冶炼烟气制酸净化系统水玻璃输送改进实践

王海舰，黄海丽

（金川集团股份有限公司，甘肃金昌 737100）

有色冶炼烟气中除含有氮气、二氧化硫、氧气外，还含有金属氧化物矿尘、氟化氢、三氧化硫等有害杂质。烟气中的氟化氢易溶于水，形成的氢氟酸是一种腐蚀性很强的酸，会对冶炼烟气制酸装置净化系统的玻璃钢设备和管道、干吸塔的瓷环及内衬瓷砖等含硅材料，以及稀酸泵泵轴、浓酸泵泵壳和泵体等高硅不锈钢材质的设备造成腐蚀[1]41，还会对以硅藻土为载体的钒催化剂产生危害，使钒催化剂外观变成浅灰色或结硬壳，甚至会使催化剂颗粒互相粘结成块，活性严重下降。使催化剂粉化、减重，增加转化器阻力，降低转化率。由于烟气中缺少Mg2+、Ca2+等固氟离子，不能在烟气的传输过程中将氟化氢固化进而通过除尘系统除去，因此只能在净化工序将氟化氢除去。

1 除氟原理

考虑到处理成本和工艺稳定性等因素，目前国内部分企业采用钙基固氟剂如石灰乳一次性中和法固氟，该方法有大量的沉渣产生，处理成本很高，易对环境造成二次污染。与钙基固氟剂相比，用硅基材料作固氟剂，可以大幅度减少沉渣。水玻璃、石英石及玻璃纤维等由于含有硅组分，可以和氟离子结合生成氟硅酸钠沉淀，达到去除氟的目的。而且硅基材料不与铜、砷等成分反应，沉渣数量较少，也不会生成二次污染物。

在烟气净化工序固氟的过程，即是将氢氟酸转化为氟硅酸或氟硅酸盐的过程。某冶炼厂采用水玻璃（偏硅酸钠）固氟工艺处理烟气中的氟化氢。水玻璃的主要成分为SiO2，具有较高的活性，其反应原理[1]43如下：

H2SiF6是一个很稳定的多元络合酸，因此只要在烟气净化工序加入足够量的水玻璃，就可以使氟浓度降低[2]。

2 水玻璃除氟存在的问题

水玻璃[Na2O·xSiO2·yH2O]式中的系数x称为水玻璃模数。在水玻璃的配制过程中，为节省水玻璃的用量，以采用高模数的水玻璃为宜，但水玻璃模数越大，SiO2含量越高，配制的水玻璃溶液黏度越大。将配制好的水玻璃溶液输送至水玻璃储罐，再通过输送泵输送至烟气净化工序。在输送过程中，由于水玻璃黏性较大，且易出现静止沉积现象，在生产系统停车检修期间，输送管道内的水玻璃无法排放干净，管道内壁附着的水玻璃出现结晶，使管道内径逐渐缩小，直至管道难以疏通，只能更换输送管道，造成检修劳动量和成本增加。

3 解决措施及效果

针对水玻璃容易堵塞管道的问题，在水玻璃的配制管道及输送泵出口管道上新增弯管状的氮气管道，并在氮气管道上安装自动阀和逆止阀。

自动阀与水玻璃配制泵及输送泵出口压力联锁，在水玻璃暂停输送、系统停车检修期间，自动阀开启，向水玻璃输送管道内通入氮气，常规输送泵出口的压力约为0.2 MPa，生产所用氮气的压力约为0.6 MPa。因氮气气流以射流形式流出，与水玻璃输送方向保持一致，氮气压力较大，可将管道内沉积的水玻璃吹扫干净，避免水玻璃附着结晶堵塞管道。安装逆止阀的目的是为了防止水玻璃输送泵在开启的状态下，自动阀故障而使水玻璃进入氮气管道。

水玻璃输送流程见图1，弯管状氮气管道示意见图2。

图1 水玻璃输送流程

图2 弯管状氮气管道示意

通过对水玻璃输送管道进行改造，利用氮气对水玻璃进行吹扫，在暂停输送水玻璃或生产系统停车检修期间，能够将管道内的水玻璃吹扫干净，彻底解决了管道内壁结晶导致管道堵塞的问题。生产系统不用频繁更换水玻璃输送管道，降低了生产成本，大大减少了操作人员更换管道的劳动强度。生产系统能够有效、稳定地处理烟气中的氟化氢，对系统后续的净化、干吸、转化工序的设备设施及催化剂都起到了很好的保护作用，降低了生产系统的故障率。

4 结语

该冶炼厂采用氮气吹扫水玻璃输送管道的方式，有效解决了冶炼烟气制酸装置净化系统水玻璃输送管道频繁堵塞，影响生产系统稳定运行的问题，为输送黏度较大的溶液提供了一种借鉴方法。