貴冶硫酸凈化煙氣除氟工藝研究

江紅衛，胡 滔

（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

近年來，進廠銅精礦原料含氟增加，造成冶煉煙氣及硫酸凈化工序氟含量上升，特別是硫酸二系統，2016年一級動力波循環液中氟含量較2009年上升了十余倍，氟含量最高達4g/L，對凈化玻璃鋼設備、電除霧器極線等造成嚴重腐蝕。凈化廢酸氟含量（見表1）。

硫酸車間二系統共有制酸三、四系列兩套裝置，制酸三、四系列共用一套凈化工序。凈化工序采用孟山都一級動力波洗滌、氣體冷卻塔、二級動力波洗滌、電除霧煙氣凈化裝置。目前兩級動力波凈化工藝已成為冶煉企業制酸裝置的標配。雖然加大二級動力波加水量，提高噴嘴壓力可以降低凈化工序出口氟含量，但同時也造成凈化廢酸排出量增大，廢酸處理成本增加［1］。2016年因熔煉原料銅精礦含氟較高，電除霧鈦極線腐蝕斷裂頻繁，稀酸板式冷卻器板片穿孔腐蝕，年修期間檢查一級動力波氣液分離器內部玻璃鋼腐蝕嚴重［2］。

2 除氟工藝研究

2.1 水玻璃添加除氟工藝

安裝1m3不銹鋼溶解槽，水玻璃為桶裝25kg/桶。水玻璃人工添加到溶解槽后，離心輸送到分配槽，分配槽自流到一級動力波泵入口，水玻璃每8h溶解一次，溶解量控制在50～100kg/m3。質量比控制在5%～10%之間，每天添加3槽［3］。

2.2 硅石反應除氟工藝

將硅石堆放于硅石反應槽，一級動力波循環液的旁路通過圓錐沉降槽溢流輸送至硅石反應槽底部，與硅石充分接觸反應后溢流至上清液槽，實現對氟的固定，并進行定期排污至濃縮槽。流程如圖2。

圖2 硅石反應工藝流程

2.3 自動添加水玻璃除氟工藝

研究水玻璃溶解添加自動控制工藝，無需人工操作，節約人工成本。配備水玻璃儲槽、計量槽、溶解槽、分配槽。每月定時用罐車送水玻璃到儲槽，替代人工搬運桶裝水玻璃，減輕勞動強度。水玻璃添加、溶解過程由現場PLC程序控制，水玻璃先輸送到計量槽，計量槽滿液后，下部排液閥自動打開放空計量槽，操作人員根據廢酸原液F含量，在PLC畫面上設定好溶解槽所需溶解計量槽數量，按啟動按鈕，程序自動運行，如圖3。

3 優化水玻璃自動添加工藝

3.1 比較除氟工藝，選取效果較好的水玻璃自動添加工藝并進行優化

水玻璃俗稱泡花堿，是一種水溶性硅酸鹽，其水溶液俗稱水玻璃。其化學式為R2O·nSiO2，n為二氧化硅與堿金屬氧化物摩爾數的比值，稱為水玻璃的模數，模數在3以下的稱為堿性水玻璃。n值越大，水玻璃的粘度越高，但水中的溶解能力下降［4］。

（1）水玻璃分配槽采用高位配置，增大水玻璃出口與進口的高度差，提高在管道內的流速，減緩結垢速度。

（2）提高水玻璃在循環系統內的溫度，使用溫度較高換熱器冷卻回水作為藥劑溶解用水，槽內壁及泵葉輪結垢明顯減少，輸送泵未出現故障。

（3）水玻璃維持24h添加，管道內液體持續流動，減少系統在停車靜止狀態下水玻璃沉積在設備內。水玻璃輸送PLC程序設定有水洗管道程序，每次輸送完后自動清洗管道。

（4）分配槽進泵入口添加管道配置減少彎頭，進泵入口管道上部添加閥門使用鋼襯F4球閥代替原PVC閥門，減少管道阻力。

圖3 優化后工藝示意圖

3.2 優化水玻璃添加量和添加濃度

水玻璃由間斷式添加改為24h持續添加。煙氣中F含量波動［5］，目前行業內凈化煙氣中F含量難以24h在線測試。水玻璃濃度調節根據每日中化廢酸原液中F分析數據進行添加量調節，添加量保持固定，從而控制進入凈化工序的水玻璃添加量。

水玻璃濃度控制正常生產質量比10%，濃度調節根據F含量變化，通過更改現場PLC程序加入溶解槽內的水玻璃計量槽數調節濃度。

水玻璃添加量控制，一級動力波、二級動力波添加量按前期實驗數據，二級動力波級動力波添加量比值控制在0.5～1.2m3/h之間。二級動力波稀酸串液到氣體冷卻塔內，氣體冷卻塔串液到一級動力波，大部分氟開路進入到廢酸［5］。氟含量數據見表2。

表2 廢酸原液F在凈化三塔中含量分布

3.3 除氟裝置運行效果

通過添加鈉水玻璃除氟效果較好，風機出口氟含量由1.51mg/m3下降至0.58 mg/m3，煙氣中氟含量下降明顯，凈化系統除氟效率達到98.903%。見表3。

表3 煙氣中氟含量

裝置投入運行后，凈化三塔阻力降正常，由于添加鈉水玻璃除氟，生成的氟硅酸鈉將造成凈化阻力上升，后期需跟蹤觀察。水玻璃除氟裝置投入運行后凈化三塔阻力降見表4。

表4 凈化阻力降

4 結語

隨著銅冶煉制酸中高氟銅精礦配礦比例的增加，帶來了冶煉煙氣中F含量的上升，通過在硫酸凈化工序中的除氟工藝研究，采取對應的除氟措施，選擇合適的水玻璃除氟工藝，并進行優化，科學組織安排，在滿足了生產需要的同時，實現了裝置自動控制，保證了硫酸生產的安全穩定順行。