貴冶硫酸凈化煙氣除氟工藝研究

江紅衛(wèi)，胡 滔

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

近年來，進(jìn)廠銅精礦原料含氟增加，造成冶煉煙氣及硫酸凈化工序氟含量上升，特別是硫酸二系統(tǒng)，2016年一級動力波循環(huán)液中氟含量較2009年上升了十余倍，氟含量最高達(dá)4g/L，對凈化玻璃鋼設(shè)備、電除霧器極線等造成嚴(yán)重腐蝕。凈化廢酸氟含量（見表1）。

硫酸車間二系統(tǒng)共有制酸三、四系列兩套裝置，制酸三、四系列共用一套凈化工序。凈化工序采用孟山都一級動力波洗滌、氣體冷卻塔、二級動力波洗滌、電除霧煙氣凈化裝置。目前兩級動力波凈化工藝已成為冶煉企業(yè)制酸裝置的標(biāo)配。雖然加大二級動力波加水量，提高噴嘴壓力可以降低凈化工序出口氟含量，但同時也造成凈化廢酸排出量增大，廢酸處理成本增加［1］。2016年因熔煉原料銅精礦含氟較高，電除霧鈦極線腐蝕斷裂頻繁，稀酸板式冷卻器板片穿孔腐蝕，年修期間檢查一級動力波氣液分離器內(nèi)部玻璃鋼腐蝕嚴(yán)重［2］。

2 除氟工藝研究

2.1 水玻璃添加除氟工藝

安裝1m3不銹鋼溶解槽，水玻璃為桶裝25kg/桶。水玻璃人工添加到溶解槽后，離心輸送到分配槽，分配槽自流到一級動力波泵入口，水玻璃每8h溶解一次，溶解量控制在50～100kg/m3。質(zhì)量比控制在5%～10%之間，每天添加3槽［3］。

2.2 硅石反應(yīng)除氟工藝

將硅石堆放于硅石反應(yīng)槽，一級動力波循環(huán)液的旁路通過圓錐沉降槽溢流輸送至硅石反應(yīng)槽底部，與硅石充分接觸反應(yīng)后溢流至上清液槽，實現(xiàn)對氟的固定，并進(jìn)行定期排污至濃縮槽。流程如圖2。

圖2 硅石反應(yīng)工藝流程

2.3 自動添加水玻璃除氟工藝

研究水玻璃溶解添加自動控制工藝，無需人工操作，節(jié)約人工成本。配備水玻璃儲槽、計量槽、溶解槽、分配槽。每月定時用罐車送水玻璃到儲槽，替代人工搬運桶裝水玻璃，減輕勞動強度。水玻璃添加、溶解過程由現(xiàn)場PLC程序控制，水玻璃先輸送到計量槽，計量槽滿液后，下部排液閥自動打開放空計量槽，操作人員根據(jù)廢酸原液F含量，在PLC畫面上設(shè)定好溶解槽所需溶解計量槽數(shù)量，按啟動按鈕，程序自動運行，如圖3。

3 優(yōu)化水玻璃自動添加工藝

3.1 比較除氟工藝，選取效果較好的水玻璃自動添加工藝并進(jìn)行優(yōu)化

水玻璃俗稱泡花堿，是一種水溶性硅酸鹽，其水溶液俗稱水玻璃。其化學(xué)式為R2O·nSiO2，n為二氧化硅與堿金屬氧化物摩爾數(shù)的比值，稱為水玻璃的模數(shù)，模數(shù)在3以下的稱為堿性水玻璃。n值越大，水玻璃的粘度越高，但水中的溶解能力下降［4］。

（1）水玻璃分配槽采用高位配置，增大水玻璃出口與進(jìn)口的高度差，提高在管道內(nèi)的流速，減緩結(jié)垢速度。

（2）提高水玻璃在循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的溫度，使用溫度較高換熱器冷卻回水作為藥劑溶解用水，槽內(nèi)壁及泵葉輪結(jié)垢明顯減少，輸送泵未出現(xiàn)故障。

（3）水玻璃維持24h添加，管道內(nèi)液體持續(xù)流動，減少系統(tǒng)在停車靜止?fàn)顟B(tài)下水玻璃沉積在設(shè)備內(nèi)。水玻璃輸送PLC程序設(shè)定有水洗管道程序，每次輸送完后自動清洗管道。

（4）分配槽進(jìn)泵入口添加管道配置減少彎頭，進(jìn)泵入口管道上部添加閥門使用鋼襯F4球閥代替原PVC閥門，減少管道阻力。

圖3 優(yōu)化后工藝示意圖

3.2 優(yōu)化水玻璃添加量和添加濃度

水玻璃由間斷式添加改為24h持續(xù)添加。煙氣中F含量波動［5］，目前行業(yè)內(nèi)凈化煙氣中F含量難以24h在線測試。水玻璃濃度調(diào)節(jié)根據(jù)每日中化廢酸原液中F分析數(shù)據(jù)進(jìn)行添加量調(diào)節(jié)，添加量保持固定，從而控制進(jìn)入凈化工序的水玻璃添加量。

水玻璃濃度控制正常生產(chǎn)質(zhì)量比10%，濃度調(diào)節(jié)根據(jù)F含量變化，通過更改現(xiàn)場PLC程序加入溶解槽內(nèi)的水玻璃計量槽數(shù)調(diào)節(jié)濃度。

水玻璃添加量控制，一級動力波、二級動力波添加量按前期實驗數(shù)據(jù)，二級動力波級動力波添加量比值控制在0.5～1.2m3/h之間。二級動力波稀酸串液到氣體冷卻塔內(nèi)，氣體冷卻塔串液到一級動力波，大部分氟開路進(jìn)入到廢酸［5］。氟含量數(shù)據(jù)見表2。

表2 廢酸原液F在凈化三塔中含量分布

3.3 除氟裝置運行效果

通過添加鈉水玻璃除氟效果較好，風(fēng)機出口氟含量由1.51mg/m3下降至0.58 mg/m3，煙氣中氟含量下降明顯，凈化系統(tǒng)除氟效率達(dá)到98.903%。見表3。

表3 煙氣中氟含量

裝置投入運行后，凈化三塔阻力降正常，由于添加鈉水玻璃除氟，生成的氟硅酸鈉將造成凈化阻力上升，后期需跟蹤觀察。水玻璃除氟裝置投入運行后凈化三塔阻力降見表4。

表4 凈化阻力降

4 結(jié)語

隨著銅冶煉制酸中高氟銅精礦配礦比例的增加，帶來了冶煉煙氣中F含量的上升，通過在硫酸凈化工序中的除氟工藝研究，采取對應(yīng)的除氟措施，選擇合適的水玻璃除氟工藝，并進(jìn)行優(yōu)化，科學(xué)組織安排，在滿足了生產(chǎn)需要的同時，實現(xiàn)了裝置自動控制，保證了硫酸生產(chǎn)的安全穩(wěn)定順行。