3 收塵系統(tǒng)材料

火試金裝置的收塵系統(tǒng)主要由吸風(fēng)罩、閥門、布袋收塵器、排風(fēng)機和排氣筒等組成，收塵系統(tǒng)材料統(tǒng)計見表5。

3 建議

隨著有色冶煉行業(yè)對火試金分析法的重視，火試金裝置收塵系統(tǒng)的設(shè)計也越來越重要。通過對廣西某雜銅冶煉廠火試金收塵系統(tǒng)的設(shè)計，提出以下建議：

表5 收塵系統(tǒng)材料統(tǒng)計表

(1)對于已建設(shè)并存在問題的火試金裝置收塵系統(tǒng)，應(yīng)按照相應(yīng)的國標(biāo)及規(guī)范要求進(jìn)行檢查和完善。

(2)對于正在建設(shè)和未建設(shè)的火試金裝置收塵系統(tǒng)，應(yīng)按照相應(yīng)的國標(biāo)及規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計和建設(shè)。

[1] 王永生.對火法試金法的一些改進(jìn)[J].新疆有色金屬,2011，(增刊2)：101.

[2] 北京有色冶金設(shè)計研究總院等.重有色金屬冶煉設(shè)計手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2008：101.

[3] GB 25467—2010,銅鈷鎳工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4] GB 25466—2010,鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5] GB 16297—1996,大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[6] GB5085.1～3—1996,危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)[S].

[7] 張殿印,王純.除塵工程設(shè)計手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

[8] 熊少華.火試金方法及其實驗室的設(shè)計[J].有色冶金設(shè)計與研究,2012,(3):21.

稀土永磁材料在新能源領(lǐng)域潛力巨大

稀土永磁是戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用量大，對相關(guān)產(chǎn)品性能、效率提升明顯的重要材料，其應(yīng)用范圍和應(yīng)用量在一定程度上反映了一個國家的高技術(shù)發(fā)展水平。

釹鐵硼成為稀土行業(yè)中最受關(guān)注的材料，主要由于國家對環(huán)保、節(jié)能日益重視，而高性能稀土永磁材料在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

今后稀土應(yīng)用增長最快的三個領(lǐng)域分別為永磁、石油催化裂化、汽車尾氣凈化，預(yù)計到2018年復(fù)合增長率分別為10.1%、8%和6%，涉及的稀土元素有鑭、鈰、鐠、釹和鏑。

摩根斯坦利預(yù)計，今后永磁直驅(qū)將占海上風(fēng)電裝機的70%；2015年全球永磁直驅(qū)將占全部風(fēng)電機組的15%～20%。

而根據(jù)全球風(fēng)能理事會的預(yù)測，在2013～2017年期間，風(fēng)電累計裝機容量將實現(xiàn)翻番，到2017年達(dá)到536 GW；年新增容量從2013年的40 GW，增長至2017年的61 GW。亞洲將繼續(xù)成為世界上最大的市場，在五年內(nèi)約裝機112 GW，到2017年底總?cè)萘砍^200 GW。

相關(guān)研究報告預(yù)計，2014年風(fēng)電用釹鐵硼需求量為4 074 t，同比增速為28%。此外，起重機械、采油泵用電機、磁選機、電動工具、軌道交通，特別是工業(yè)用各種類型稀土永磁電機、微特電機都對稀土永磁材料的需求數(shù)量也將有穩(wěn)定增長。預(yù)計5年后中國稀土永磁需求將達(dá)15萬t。

Design of the dust collecting system of fire assaying device

ZHOU Li-na， ZHOU Liang-liang

The fire assaying method is widely used in the field of precious metals analysis, and has become an important means of precious metals analysis. Flue gas contains lead oxide and lead chloride which are produced in fire assaying process and have serious affect on health, safety of operator, pollute environment of detection room. The paper taking Guangxi scrap copper smelting factory as an example, introduced the design principles and characteristics of the dust collecting system of fire assaying device based on engineering design viewpoint.

fire assaying method; precious metals analysis; detection room; dust collecting system

周麗娜(1984—)，女，江西景德鎮(zhèn)人，講師，碩士學(xué)位，主要從事環(huán)境污染治理方面的研究工作。

2014-- 06-- 30

TF805.3

B

1672-- 6103(2015)03-- 0037-- 04