塑烧板收尘器在镉精炼过程的应用

谢庭芳，马爱佳，李国江，郑雪梅

（1.西安理工大学材料科学与工程学院，陕西 西安 710048；2.云南驰宏锌锗股份有限公司，云南 曲靖 655011；3.中国葛洲坝集团建设工程有限公司，云南 昆明 650106；4.六盘水师范学院化学与材料工程学院，贵州 六盘水 553004）

镉是锌冶炼原料的主要伴生有价金属之一，在锌冶炼过程中，镉主要富集在净化过程的铜镉渣中。国内锌冶炼厂，大多采用湿法生产海绵镉-火法精炼的工艺回收镉[1]。由于含铅、砷和镉等重金属的粉尘以及5μm以下的微细粉尘对人体健康危害十分大，因此，对于镉火法精炼过程烟气的净化效果就会提出很高的要求，需要除尘器具有捕集微尘效率高、体积小、维修保养方便、使用寿命长等特点。塑烧板除尘器就是满足这些要求研制而成的新一代除尘器。塑烧板除尘器具有体积小、效率高、维修保养方便、能过滤吸潮和含水量高的粉尘、过滤含油及纤维粉尘的独特优点，是静电除尘器和袋式除尘器无法比拟的[2]。由此，公司将塑烧板收尘器用于镉精炼过程，经过使用，取得了良好的收尘效果，同时也积累了一定的经验，为塑烧板收尘器开辟了新的应用领域。

1 传统的收尘方法

冶金工业中传统的收尘设备有滤筒收尘、旋风收尘、布袋收尘、湿式收尘、静电收尘等[3]。滤筒收尘器和旋风收尘器对粒径较大的粉尘收尘效果较好，但除尘效率低，对较细的粉尘则作用不明显，一般可作为预处理设施使用；湿式收尘器收尘过程中会产生大量的污水，容易造成二次污染，而后续废水处理费用也高；静电收尘器在粉尘含水较高的条件下电晕控制难度大，并有难处理的腐蚀问题产生，运行费用高[2-5]。

目前有色冶金行业常用的收尘方法多采用分散式负压吸风的布袋收尘器[4]，但会因烟气含水、油分、超细铁氧化物等潮湿黏细粉尘，而导致管道堵塞、糊袋等现象，导致收尘器“瘫痪”不能正常使用。由于镉精炼烟气成份复杂，有含碱蒸汽、水份、少量有机类及黏性气体扩散排出，对于传统的过滤式除尘器，更是难以兼顾杜绝堵塞和保证净化效率两方面的技术问题。

2 新的收尘方法

烧结板除尘器，又称烧结板过滤器、塑烧板除尘器，是20世纪80年代开始应用于工业的新一代高效超细粉收尘器。对于粒径大于10μm的粉尘，其捕收率高达99.99%，排放浓度小于10mg/m3。在过滤超粉尘方面有独特的优点[6]。

2.1 塑烧板收尘器的工作原理

烧结板过滤器的工作原理和基本结构与布袋除尘器是类似的，具体原理是含尘气流通过尘气入口处的导流板进入中部箱体的尘气室，通过烧结板净化后的气体经风机排出。随着被阻留在烧结板表面涂层上粉尘的增加，定时或定差压工作方式的清灰控制系统将自动开启快开式脉冲阀，通过压缩空气来有效清除烧结板表面的粉尘，被喷落的粉尘在重力的作用下落入灰斗后排出。图1为塑烧板滤芯式除尘工作原理图。

图1 塑烧板滤芯式除尘工作原理图

2.2 塑烧板收尘器的特点

1）粉尘捕获效率高，除尘效果好

由于塑烧板过滤元件的结构特点和表面使用了PTFE涂层，烧结板除尘器可以有效捕集粒径0.1 μm以上的粉尘，对于高浓度粉尘，除尘效率可达99.99%以上，排放的浓度可在1mg/m3以内。

2）设备结构紧凑，占地空间小

烧结板除尘器由于滤板的表面形状，拥有更大的过滤面积，是传统布袋除尘器的3倍以上；也就相当于设备体积是布袋除尘器的1/3。而且，设备还可以叠加设计，大大缩小占地空间。

3）具有强耐湿、耐黏、耐酸碱性

滤板表面使用的PTFE涂层，具有很好的疏水性和不黏性以及卓越的化学稳定性和耐磨性能，适用于湿度和黏度较大、酸碱性及磨损性粉尘。

4）可处理高入口浓度的粉尘

对比较高的入口浓度的粉尘，烧结板的设备阻力和分离效率也能达到很稳定的效果。

5）清灰效果好，压力稳定，设备阻力平稳

由于塑烧板的表面使用树脂涂层进行深度处理，孔径细小均匀，树脂本身固有的惰性与其光滑的表面，因而使粉尘极难透过与停留，能保持相当好的清灰效果。其次，烧结板表面过滤的属性使得除尘器的压力损失与运行时间几乎保持不变，这就保证了设备阻力的稳定性。

6）安装维护方便

烧结板极少需要维修。安装更换塑烧板极为方便，只需打开除尘器检修门，拧紧固定塑烧板的两个螺栓即可完成一片滤板的装配。

7）使用寿命长

由于烧结板刚性结构的特性，滤板的无故障运行时间长，它不需要经常的维护与保养，且滤材耐磨损，使用寿命长达10年以上。

8）节能环保

烧结板除尘器需要的压缩空气量少，且滤材可清洗、可回收，实现再生利用。

3 塑烧板收尘器在镉冶炼烟气净化中的应用

3.1 塑烧板收尘器系统组成

云南驰宏锌锗股份有限公司于2011年安装了一套塑烧板收尘器，国内第一次将塑烧板收尘器应用在镉烟尘收集方面。其系统组成如下：

1）一套塑烧板除尘设备，型号：YHD1500-96，设计风量：30000m3/h，设备阻力：900～1800Pa，设计压力：±0.01MPa，设备尺寸：4800×1534×4130，设备温度：80℃，设计质量：6.58t；

2）一级处理器，型号：YCM1500-9H，设计风量：30000m3/h，设备阻力：200～500Pa，设计压力：±0.01MPa，设备尺寸：Φ1500×1380；

3）二级处理器，型号：XPK700-4-9H，设计风量：30000m3/h，设备阻力：200～500Pa，设计压力：±0.01MPa,，设备尺寸：2100×7200；

4）收尘离心通风机，型号：Y9-26N010D，流量：25758～30056m3/h，全压：5560～5065Pa，主轴转速：1450r/min，75kW；

5）空气压缩机，型号：W-1.5/7(TA-120)，排气量：1.5m3/h，额定排气压力/最高工作压力：0.7/0.8MPa，外形尺寸：1604×670×1420。

3.2 塑烧板收尘器的应用情况

自从镉火法精炼工序采用了塑烧板收尘器之后，收尘效果好，但生产一段时间后，烟气预处理循环系统会出现物料堵塞的现象，并且设备灰斗也出现堆料现象。这导致回料和预处理系统处于瘫痪状态，影响整套设备的正常运行，而且对烧结板高精过滤段有损伤风险，因此恢复烟气预处理系统迫在眉睫。

3.2.1 原因分析

1）在一级和二级烟尘预处理过程中，添加的料粉比重高，进入预收尘管道吸附及预处理量大，造成预处理系统堵塞；

2）由于预收尘管道粉料长时间接触吸附，回料对镉烟的吸附率已达到90%，从而导致吸附后的粉尘黏度大幅提高；

3）目前采用的混合料粉（焙尘）含有一定的碱性，易潮解，长时间回用后黏性提高；

4）混合料粉（焙尘）达到一定吸附浓度后没有及时更换造成预处理系统堵塞。

3.2.2 解决措施

1）对预处理管道、回料仓及循环管道内的所有粉尘进行彻底清空处理，达到预处理管道、回料仓及循环管道内无黏性粉尘和吸附率饱和的粉尘，为添加新混合料做准备；

2）对新料粉进行反复试验，经过生产实践，采用滑石粉与焙尘进行混合，其混合质量比为3∶1；

3）新料粉加入量应控制在1.5～2.5kg/h范围内，过高或过低都对收尘效果影响较大；

4）调整各烟气管道上的调风阀，使卸料口下发射器后端处于负压，前端处于正压状态；

5）当烟气预处理设备正常运行后，混合料在预处理循环系统循环镉浓度达到10%后必须更换新的混合料。

通过对烟尘预处理系统问题的解决，塑烧板收尘器在镉冶炼系统得到了很好应用。塑烧板高效过滤收尘技术结合重力沉降、旋风除尘等技术后，达到了收尘及净化的效果，烟尘排放符合GB16297—1996《大气污染物综合排放标准》，粉尘排放浓度小于5mg/m3，其化合物浓度小于0.85mg/m3，烟气捕集效率大于95%，烟尘返回锌浸出工序进行综合回收。

3.3 塑烧板收尘器在镉冶炼烟气净化中运行的建议

通过塑烧板收尘器几年来的运行，积累了以下经验：

1）阀门开度的调整要根据实际收尘情况，保证调整到最佳状态。

2）压缩空气常常含有水分，空气中的水分会对收尘造成重大影响，需要定时对储气罐、空压机及油水过滤器内的废水进行排放。

3）采用滑石粉和焙尘按3∶1的质量比配置新料粉，新料粉要及时添加，加入量控制在1.5～2.5kg/h范围内。

4）为防止发生管道堵塞现象，3～6d必须对预收尘管道进行彻底清空和更换。

5）塑烧板清理操作应从两方面着手，一是清理时应停止除尘器。二是清理烧结板时必须小心谨慎，严禁使用坚硬及尖锐物敲打、碰触，因其表面为PTFE渗膜涂层，如损坏此涂层会极大的影响烧结板使用性能。

6）更换新料粉的方法：关闭风机风阀，全开鼓风机风阀，使循环系统里的物料通过鼓风机把物料吹送到回料管道里，由回料管道卸料口排除整个烟气净化系统，然后重新添加混合料运行。

4 结论

镉烟尘成份复杂，有含碱蒸汽、水份、少量有机类及黏性气体扩散排出，导致传统的过滤式除尘器，难以兼顾杜绝堵塞和保证净化效率两方面的技术问题，塑烧板收尘器则很好地解决了这个问题。塑烧板收尘器优点在于系统维护方便，烟尘排放浓度小于5mg/m3，其化合物浓度小于0.85mg/m3，烟气捕集效率在95%以上，可保证镉火法精炼过程有害物质排放远低于国家标准，完全符合清洁生产的需要，为有色金属镉烟尘的治理提供了新思路。

塑烧板收尘器在使用过程中，采用滑石粉与焙尘按3∶1的质量比进行粉料的配制，能解决了收尘管道堵塞这个问题，同时保证了烟气净化效果。