高鈦渣密閉電爐煙氣的回收利用技術

王 青，姜 華

(昆明有色冶金設計研究院股份公司，云南昆明650051)

高鈦渣密閉電爐煙氣的回收利用技術

王 青，姜 華

(昆明有色冶金設計研究院股份公司，云南昆明650051)

高鈦渣熔煉采用密閉電爐，可以將產生的煙氣經洗滌處理后回收，用于原料及產品的干燥，既可減少環境污染，又可降低生產成本。

高鈦渣;密閉電爐;電爐煙氣;回收利用

0 引 言

高鈦渣熔煉爐多采用低功率敞口或半密閉爐，云南新立有色金屬有限公司引進南非貝特曼(Bateman)公司大功率密閉直流電爐熔煉工藝技術及設備熔煉高鈦渣。其主要原理為:以鈦精礦為原料，低灰無煙煤為還原劑，在1 600～1 800℃的高溫條件下進行熔煉，產物為凝聚態的金屬鐵和鈦渣，其熔煉系開弧高溫熔煉過程，主要反應為:

熔煉過程導致大量氣體產生，氣體的基本成分為CO。煙氣中含有一定量的煙塵，這些煙塵在工藝中是以細微分散的煙氣形式存在的。由于采用的是密閉電爐，可收集電爐產生的煙氣。

1 煙氣特點

電爐煙氣含塵濃度:5～15 g/m3;溫度:1 775℃，爐子出口平均氣量:5 158 m3/h，煙氣成分如表1。

表1 電爐煙氣成分表Tab.1 Flue Gases Composition from Electric Furnace

CO為電爐煙氣的主要成分，其特性為可在O2中燃燒，熱值為1.18 MJ/kg，燃燒生成CO2，沒有污染，在安全使用的情況下是很好的氣體燃料。

隨煙氣排放的還有一定量的粉塵，經分析這些粉塵含有FeO、TiO2等物質。

2 國內鈦渣生產現狀

我國鈦渣冶煉技術較落后，電爐絕大部分為敞口電爐(極少數6 300 kVA為密閉電爐)，三相自焙電極。采用間斷加料方式將預先按一定比例混合的還原劑和鈦精礦一次性加入爐內，每次加料量因電爐容量的大小而異。熔煉一定時間后，定期從同一排放口排出渣和鐵;無煙氣處理設備，電爐煙氣為高空排放，操作環境惡劣，環境污染嚴重。冶煉過程產生的CO在爐口處燃燒后經煙囪排掉，未采取措施進行綜合治理和余熱利用。

這樣的技術水平帶來兩個方面的后果:

(1)環境污染和危害。尤其是當加工企業布局在村莊或其他人口密度較大的地區時，會給企業持續生產帶來極大的潛在風險;CO的直接排放對企業周邊的農田、人口都會產生長期的影響。

(2)經濟效益差。煙氣中的有價資源沒有得到合理充分的回收利用，造成極大損失。據測算，煙氣中含有FeO、TiO2等物質，回收后可重新進入電爐進行冶煉，這些有價金屬能帶來可觀的經濟效益。

3 煙氣回收工藝及裝置

3.1 電爐煙氣

電爐產生的煤氣，經凈化后回收利用，可以用于鈦鐵礦干燥，無煙煤干燥，渣包預熱及鈦渣干燥等。

電爐煤氣凈化可用干法或濕法處理，該工程采用濕法凈化回收電爐煤氣，選用德國泰森高效洗滌機流程，具有流程技術穩定，設備維護簡單等特點。

工藝流程如圖1。

圖1 工藝流程簡圖Fig.1 Simplified Flow Chart

從電爐出氣口送來的高溫煙氣，經過水冷管道進入初級急冷器，熱氣體通過噴淋水冷卻，大的灰塵顆粒被帶走，煙氣溫度冷卻到70℃左右。冷卻后的飽和氣體進入洗滌塔。在洗滌塔內氣體被噴淋水進一步冷卻和凈化。洗滌后的煙氣進入高效回轉氣體洗滌器(氣體洗滌機)中，在此過程將水滴從氣體中分離，以確保凈化后的爐氣中無多余的水。氣體洗滌機利用風機的作用提高氣體的壓力，從而將氣體從爐子中排出，并按照需要的壓力(3 kPa)傳輸凈化后的氣體。安裝在氣體凈化管道上的控制閥調節爐子的壓力使其保持恒壓。當爐子產生的氣體超過氣體使用的要求時，聯動水面控制閥將控制凈化后氣體的輸出壓力并自動讓多余的氣體流動到凈化氣體火把煙囪。該聯動水面控制閥還可用作單向安全回火器。

在緊急情況下以及啟動和關機時，洗滌設備啟用支路，未經處理的氣體通過事故煙囪的兩個旋轉水罩密封閥(將氣體洗滌設備隔開)系統直接排放到大氣。當氣體混合物接近爆炸極限時使用煙氣分析器進行探測，并向操作員提供重要的工作信息。

爐子煙氣處理系統設有安全閥，在爐子不正常運行造成氣體突然涌動時，可將未經處理的氣體排放到大氣中。

凈煤氣送入儲氣罐，用加壓機送到各用氣車間。輸配系統設置安全放散閥與煤氣放散塔，并用儀表檢測及控制CO、O2含量。煤氣放散塔用于燃燒多余的爐氣。

凈化后的煙氣用于鈦鐵礦干燥，無煙煤干燥，渣包預熱及鈦渣干燥等，既充分利用了煙氣，又節約了因干燥物料所需要的柴油約5 kt/a，降低生產成本。

3.2 洗滌水處理

經氣體洗滌設備處理的洗滌水被抽到水處理系統，澄清水再次回到洗滌設備用于冷卻和凈化。

洗滌水用水泵(帶變頻)從污水池抽到絮凝系統，并與絮凝劑和凝結劑混和，形成上清液與污泥。上清液流入澄清池，灰塵顆粒被絮凝劑和凝結劑沉淀下來。澄清后的水在開路冷卻塔中冷卻并抽回到氣體凈化系統中重新利用。

澄清池下面的污泥壓濾脫水。壓濾產生的凈化水返回到流程中，濕濾餅被運到敞開的堆場進行堆放，濾餅含有FeO、TiO2等物質，產量約500 t/a，干燥后送到鈦礦精選廠，重新入爐熔煉。有效的處理泥漿不僅減少環境污染，而且增加了經濟效益。

3.3 煙氣指標

處理后的凈煙氣含塵量＜30 mg/m3，二氧化硫＜300 mg/m3，符合燃氣要求。

經處理后的電爐煤氣參數如下:

電爐煤氣量——5 902 m3/h

電爐煤氣溫度——50℃

電爐煤氣成分如表2。

表2 電爐煤氣成分表Tab.2 Coal Gases Composition from Electric Furnace

4 結 語

(1)在經濟效益方面，煙氣回收節省了用于干燥物料的柴油，節約了生產成本;洗滌下來的淤泥含有FeO、TiO2等物質，處理后又可變成原料入爐熔煉，減少浪費，增加冶煉回收率。

(2)該技術引進德國泰森技術，成熟可靠。

(3)煙氣洗滌后，減少環境污染，利國利民。

Utilization Technology of Flue Gas from Closed High－Titanium Slag Furnace

WANG Qing，JIANG Hua
(Kunming Engineering ＆ Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd，Kunming 650051，China)

After washing treatment，flue gases from closed high－titanium slag electric furnace recovered and used for dying raw materials and products，which can not only reduce environmental pollution，but also lower production costs.

high－Titanium slag;closed electric furnace;flue gases from electric furnace;recovery and utilization

X758

B

1004－2660(2011)04－0012－02

2011－06－08.

王青(1966－)，女，遼寧人，高級工程師.主要研究方向:冶金工藝設備設計.E－mail:wq@kmyjsjy.com