火试金装置收尘系统的设计

周丽娜， 周亮亮

(1.江西环境工程职业学院， 江西 赣州 341000； 2.中国瑞林工程技术有限公司， 江西 南昌 330031)



设备及自动化

火试金装置收尘系统的设计

周丽娜1， 周亮亮2

(1.江西环境工程职业学院， 江西 赣州 341000； 2.中国瑞林工程技术有限公司， 江西 南昌 330031)

火试金法在贵金属分析领域中应用十分广泛，已成为贵金属分析的重要手段。火试金过程中产生的含PbO和PbCl2烟气严重影响操作人员的安全、健康并污染检测室环境。本文以广西某杂铜冶炼厂为例，从工程设计方面，介绍火试金装置收尘系统的设计原则和特点。

火试金法； 贵金属分析； 检测室； 收尘系统

0 引言

火试金法是国际上公认的贵金属分析测试方法，也是我国标准的仲裁检验方法。它具有取样代表性好，方法适用性高，富集效果好，测定结果准确可靠等优点，与其它分析方法相比具有不可替代的优势[1]。但火试金法也存在劳动强度大，原材料消耗多，能耗高，分析时间长，产生有毒有害烟气等问题。由于火试金操作过程中产生的有毒有害烟气严重影响操作人员的安全健康并污染检测室环境，因此针对火试金装置收尘系统的设计非常重要。在以往的工程设计中，火试金装置产生的含Pb烟气外逸严重，没有设置收尘系统或收尘系统非常简易。由于人们的环保意识不够，对危险废物的认识不足，目前关于火试金装置收尘系统设计的文献资料很少。随着国家对工业生产中安全问题的重视，火试金装置的收尘系统将逐渐受到人们的重视。

本文以广西某杂铜冶炼厂为例，探讨火试金装置收尘系统的设计原则和特点，为有色行业火试金装置收尘系统的设计提供参考。

1 火试金装置收尘系统的设计原则和特点

1.1 设计原则

火试金装置收尘系统的设计应严格按照相应的国家标准和规范要求进行。

(1)干法、湿法收尘系统工艺流程的选择。火试金装置收尘系统通常采用的是干法收尘流程，具体是“吸风罩—布袋收尘器—排风机—排气筒”，湿法流程很少采用。主要是因为干法流程收集的烟尘容易处理，设备运行和维护人员少，总占地面积小。并且湿法流程产生的大量废水难于处理，处理成本较高。

(2)收尘系统布袋收尘滤袋材质的选择。收尘系统的关键设备是布袋收尘器，而滤袋材质的选择是核心。布袋收尘器通常能捕集1 μm以上的烟尘，性能较好的滤袋可捕集烟尘的粒度达0.1 μm，一般不受烟尘物理化学性质的影响，但其对于烟气性质如烟气温度、湿度、腐蚀性等要求较高[2]。滤袋材质的选择主要取决于烟气介质的温度、物理化学性质和经济性。常用的布袋收尘滤袋材质有柞蚕丝(最高使用温度为100 ℃)，涤纶208(最高使用温度为120 ℃)，诺梅克斯+美塔斯(MATAMEX，最高使用温度为220 ℃)，玻璃纤维(最高使用温度为250 ℃)。火试金装置产生的烟气介质温度约60 ℃，且烟气中含PbO和PbCl2，通常选用的滤袋材质为涤纶208且表面覆膜聚四氟乙烯。

(3)火试金装置粉尘的排放限值要求。因火试金装置产生的烟气中含Pb，烟气排放可参照的国家标准有《铜钴镍工业污染物排放标准》GB 25467—2010，《铅、锌工业污染物排放标准》GB 25466—2010和《大气污染物综合排放标准》GB 16297—1996，各标准规定的烟气排放浓度限值见表1。

表1 烟气排放浓度限值

(4)收尘系统捕集粉尘的处置措施。《危险废物鉴别标准》GB5085.1～3—1996中明确指出：“危险废物是指具有腐蚀性、急性毒性、浸出毒性、反应性、传染性、放射性等一种及一种以上危害特性的废物[6]”。布袋收尘器收集的粉尘含PbO和PbCl2，属于急性毒性物质，需按危险废物处置，并送具有从事危险废物贮存资质的单位进行贮存和处理。如果布袋收尘器捕集的粉尘量比较少，可临时堆存在厂区指定的区域。

(5)收尘系统吸风罩形式的选择。按照密闭罩和工艺设备的配置关系，防尘密闭罩有局部密闭罩、整体密闭罩和大容积密闭罩三种形式[7]。局部密闭罩只对局部产尘点进行密闭，它的排风量小，经济性好，适用于含尘气流速度低、瞬时增压不大的扬尘点。整体密闭罩将尘源设备的大部或全部进行密闭，适用于有振动或含尘气流速度高的设备。大容积密闭罩将尘源全部密闭起来，操作人员可直接进入室内检修，适用于多点产尘，阵发性产尘、尘化气流速度大的设备或地点，缺点是占地面积大，材料消耗多。试金装置收尘系统的吸风罩采用大容积密闭罩，可以达到最好的通风除尘效果。

(6)收尘系统的负压操作以及排风风速的选择。试金装置的尘源密闭后，为防止粉尘外逸，需进行排风以消除吸风罩内的正压，排风口应尽量设置在吸风罩内压力较高的部位。为达到最好的通风效果，排风口风速需选择合适，通常选用的风速值为0.4～0.5 m/s。

(7)收尘系统设备配置区域的选择。因试金收尘系统布袋收尘器清灰时和排风机工作时会产生较大的噪音和振动，不利于精密化验设备的正常工作，所以收尘设备应尽量配置在建筑物底层且远离精密化验仪器的区域，并且设置在单独的房间内，室内考虑吸音、隔振措施。

(8)试金室内的环境安全卫生要求。试金装置试金炉、灰吹炉设置在试金室内，室内需要考虑通风换气措施，以保证良好的工作环境。操作人员进入试金室时需要佩戴劳保用品。在尘源设备试金炉、灰吹炉吸风罩处需要设置高温危险的警示标志。

1.2 特点

广西某杂铜冶炼厂共配置3台试金炉和3台灰吹炉分别用于试金试样的熔融和灰吹操作，尘源设备试金炉和灰吹炉的相关情况见表2。

表2 试金炉和灰吹炉规格

试金装置密闭罩排风量的计算可根据进、排风量的平衡确定。总排风量主要为从孔口和不严密缝隙吸入的空气量。广西某杂铜冶炼厂火试金装置孔口和不严密缝隙的面积约8 m2，因烟气介质中含PbO和PbCl2，属于有毒危险的有害物，选用的风速值为0.5 m/s，由此得出试金炉密闭罩总的排气量为14 400 m3/h。烟气组成为(体积分数，%)：N277.03，O220.47，H2O 2.50%，烟气温度60 ℃，含尘1 g/m3，其中PbO和PbCl2占20%，其余为SiO2。试金装置排出的废气经布袋收尘后由排风机抽吸送排气筒达标排放。

2 收尘系统构成及参数

2.1 收尘系统构成

广西某杂铜冶炼厂火试金装置收尘系统烟气排放参照的标准为《铜钴镍工业污染物排放标准》 GB 25467—2010。系统构成见图1。

图1 火试金装置收尘系统简图

尘源设备试金炉、灰吹炉产生的含尘烟气在吸风罩的作用下由管道送往布袋收尘器进行含Pb烟尘的收集，收尘后的烟气在排风机的抽吸下送往排气筒达标排放。布袋收尘器收集的烟尘由叉车送往指定区域临时堆存。

火试金过程需要经过配料、高温熔融熔炼、灰吹、分金和称量等操作，其中产生铅污染的过程主要是高温熔融熔炼和灰吹。熔融时加入的氧化铅除转变成铅扣外，大部分进入熔渣，少量以PbO和PbCl2的形式进入烟气[8]。

2.2 收尘系统过程参数

火试金装置收尘系统的设备布袋收尘器、阀门、

排风机设计选用参数见表3，收尘系统过程参数见表4。

表3 收尘系统设计选用参数

表4 收尘系统过程参数

试金炉和灰吹炉排出的含尘烟气经布袋收尘后颗粒物浓度由1 220 mg/m3下降到2.21 mg/m3，铅及其化合物排放浓度为0.442 mg/m3，完全满足国标GB 25467—2010《铜钴镍工业污染物排放标准》中的要求“颗粒物浓度限值为80 mg/m3，铅及其化合物排放浓度限值为0.7 mg/m3”。

2.3 收尘系统材料

火试金装置的收尘系统主要由吸风罩、阀门、布袋收尘器、排风机和排气筒等组成，收尘系统材料统计见表5。

3 建议

随着有色冶炼行业对火试金分析法的重视，火试金装置收尘系统的设计也越来越重要。通过对广西某杂铜冶炼厂火试金收尘系统的设计，提出以下建议：

表5 收尘系统材料统计表

(1)对于已建设并存在问题的火试金装置收尘系统，应按照相应的国标及规范要求进行检查和完善。

(2)对于正在建设和未建设的火试金装置收尘系统，应按照相应的国标及规范要求进行设计和建设。

[1] 王永生.对火法试金法的一些改进[J].新疆有色金属,2011，(增刊2)：101.

[2] 北京有色冶金设计研究总院等.重有色金属冶炼设计手册[M].北京:冶金工业出版社,2008：101.

[3] GB 25467—2010,铜钴镍工业污染物排放标准[S].

[4] GB 25466—2010,铅、锌工业污染物排放标准[S].

[5] GB 16297—1996,大气污染物综合排放标准[S].

[6] GB5085.1～3—1996,危险废物鉴别标准[S].

[7] 张殿印,王纯.除尘工程设计手册[M].北京:化学工业出版社,2003.

[8] 熊少华.火试金方法及其实验室的设计[J].有色冶金设计与研究,2012,(3):21.

稀土永磁材料在新能源领域潜力巨大

稀土永磁是战略新兴产业中应用量大，对相关产品性能、效率提升明显的重要材料，其应用范围和应用量在一定程度上反映了一个国家的高技术发展水平。

钕铁硼成为稀土行业中最受关注的材料，主要由于国家对环保、节能日益重视，而高性能稀土永磁材料在新能源领域的应用较为广泛，发展潜力巨大。

今后稀土应用增长最快的三个领域分别为永磁、石油催化裂化、汽车尾气净化，预计到2018年复合增长率分别为10.1%、8%和6%，涉及的稀土元素有镧、铈、镨、钕和镝。

摩根斯坦利预计，今后永磁直驱将占海上风电装机的70%；2015年全球永磁直驱将占全部风电机组的15%～20%。

而根据全球风能理事会的预测，在2013～2017年期间，风电累计装机容量将实现翻番，到2017年达到536 GW；年新增容量从2013年的40 GW，增长至2017年的61 GW。亚洲将继续成为世界上最大的市场，在五年内约装机112 GW，到2017年底总容量超过200 GW。

相关研究报告预计，2014年风电用钕铁硼需求量为4 074 t，同比增速为28%。此外，起重机械、采油泵用电机、磁选机、电动工具、轨道交通，特别是工业用各种类型稀土永磁电机、微特电机都对稀土永磁材料的需求数量也将有稳定增长。预计5年后中国稀土永磁需求将达15万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

周丽娜(1984—)，女，江西景德镇人，讲师，硕士学位，主要从事环境污染治理方面的研究工作。

2014-- 06-- 30

TF805.3

B

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