氧壓浸出系統(tǒng)尾氣清潔化及余熱綜合回收利用的方法

王國棟

（呼倫貝爾馳宏礦業(yè)有限公司鋅廠， 內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021008）

氧壓浸出工藝是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的具有劃時代意義的煉鋅方法，該方法首先由加拿大的柯明科公司采用，現(xiàn)在已經(jīng)有30多年的生產(chǎn)實(shí)踐。目前，世界上擁有此技術(shù)產(chǎn)權(quán)國家只有加拿大和中國，所有的氧壓浸出工藝煉鋅廠都是由這兩個國家提供。加拿大技術(shù)擁有方是Sherritt公司，中國技術(shù)擁有方是云南冶金集團(tuán)股份有限公司。

采用加拿大技術(shù)的工廠包括加拿大的柯明科公司、奇德﹒克里克公司、哈德遜公司、日本Akita公司、德國魯爾鋅廠等，國內(nèi)企業(yè)中金嶺南丹霞冶煉廠、西部礦業(yè)有限公司、涼山州10萬t氧壓浸出鋅冶煉工程（在建）。采用中國技術(shù)的工廠包括云南永昌公司、云南建水云興公司、云南瀾滄鉛礦、新疆華源公司、黑龍江大興安嶺云冶礦業(yè)有限公司、呼倫貝爾馳宏[1-2]。

氧壓浸出過程中產(chǎn)出的氧壓釜排放尾氣及閃蒸槽排放尾氣是不冷凝氣體及蒸汽的混合物，同時夾帶工藝系統(tǒng)固體顆粒、酸霧等有害物質(zhì)。該混合氣體夾帶的固體顆粒具有粒徑分布寬泛，酸霧、酸液滴細(xì)小等特點(diǎn)，直接排放會造成大氣污染及地表污染，生產(chǎn)過程很容易造成安全環(huán)保事故，尾氣中的熱量不能夠回收再利用，造成能源的浪費(fèi)。有效處理這類尾氣一直是技術(shù)攻關(guān)難題，也是清潔環(huán)保生產(chǎn)的關(guān)鍵。

1 氧壓浸出工藝簡介

呼倫貝爾馳宏礦業(yè)有限公司鋅冶煉采用的是氧壓浸出全濕法工藝，氧壓浸出過程是通過氧壓釜實(shí)現(xiàn)的，鋅精礦在氧壓釜內(nèi)通過高溫、高酸、高壓浸出后排料。排料過程中通過閃蒸槽—調(diào)節(jié)槽降溫、降壓，氧壓釜的工況壓力在1.0～1.2 MPa，溫度150～160℃，閃蒸槽的壓力0.1～0.2 MPa，操作溫度120℃左右，調(diào)節(jié)槽的操作溫度約100℃左右，在礦漿降溫、降壓的過程中，產(chǎn)生大量的蒸汽、尾氣。尾氣中夾帶大量的固體顆粒以及酸性液滴，此類尾氣直接排放會造成大氣污染及地表污染，尾氣中的熱量不能夠回收再利用，造成能源的浪費(fèi)。

氧壓浸出過程中排放的尾氣主要包括：高壓釜正常排氣、高壓釜安全排氣、閃蒸槽正常排氣、緩沖罐排氣，這一系列尾氣需集中到一處進(jìn)行洗滌清潔化后才能排放，在尾氣處理過程中進(jìn)行冷凝將尾氣中的余熱回收再利用。

2 氧壓浸出系統(tǒng)尾氣處理

氧壓浸出系統(tǒng)尾氣清潔化及余熱綜合回收利用系統(tǒng)選用恩菲具有自主知識產(chǎn)權(quán)的加壓浸出排汽洗滌技術(shù)及裝備，此套設(shè)備可以根據(jù)工藝特點(diǎn)及工廠所處環(huán)境的需要，對加壓浸出系統(tǒng)排放的可凝性氣體進(jìn)行選擇性洗滌，克服了國內(nèi)眾多供應(yīng)商只能對不凝性氣體進(jìn)行洗滌的缺陷。

氧壓浸出過程中所排氣體處理過程包括冷凝和洗滌兩個步驟，氧壓浸出排放的氣體經(jīng)匯集后進(jìn)入到排氣冷凝器，排氣冷凝器中通入洗滌水，排氣中約10%～15%的蒸汽在冷凝器中冷凝，冷凝液經(jīng)泵送到螺旋板式換熱器，將鋅冶煉主流程用的廢電解液從40℃加熱到70℃左右，減少新蒸汽用量，實(shí)現(xiàn)熱量的循環(huán)利用，剩余部分冷凝液作為洗渣水開路至中和車間；排氣冷凝器的排氣進(jìn)入文丘里及排氣洗滌分離器進(jìn)一步洗滌，將排氣中夾帶的酸性液滴、固體顆粒等進(jìn)行有效洗滌保證尾氣清潔化達(dá)標(biāo)，最終經(jīng)洗滌達(dá)到環(huán)保要求后的清潔氣體排空，分離液經(jīng)泵送到螺旋板式換熱器進(jìn)行余熱重新利用，部分分離液返排氣冷凝器。氧壓浸出系統(tǒng)尾氣清潔化及余熱綜合回收利用的工藝流程圖見圖1。

圖1 氧壓浸出系統(tǒng)尾氣清潔化及余熱綜合回收利用的工藝流程圖

3 氧壓浸出系統(tǒng)尾氣清潔化系統(tǒng)的設(shè)備及原理

尾氣洗滌系統(tǒng)的主要作用就是對氧壓浸出系統(tǒng)排氣中夾帶的酸性液滴、固體顆粒等進(jìn)行有效洗滌保證外排尾氣達(dá)標(biāo)。它由文丘里和分離器組成，當(dāng)氧壓浸出系統(tǒng)產(chǎn)生大量的蒸汽時，為了提高系統(tǒng)熱量的利用率，減小外排蒸汽量，故在文丘里前，設(shè)置了排氣冷凝器。氧壓浸出系統(tǒng)尾氣清潔化系統(tǒng)圖見圖2。

圖2 氧壓浸出系統(tǒng)尾氣清潔化系統(tǒng)圖

3.1 排氣冷凝器的工作原理

排氣冷凝器為圓筒形立式容器，采用直接接觸的逆流混合冷凝方式，即冷卻水與蒸汽直接接觸，蒸汽放熱而冷凝，冷卻水吸熱升溫。冷卻水由頂部進(jìn)入冷凝器，系統(tǒng)排氣從下部進(jìn)入，冷卻水以簾狀方式均勻流下，為了增加系統(tǒng)排氣與冷卻水的接觸面積，提高傳熱效率，冷凝器內(nèi)部設(shè)有若干層折流板，在折流板處進(jìn)行多級熱量傳遞后，排氣進(jìn)入文丘里進(jìn)行洗滌。氧壓浸出系統(tǒng)尾氣清潔化系統(tǒng)設(shè)備連接圖見圖3。

圖3 氧壓浸出系統(tǒng)尾氣清潔化系統(tǒng)設(shè)備連接圖

3.2 文丘里洗滌器的工作原理

文丘里洗滌器屬于高效濕式收塵設(shè)備，冷凝器排氣由文丘里頂部進(jìn)氣口進(jìn)入收縮管，逐步被加速，在喉管處氣體被迫高速通過，在喉管上方設(shè)有噴水裝置，由噴嘴中噴出水，高速氣流把水沖擊成細(xì)滴，因?yàn)樗伪砻娣e較大，排氣中夾帶的固體顆粒以巨大的慣性力沖向水滴而被捕集，氣液兩相經(jīng)由擴(kuò)散管，連接方管進(jìn)入分離器。

文丘里洗滌器結(jié)構(gòu)見圖4，煙氣從文氏管頂部進(jìn)入，分別經(jīng)過收縮管、喉管、擴(kuò)散管降溫除塵后，由方形連通口切向進(jìn)入旋風(fēng)分離器進(jìn)一步除塵，在分離器的頂部設(shè)有兩級折流板除霧器，下部兼做貯液槽使用[3]。

圖4 文丘里洗滌器結(jié)構(gòu)示意圖

文丘里洗滌器是濕式洗滌器的一種，具有效率高，結(jié)構(gòu)輕巧，操作簡單的特點(diǎn)，可用于去除粒徑小于0.1 μm的粉塵粒子和氣態(tài)污染物，除塵效率可達(dá)99.9%以上[4]。

3.3 分離器工作原理

文丘里洗滌器的排氣進(jìn)入分離器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣液兩相的分離凈化。文丘里的排氣在一定的氣速下由進(jìn)氣管進(jìn)入分離器內(nèi)，氣體在分離器內(nèi)做螺旋狀圓周運(yùn)動，含塵、含酸的大顆粒由于離心力作用甩向器壁，塵粒一旦與器壁接觸，即沿器壁下落，由底部排污口排出，干凈的氣體螺旋向上，由頂部排氣口排出。

4 氧壓浸出系統(tǒng)尾氣清潔化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

針對氧壓浸出過程排放帶有酸性液體及固體顆粒的高溫氣體采用的尾氣處理方法，其優(yōu)點(diǎn)有以下幾個方面：

1）此種尾氣處理方法清潔率高，排放尾氣指標(biāo)達(dá)到環(huán)保要求。根據(jù)氧壓浸出過程中排放的尾氣的特點(diǎn)，該混合氣體中主要是不凝氣體及蒸汽的混合物，同時尾氣夾帶固體顆粒及酸霧有害物質(zhì)，這些固體顆粒粒經(jīng)分布廣泛，酸霧、酸液滴細(xì)小，此種尾氣處理方法針對這種難處理的氧壓浸出尾氣，洗滌率能達(dá)到了99%以上，排放的清潔氣體達(dá)到了環(huán)保要求。

2）此種尾氣處理方法能夠?qū)崿F(xiàn)冷凝液余熱循環(huán)再利用，由于氧壓浸出過程中工況溫度150～160℃，氧壓浸出過程中所排氣體溫度比較高，尾氣經(jīng)排氣冷凝器冷凝產(chǎn)出的冷凝液溫度很高，利用這部分高溫冷凝液的溫度加熱氧壓浸出生產(chǎn)過程中需加熱的廢電解液，實(shí)現(xiàn)了余熱再利用，保證了能源的綜合回收利用。

3）此種尾氣處理方法所建系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便。此尾氣清潔化系統(tǒng)所用到的配套系統(tǒng)設(shè)備簡單，零部件及易損件數(shù)量很少，大大方便了生產(chǎn)現(xiàn)場使用及現(xiàn)場的維護(hù)。

5 結(jié)論

1）氧壓浸出過程中產(chǎn)出的氧壓釜排放尾氣及閃蒸槽排放尾氣是不冷凝氣體及蒸汽的混合物，同時夾帶工藝系統(tǒng)固體顆粒、酸霧等有害物質(zhì)，由于該混合氣體夾帶的固體顆粒具有粒徑分布寬泛，酸霧、酸液滴細(xì)小等特點(diǎn)，有效處理這類尾氣一直是技術(shù)攻關(guān)難題，也是清潔環(huán)保生產(chǎn)的關(guān)鍵。

2）介紹的氧壓浸出尾氣清潔化及余熱綜合回收利用方法的投入使用是氧壓浸出全濕法煉鋅技術(shù)清潔化生產(chǎn)的一個標(biāo)志，也是對氧壓浸出工藝技術(shù)的一個完善，此種方法運(yùn)用到生產(chǎn)一年多，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，效果良好，處理后的尾氣全部達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

[1] 王海北，蔣開喜，施友富，等.硫化鋅精礦加壓酸浸新工藝研究[J].有色金屬（冶煉部分），2004（5）：2-3.

[2] 周昌武，何光深，匡志恩.硫化鋅精礦一段加壓浸出直接產(chǎn)出合格中上清液技術(shù)研究[J].云南冶金，2012（21）：57-58.

[3] 熊麗.文丘里洗滌器在電廠尾氣脫硫中的應(yīng)用[J].江西化工，2014（4）：37-38.

[4] 王晉剛，胡金榜，段振亞，等.文丘里洗滌器軸向壓力損失的試驗(yàn)研究[J].天津師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，24（4）：17-19.