刘丰(大冶有色设计研究院有限公司,湖北黄石435004)
离子液烟气脱硫技术在铜冶炼中的实践
刘丰(大冶有色设计研究院有限公司,湖北黄石435004)
铜在工业生产及人们日常生活中不可或缺。铜冶炼专业性强,技术要求较高。将离子液烟气脱硫技术应用到铜冶炼过程中,极具适用性。本文主要介绍该技术原理以及其具体应用,重点论述实践操作过程中存在的问题,提出针对性解决方法,促进铜冶炼工艺水平的提升。
离子液;烟气脱硫;铜冶炼
铜冶炼中,传统脱硫方式已经不具备适用性,使脱硫介质消耗严重,并产生很多副产物,不具备环保性。经实践考察及实验论证,选用离子液循环吸收法,实施环境集烟脱硫,其副产品为二氧化硫,纯度很高,可返回制酸系统。相较于以往脱硫方式,其效果明显,能源消耗低,极具环保性,而且能够实现经济效益。
1.1 工艺流程
设计初级阶段,经现场情况考量,选用“三塔合一”设计方法,自下至上排列顺序为洗涤塔、吸收塔和回收塔。环集抽风机中的烟气最先进入底部洗涤塔中,而离子液的进入途径是吸收塔中部,二者逆流接触,无二氧化硫烟气在吸收塔上部,而回收塔对烟气中的溶液进行回收,达到排放要求后,到环集烟囱中,放空。
离子液吸收二氧化硫之后,变为富液,其通过重力进入富液槽,再用富液泵抽出,加压之后,到达贫/富液换热器中。此刻,贫液从再生塔底部出来,两者换热之后,贫液温度为95-100℃,再生塔上部有喷头,经该处喷淋入塔。再生塔内部,上升蒸汽会气提富液,经再生塔底蒸汽,沸器加热,将二氧化硫解析出来。从再生塔塔顶将解析出来的二氧化硫和水蒸气引出来。在二氧化硫冷却器中,冷却再生气(温度95-100℃,压力0.06MPa),使其温度下降至40℃,到分离器,经汽水混合物,二氧化硫气体被分离出来,然后将硫酸去除。用冷凝器,冷却分离出来的水,经冷凝水泵,使其返回再生塔顶部或洗涤塔,系统要时刻保持水平衡[1]。
将再沸器安装到再生塔底部,应用蒸汽间接加热塔底溶液,实现温度控制,以105-115℃为宜。再生塔底部引出的富液换热器,对其进行换热,用贫液泵使压力上升,分别对其进行冷却和过滤,进行降温,为45℃,送入吸收塔上部,对二氧化硫进行再次吸收。
为使溶液中热稳定性盐含量符合标准,采用正确的方法,快速将SO42-等阴离子从溶液中分离出来。该系统中贫液杂质阴离子排出主要通过脱盐装置实现。该装置界面内,离子液中的阴离子主要是通过活性树脂实现分离,而且能够对活性树脂进行重复利用,效果极佳。在水洗系统中对含阴离子废水进行处理,也可通过车间污水处理系统实现。
1.2 工艺原理
室温背景下,离子液呈液态,能够吸收和解吸二氧化硫气体,也不会产生有害气体,对大气产生二次污染。
2.1 工艺指标
进出口烟气量、烟气温度、烟气二氧化硫浓度、粉尘、含水量。
2.2 设备运行及改进措施
设计初期,对“三塔合一”构造进行考量,墙体很高,设备总体重也比较大。因而,塔体为复合钢结构,不仅能够减少塔体总重量,设备运行也更加安全,实现成本节约,减少不必要的资金浪费问题。
依据初期工序生产情况,调整脱硫系统运行。输送设备选择过程中,可使用变频设备。该设备能够依据塔内液体液位,对电机运转进行灵活调整,以免将塔内液位抽空。其在同一液位处于高速运转状态,以免设备损坏,对系统影响较小。针对系统运行中的各类问题,提出改进方法:
(1)系统运行初期,因烟气外带问题,使离子液损失较为严重。系统停车检修过程中,可对回收塔内填料高度进行增加,延长烟气和填料接触时间,使烟气液体回流。无流量影响状况下,在烟气出口弯头处加设斜板,数量为三道,方向与烟气保持一致。该设置方式,使烟气中的液体能够顺着斜板,流入回收罐内,其在弯头下部,继而到吸收塔内对其循环利用。应用正确的方式,对设备进行优化和改进,使离子液损失量减少,系统运行成本降低,减少不必要的资金浪费问题。
(2)离子液处于长期运行状态,使液体中阴离子增加。假使处于低温界面,会出现结晶,损害运行设备,导致系统无法进行常规运行。经实验论证和研究,改造脱盐装置,增大树脂柱,并使液体循环量增加,达到良好的阴离子去除效果。选用含量较高的离子液,降温处理之后,将结晶除去。应用该种方式,能够使离子液结晶消除,但会浪费离子液。技术方面仍有很大改进空间[2]。
(3)系统处于长期运行状态,贫富液换热器内部会生成大量铜粉,经长期富集之后,形成铜饼,对换热器产生阻塞,使液体流量降低,对系统运行产生干扰。经研究和实验论证,铜粉富集受离子液温度和pH指标影响。依据具体要求,控制离子液温度,使其保持稳定,以免波动过大,或波动时间过长。与此同时,对离子液pH进行控制,确保其处于合理范围内,以免温度过低。增加离子液净化能力,将离子液中的铜粉含量去除,确保铜冶炼过程中,离子液烟气脱硫技术具备较强的适用性,以达到良好的冶炼效果,实现技术革新。
综上所述,在铜冶炼中,应用离子液烟气脱硫技术,能够避免环境污染,烟气排放量符合国家要求,不会出现严重的超标情况。相较于传统脱硫技术,该技术极为先进,不仅能够对实验过程中的溶液进行循环利用,而且能耗低,运行过程中不会产生副产物,更不会污染环境,极具社会、经济、环保效益。铜冶炼过程中,要依据实际行业背景及要求,采用专业知识,对该技术加以改进和应用,提高该行业市场竞争力,以供应优质铜产品。