光纖產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目大氣污染物防治對策

毛迪凡

（中冶南方工程技術(shù)有限公司 能源環(huán)境與經(jīng)濟(jì)評價中心 湖北武漢 430074）

1 引言

近10年來，我國光電子信息技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。作為新興的產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，光纖產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目同時具有機(jī)電產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目和化學(xué)工業(yè)項(xiàng)目的雙重特性。光纖產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目綜合性強(qiáng)，工藝流程復(fù)雜，大氣污染物繁多且環(huán)境危害大的特點(diǎn)，給該類項(xiàng)目的環(huán)境影響評價工作及大氣污染物防治工作帶來了新的挑戰(zhàn)。

本文在介紹光纖產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，闡述該類項(xiàng)目生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的主要大氣污染物的特點(diǎn)，重點(diǎn)分析該類項(xiàng)目環(huán)境影響評價中的核心問題——大氣污染物的防治對策，為該類項(xiàng)目的環(huán)境影響評價工作提供了科學(xué)指導(dǎo)和依據(jù)。

2 光纖產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目生產(chǎn)工藝簡述

光纖制作工藝主要分為光纖預(yù)制棒制作、光纖預(yù)制棒酸洗及水洗、拉絲涂覆、測試、成纜等工藝過程。

2.1 光纖預(yù)制棒的制作

光纖預(yù)制棒的制作主要為化學(xué)氣相沉積法，可分為兩步，即沉積和熔縮。

2.1.1 沉積過程：沉積過程分為內(nèi)包層沉積和疏松芯層沉積：首先利用超純O2作為載運(yùn)氣體，將已汽化的飽和蒸氣SiCl4和摻雜劑經(jīng)氣體傳輸裝置導(dǎo)入石英玻璃管中，純氧氣一方面起載氣作用，另一方面起反應(yīng)氣體的作用；然后，啟動玻璃車床，以幾十轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速使其旋轉(zhuǎn)，并用1400～1600℃高溫氫氧火焰加熱石英玻璃管的外壁，這時管內(nèi)的SiCl4、SF6、BBr3等化學(xué)試劑在高溫作用下，發(fā)生氧化反應(yīng)，形成粉塵狀的化合物SiO2、SiF4、B2O3等，并沉積在石英玻璃管的內(nèi)壁上。當(dāng)噴燈經(jīng)過沉積物時，它們就凝固為固態(tài)玻璃。

在沉積內(nèi)包層時，采用通入 SiCl4、SF6、BBr3進(jìn)行沉積，一方面可以降低沉積溫度，防止沉積管變形；另一方面可以提高沉積效率。

2.1.2 熔縮過程：經(jīng)沉積后，石英玻璃管內(nèi)壁上已沉積了相當(dāng)厚的玻璃層，只是中心還留下一個小孔，需提高氫氧焰的溫度至1800℃，利用石英的表面張力進(jìn)行塌縮，使石英玻璃管與沉積的石英玻璃熔縮成一體成為實(shí)心棒。

2.2 光纖預(yù)制棒酸洗及水洗

將化學(xué)氣相沉積后的光纖預(yù)制棒采用酸液清洗，腐蝕石英玻璃管表面的細(xì)微毛刺。

2.3 拉絲及涂覆

將已清洗好的預(yù)制棒安放在拉絲塔上部的饋送機(jī)卡盤上，送入高溫加熱爐內(nèi)，在保護(hù)氣保護(hù)下，將預(yù)制棒尖端加熱至2000°C，軟化的熔融態(tài)玻璃從高溫加熱爐底部的噴嘴處滴落出來，并凝聚形成一帶小球細(xì)絲，靠自身重量下垂變細(xì)而成纖維；將光纖頭端繞過拉絲塔繞在收線盤上，然后啟動自動收線裝置收線。

為保護(hù)光纖表面，提高抗拉強(qiáng)度和抗彎曲強(qiáng)度，需要給光纖涂覆丙烯酸樹脂。光纖的一次涂覆，在拉絲過程中同步進(jìn)行的，當(dāng)熔融光纖向下拉制時，迅速的進(jìn)行涂覆來保護(hù)光纖表面。

2.4 光纖測試

光纖測試主要包括：折射率測試、幾何尺寸檢測、吸收光譜檢測、發(fā)射光譜檢測、光學(xué)特性檢測等。

2.5 光纖成纜

將光纖產(chǎn)品與成纜加強(qiáng)件等元件在成纜機(jī)內(nèi)按照一定規(guī)則絞合制成光纜產(chǎn)品。

3 光纖產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的主要大氣污染物

光纖產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大氣污染物主要為化學(xué)氣相沉積廢氣和光纖預(yù)制棒酸洗廢氣?；瘜W(xué)氣相沉積廢氣主要污染物為Cl2、Br2、SO2、氟化物以及未沉積于石英玻璃管上的粉塵（含SiO2）。光纖預(yù)制棒酸洗工藝一般采用50%HF+40%HNO3混合酸進(jìn)行，產(chǎn)生的主要大氣污染物為HF、NOx。光纖制作傳統(tǒng)MCVD工藝所產(chǎn)生的廢氣中除含有鹵素氣體（Cl2、Br2）、相關(guān)產(chǎn)物（氟化物、SO2）以及酸洗產(chǎn)物（HF、NOx）外，還含有大量的固體SiO2超微細(xì)粉。

4 光纖產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目廢氣處理工藝難點(diǎn)及處理工藝初步設(shè)計

4.1 光纖產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目廢氣處理工藝難點(diǎn)

對于粒徑為微米級的SiO2超微細(xì)粉，雖然其物理化學(xué)性質(zhì)與大直徑材料物理化學(xué)性質(zhì)的相差不太大，但因其表面積大，表面能大，活性高，使其表面與界面性質(zhì)發(fā)生了很大的變化。

大量的SiO2超微細(xì)粉的存在，對光纖產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目廢氣處理提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

4.2 處理工藝初步設(shè)計

和超微細(xì)粉的主要分級原理一樣，廢氣處理中主要利用重力場和離心力場將固相從氣-固相中分離出來，或者可以采用靜電除塵對SiO2超微細(xì)粉進(jìn)行處理。針對廢氣中的氣相組分，本文設(shè)計采用讓廢氣從底部旋風(fēng)式進(jìn)入酸霧洗滌塔，堿液在酸霧洗滌塔中逆向流動，充分提高待處理廢氣與噴淋水的接觸時間，提高廢氣處理效率。參考?xì)?固相分離的常規(guī)方法，以及各方面因素的考慮，不同污染物擬采用相對應(yīng)的處理設(shè)備，并進(jìn)行組合使用。對于SiO2超微細(xì)粉的存在，最初設(shè)置袋式除塵，對于鹵素氣體（Cl2、Br2）、相關(guān)產(chǎn)物（氟化物、SO2）以及酸洗產(chǎn)物（HF、NOx）的存在，擬采用堿液噴淋的方法進(jìn)行處理。

綜合上述兩步處理方法，考慮到HF的強(qiáng)腐蝕性，本文決定先采用袋式過濾，再進(jìn)行堿液噴淋處理方案對工藝中的廢氣進(jìn)行處理。

5 實(shí)際工藝過程中的廢氣處理

實(shí)際光纖工藝過程的廢氣處理過程中，本文采用了如圖1的方案進(jìn)行廢氣處理。

圖1 袋式過濾+堿液噴淋工藝示意圖

經(jīng)過抽樣檢測分析，證明經(jīng)過本文設(shè)計使用的廢氣處理設(shè)備（袋式除塵處理+堿液噴淋方案）處理的廢氣排放物，即監(jiān)測排放物達(dá)到《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）排放標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)語

光纖產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大氣污染物主要為化學(xué)氣相沉積廢氣和光纖預(yù)制棒酸洗廢氣。光纖產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量的SiO2超微細(xì)粉的存在，對光纖產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目廢氣處理提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。袋式除塵處理+堿液噴淋方案中SiO2超微細(xì)粉收集效率達(dá)到95%，且有效抑制了梗阻現(xiàn)象的發(fā)生。經(jīng)過抽樣檢測分析，證明經(jīng)過本文設(shè)計使用的廢氣處理設(shè)備處理的廢氣排放物，即監(jiān)測排放物達(dá)到《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

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