中频电炉收尘装置改造

叶姜超，夏志薇，金永保

（江西铜业股份有限公司贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

在有色金属火法冶炼过程中，烟气是不可避免产生的副产物之一，且冶炼过程中熔融物料会悬浮在烟气中，导致烟气中夹杂着大量粒径较小的氧化物，如PbO、As2O3等，因此富集回收烟气中的粉尘保证物料回收和环境清洁成为有色金属火法冶炼行业中的重要工序。传统的收尘手段和设备众多，如布袋收尘、重力收尘、旋风收尘、湿法收尘、静电收尘、超声波收尘等，具体适用场景由烟气成分、收尘标准等实际情况决定。

某厂银阳极板浇铸采用中频电炉浇铸，浇铸过程产生的烟气粉尘中含有金、银、钯等有价金属元素和砷、铅等有毒有害气体。原收尘装置采用微孔陶瓷收尘器，粉尘回收率可达到98%以上。但随着微孔陶瓷收尘器使用年限的增长，其收尘效率逐年下降，不仅影响现场作业环境，同时流失了粉尘中的大量有价金属，造成经济损失，因此针对该银阳极板中频电炉浇铸过程中烟气烟尘回收措施进行改造成为当务之急。

1 微孔陶瓷收尘器

原中频电炉收尘装置采用微孔陶瓷收尘器［1］，该收尘器采用高强度的、耐酸耐碱性能的陶瓷材料为原料，核心部件是以陶瓷纤维复合膜制备而成的一种多孔过滤装置。

其工作原理为：浇铸产生的粉尘首先在收尘风机的抽力下进入收尘器，气流的流体直径在进入收尘器时突然扩大，根据伯努利原理，流体直径扩大，流速降低，因此烟气气流中一些粒度大、密度大的烟尘在重力作用下进入集尘箱，密度小、粒度细的烟尘在经过陶瓷纤维复合膜的过程中吸附沉积在膜表面，收尘后的气体在收尘风机的作用下通过管道排出，其具体结构如图1所示。

图1 原有中频电炉收尘装置收尘示意图

2 问题难点

微孔陶瓷收尘器虽然具有收尘效率高、耐高温、耐酸、耐腐蚀性能高等优点，但同时因其结构复杂也存在以下难点：

1.检修复杂、维护成本高，要求检修人员的技能水平较高，稍不注意易损坏多孔过滤装置上的陶瓷纤维复合膜，破坏其收尘性能。

2.清理难度大，清理的劳动强度大。多孔过滤装置上的细颗粒粉尘难以清理，每次都会残余部分细颗粒粉尘，因此当收尘器使用多年后，陶瓷纤维复合膜表面粘结了大量的粉尘堵塞微孔［2］，从而造成烟气流体的运行阻力大，风机抽力小，烟气净化效率低等问题。

3.更换陶瓷管不仅施工周期长，而且费用高，且长时间使用陶瓷管还是会堵塞，频繁更换陶瓷管将影响正常生产，同时提高生产成本。

4.收尘器收尘效率降低后导致风机受堵严重，造成现场烟尘大、作业环境差，流失了大量有价金属的同时会严重危害劳动人员的身体健康。

3 收尘装置改造方案设计

针对目前银阳极板浇铸烟气收尘难点问题，以原有微孔陶瓷收尘器的结构机理的解析为基础，对烟气收尘装置进行升级改造，根据现有工艺条件和烟气性质，设计了三种方案。

3.1 优化微孔陶瓷收尘器的核心部件——多孔过滤器

多孔陶瓷经过特殊的高温烧结工艺制备，具有三维网状多孔结构，其中弯曲的通道和疏松的孔洞可以在增大与烟气粉尘的接触面积的同时减小烟气粉尘流动阻力，实现对有价金属的有效捕捉，从而提高回收效率［3］。此外，多孔陶瓷过滤器不仅要有高的孔隙率，还应具有良好的耐高温、抗氧化性及耐腐蚀性等性能。

目前微孔陶瓷收尘器收尘效率下降的根本原因是其核心部件——多孔过滤器不具有耐高温的能力，其表面的陶瓷纤维复合膜孔径小，细颗粒烟尘附着顽固，长时间使用烟尘在复合膜表面堆积，高温烟气环境导致多孔过滤器出现烧损现象。因此优化微孔陶瓷收尘器，设计一种易清理、成本低、更换简单便捷的多孔过滤器，将有效解决微孔陶瓷收尘器因使用年限增加而导致的收尘效率下降问题。通过安装氧化铝多孔陶瓷过滤器可以有效提高耐高温的能力，且制造成本低。但是在使用过程中发现，氧化铝多孔陶瓷过滤器易浸润发生反应，导致氧化物易粘结在过滤器中，影响使用寿命。

3.2 采用新的收尘方式——正压布袋收尘

正压布袋除尘风机设置在除尘器的前面，除尘器在正压状态下工作，经滤袋过滤后的净化空气直接排放到大气中，可不必采用密封结构，结构简单，对处理烟气粉尘有很好的效果。将原本的微孔陶瓷收尘器收尘改为布袋收尘。布袋收尘原理为在一个壳体内部加装一个过滤布袋，烟气从布袋口进入，烟气中的粉尘会被截留在布袋中，清洁后的烟气从壳体的出口排除，且可依据烟气不同的性质，如粉尘浓度、粒度、湿度、是否含油、是否有黏性等来决定使用布袋的材质及类型。布袋收尘的收尘效率能达到99%以上，净化后烟气中的粉尘浓度可达到50 mg／Nm3以下，满足银阳极板浇铸的烟气排放标准。但是在使用过程中发现，布袋除尘的工艺要求主要在温度、湿度、流量几个方面［4］。因中频炉烟气粉尘温度较高，当温度高于布袋使用温度时，降低布袋的使用寿命，严重时会烧毁袋子；低于设计温度时会引起袋子结露，影响过滤性能；烟气进入布袋，一部分沉降在集成箱内，一部分粘在收尘布袋内，袋子过滤性能逐渐降低，当压差增高到一定数值时，集气箱反吸清灰，把堆积在袋子内的粉尘沉降在集气箱内。同时收尘布袋存在因水汽蒸发导致布袋表面有粉尘泥垢存在，长时间未清理，造成收尘效率降低。

3.3 采用新的收尘方式——水雾喷淋收尘

水雾喷淋收尘是湿法收尘的一种，一般使用形式为喷淋塔，主要结构包括与塔上侧相切方向上的进风口、塔顶部的雾化喷嘴、稍下方的出风口以及底部的沉淀池，中间空腔为除尘室。当水在高压下通过雾化喷嘴喷出的水雾会产生负氧离子，可吸附烟气中的有害气体，如甲醛、酸、有机物等；同时雾化后的水颗粒遇到烟气中的粉尘会不断凝结，粉尘颗粒作为凝结核将不断吸引水雾，达到一定体积后下落进入喷淋塔下方的沉淀池。

4 改造方案选择及实施

三种改造方案的比较见表1。

表1 改造方案优缺点比较

经过对三种方案的反复研究讨论，最终决定在原有装置的基础上进行优化改进，制作一套结构简单、收尘率高、成本低、检修方便的水雾喷淋收尘装置。根据现场实际情况，实施了以下具体措施：

1.根据水雾喷淋收尘的原理，当烟尘气体通过雾状空间时，粉尘与水雾充分接触凝聚在一起，尘粒随液滴降落下来，达到收尘效果。经过反复研究，自主设计出了一种多功能喷淋头，如图2所示。这种喷淋头不但能喷出伞状的水雾，还能够调节水雾的大小。通过雾化喷嘴，将循环水其转化为颗粒直径为140μm的干雾喷射出去。当微米级雾滴与粉尘颗粒相互接触、碰撞时，使粉尘颗粒相瓦粘结、凝聚变大，并在自身的重力下沉降，从而达到抑尘的作用［5］。

图2 自主设计多功能喷淋头

2.将循环水箱中含有金银物料的废水定期输送至银电解区域的废水压滤机压滤，含有金银物料的滤渣返回至回转窑生产工序进行回收有价金属［6-7］，过滤后的液进入循环水箱继续喷淋使用，如图3所示。

图3 改进后中频电炉收尘装置收尘示意图

5 结 语

改造后的水雾喷淋收尘装置投入使用一年多后，没有出现过任何遗留问题，经实践证明有以下优点：

1.改善了现场作业环境，防止了粉尘污染，确保了员工的人身健康。

2.降低了劳动强度，解决了需人工回收粉尘的问题。

3.结构简单、检修方便、制做成本低，改造成水雾喷淋收尘装置仅需约1.8万元。

4.改造后中频电炉粉尘每年可多回收约1 200 kg，按照回收粉尘中含有金、银、钯等金属价值计算，每年可创造效益约140万元。

中频电炉收尘装置改成水雾喷淋收尘后，彻底解决了陶瓷管易堵塞的问题，风机吸口抽力明显增大，粉尘可以彻底吸入，现场作业环境得到大幅度改善。并且将自主设计的多功能喷淋头应用到了其它动力波洗涤塔中，具有良好的推广应用价值。