满足铜冶炼厂颗粒物特别排放限值的措施探讨

胡 俊

（中国瑞林工程技术股份有限公司，江西南昌 330038）

为进一步加强大气污染防治工作， 落实国务院批复实施的《重点区域大气污染防治“十二五”规划》的相关要求， 环境保护部决定修改国家污染物排放标准《铜、镍、钴工业污染物排放标准》（GB 25467-2010），在标准中增加大气污染物特别排放限值。 修改单中规定颗粒物特别排放限值为10 mg/m3[1]（标准状态下，下同）。 在特殊地区部分新建或改扩建项目的环评批复文件中规定颗粒物特别排放限值为5 mg/m3（欧盟的颗粒物特别排放限值）。 在火法铜冶炼的生产过程中，精矿蒸汽干燥、精矿输送、冰铜输送、 熔剂输送和烟尘输送的尾气排放都必须满足颗粒物的特别排放限值。 由于精矿蒸汽干燥和冰铜输送的烟气含尘浓度高， 必须采取相应的工艺方法和措施才能满足要求。

1 常规的工艺方法和措施

目前，在国内现有的火法铜冶炼工艺中，蒸汽干燥机出口烟气的含尘质量浓度约220 g/m3，冰铜磨出口烟气的含尘质量浓度约480 g/m3。

较常规的处理工艺为含尘烟气→沉灰筒→布袋收尘器→排风机→排放至大气。 主要的收尘设备为沉灰筒和布袋收尘器。 沉灰筒是利用重力沉降原理使烟尘从烟气中分离出来的收尘设备， 其收尘效率为30%[2]。 布袋收尘是利用含尘烟气通过纺织物捕集烟尘的一种方法，当滤布粘附一层烟尘后，便由烟尘层和滤布同时进行收尘，其收尘效率为99%[3]。

按常规的工艺方法难以达到颗粒物特别排放限值10 mg/m3的要求，更无法满足5 mg/m3的要求，因此必须采用相应的方法和措施才能实现。

2 可选用的工艺方法和措施

根据常规的处理工艺方法，将工艺流程分为前端（预收尘）、中端（布袋收尘）和末端（可增加的处理措施）。本文拟从这三个方面分析选用较合理的处理方法能满足颗粒物特别排放限值的要求。

2.1 前端处理方法

从前端预收尘入手，提高预收尘的收尘效率、减少布袋收尘的负荷，将沉灰筒换为旋风收尘器。旋风收尘是利用离心力的作用， 使烟尘从烟气中分离而加以捕集的装置，其收尘效率为70%[2]。

采用旋风收尘器后， 可使蒸汽干燥烟气进布袋收尘的含尘质量浓度降至约66 g/m3，冰铜磨烟气进布袋收尘的含尘质量浓度降至约144 g/m3， 大大降低了布袋收尘的负荷。

2.2 中端处理方法

中端处理只能对布袋收尘采取合理化的措施，以满足出口烟气的颗粒物特别排放限值。 布袋收尘的常规参数选取参见表1[3]。

表1 布袋收尘的参数

布袋收尘效率的高低， 主要取决于烟尘的性质和烟气过滤速度，同时与设备的总过滤面积有关。

2.2.1 降低烟气过滤速度的措施

布袋收尘效果的关键因素取决于烟气的过滤速度。 我国火法铜冶炼厂一般选取的布袋收尘烟气过滤速度为0.6～0.8 m/min。适当地降低过滤速度可大大提高设备的收尘效率。 根据实践经验，将烟气过滤速度降至0.4～0.5 m/min，可保证设备出口的烟气含尘质量浓度在10 mg/m3以内，甚至可能达到5 mg/m3。 烟气过滤速度降低后，设备的总过滤面积也将增大（增大至1.2～2.0 倍），因此，设备的规格也需相应的增加。

目前，布袋市场上常见的多为星形滤袋（褶皱式滤袋）。 特别是在高污染的电解铝行业，采用星形布袋可实现颗粒物和有害气体的微排放[4]。星形滤袋的外形见图1。

图1 星形滤袋（褶皱式滤袋）的外形

星形滤袋和普通滤袋在设备外形上相同， 但星形滤袋增加了设备的总过滤面积， 降低烟气过滤速度。特别是在场地配置受限的情况，其使用效果更为突出。 在改扩建项目中，选用星形滤袋（相应的袋笼也需要更换）直接替换普通滤袋，即方便又实用。

2.2.2 采用二级布袋串联的措施

当采用常规的工艺方法和普通滤袋仍无法满足颗粒物特别排放限值时， 还能通过串联相同规格的布袋收尘设备来实现此要求。 选取常用的布袋收尘烟气过滤速度为0.6～0.8 m/min，按第一级布袋收尘出口烟气含尘质量浓度为15～30 mg/m3考虑， 第二级布袋收尘出口的烟气含尘质量浓度达到10 mg/m3以内，甚至能达到5 mg/m3。

然而此工艺方法在配置中的占地面积较大，需要充足的场地，在新建项目中可考虑此方法，但在改扩建项目中是难以实现的。

2.2.3 滤料和设备强化的措施

目前， 布袋收尘的收尘效率不能满足颗粒物特别排放限值的原因在于滤袋和设备本身的泄露无法保证。可对布袋收尘设备本身进行改进，强化设备的泄露点，具体的措施为：将滤袋的连接措施由缝制改为热熔；对设备壳体的焊缝全部进行探伤检测；花板开孔须采用特殊工艺清理各孔的锋利边角和毛刺，形成严密的密封。

2.3 末端处理方法

在国内现有的火法铜冶炼工艺中，蒸汽干燥机和冰铜磨出口烟气经布袋收尘净化后，通过排风机将烟气排放至大气中。 为了满足颗粒物特别排放限值， 可将全厂需要颗粒物达标排放的烟气进行末端处理，即集中汇合后统一送至喷淋水洗系统。

烟气通过喷淋水洗净化后即能满足颗粒物特别排放限值的要求，但增设此系统的弊端是会产生大量的废水，因此需相应增加配套的废水处理系统。

3 工艺方法对比

对上述方案从项目可实施的情况、占地面积、总投资、运行成本和优缺点等方面进行合理的对比，为工艺方法的选择提供合理的依据，对比的具体情况参见表2。

表2 各处理方法对比

4 结语

随着中国环保要求的提高， 火法炼铜厂颗粒物特别排放限值也相应提高，因此，必须采取相应的工艺方法和措施满足排放限值的要求。具体实施时，应根据各冶炼厂的实际情况，选用合理、成熟、可靠的工艺方法。