論鉛鋅行業重金屬煙氣治理技術探索

楊躍紅

（云南馳宏資源綜合利用有限公司環境管理部，云南 曲靖 655001）

1 鉛鋅行業重金屬污染的概況

重金屬是指相對密度在5以上的金屬，約45種，包括鉛、汞、鎘、鋅、錫等，砷雖不屬于重金屬，但因其來源與危害與重金屬相似，通常列入重金屬進行治理。鉛鋅行業鉛冶煉工藝通常采用火法冶煉工藝，如富氧底吹（頂吹、側吹）熔煉～鼓風爐還原煉鉛工藝，富氧底吹（頂吹、側吹）熔煉～

液態高鉛渣渣直接還原工藝、基夫賽特法閃速熔煉工藝等，主要生產設施如：轉爐、艾薩爐、煙化爐、還原爐、電鉛鍋等。鋅冶煉工藝通常采用火法冶煉+濕法工藝，如電爐煉鋅、密閉鼓風爐熔煉法（ISP法）、豎罐燒鋅等，主要生產設施如：電爐、回轉窯、沸騰爐等。在火法冶煉過程中，鉛鋅精礦中的鉛、鋅、汞、鎘、砷等重金屬隨著冶煉溫度的不同，從精礦中分離出來，以氣溶膠狀態進入冶煉煙氣中，因含重金屬冶煉煙氣存在形態復雜、粒徑較小等特性，如：鉛煙一般在0.01μm～1μm，常用布袋除塵器難有效捕集，使重金屬冶煉煙氣的治理成為鉛鋅行業可持續發展的瓶頸。

2 新型重金屬治理技術探索

現鉛鋅行業常用的重金屬治理技術主要有以下幾種：靜電式除塵器、布袋除塵器、褶式濾筒除塵器、濕式三效除塵器、水膜式除塵器、泡沫除塵設備等。目前我國鉛鋅冶煉普遍選用袋式除塵。為實現重金屬排放的國家最新要求，降低重金屬對環境造成的累積影響，均不同程度地開展新型除塵治理技術的創新。現有布袋除塵器+濕式洗滌、新型褶式濾筒除塵器、電袋復合式除塵器、燒結板除塵器等。

3 應用概述

某冶煉企業應用燒結板除塵器對鉛鋅火法精煉煙氣進行治理探索，經過近3年運行，運行穩定，除塵效果達到國家超低排放要求。

（1）燒結板簡介。結構：燒結板過濾元件呈剛性波浪式多空結構，由多種高分子化合物粉體及特殊的結合劑配比后燒結，形成一個波浪式多空母體基板，采用特殊的噴涂工藝在基板表面的空隙里填充PTFE涂層，PTFE涂層對粉塵進行捕捉時，其光滑的表面使粉塵極難透過及停留；由此實現極高的捕集效率。適應范圍：主要適用于煙氣溫度70℃，粒徑0.1微米以上的粉塵，對1微米以上的粉塵捕集效率為99.99%。優缺點：具有壽命長、維護費用低、耐水油、自動化程度高的優點。具有一次投資費用高（一般是布袋除塵的3倍）、高溫煙氣性價比低、預處理要求高、燒結板不可逆、控制精細的缺點。

（2）治理煙氣條件。煙氣主要來源于鉛鋅精煉過程中產生的重金屬蒸汽、重金屬及其化合物的粉塵，煙氣參數：煙溫＜100℃、煙氣量＜3000m3/h、煙塵粒徑90%＜0.1μm、顆粒物最高濃度＜350mg/m3，供氣條件：壓力0.5MPa～0.6MPa的除水除油壓縮空氣。

（3）治理工藝流程。主要治理工藝系統分為兩大部分，一是凈化系統，包括CH1預處理器、CH2預處理器、CH3除塵主系統。二是調制穩定系統，包括煙氣回料系統、噴霧系統、自動控制系統。

CH1預處理器高為15.85m，最大直徑為1.2m，當含重金屬煙氣從底部進入時，含重金屬煙氣與預處理器中的霧化水逆向接觸，煙氣溫度得到降低，同時霧化水形成一定的水蒸汽，增加含重金屬顆粒物濕度；含重金屬濕煙氣繼續上升，與上段噴入的懸浮粉塵高速接觸、碰撞，在此期間，呈氣溶膠狀態的重金屬逆向被大量懸浮的粉塵吸附，粒徑增加；含重金屬煙氣在CH1預處理器上升過程中，由于預處理器直徑比煙道直徑大，煙氣流速急速下降，較大粉塵在重大作用下沉降至預處理器底部，螺旋送至料斗中。

CH2預處理器為旋風除塵器，從CH1預處理器上部出來的含重金屬煙氣軸向進入CH2預處理器，煙氣作高速旋轉運動，在離心力的作用下，粒徑＞5μm粉塵從氣流中分離，捕集于旋風除塵器壁，在重力作用下沉降至底部，螺旋送至料斗中。

CH3除塵主系統為燒結板除塵器，從CH2預處理器出來的低濃度含重金屬粉塵煙氣，進入燒結板除塵器中，超細粒徑的重金屬粉塵，均被阻留在燒結板外表面的PTFE涂層上，潔凈氣流透過燒結板外表面經燒結板內腔進入凈氣室，在風機的作用下，從煙囪排出。

煙氣回料系統主要作用是給CH1預處理輸送混料粉塵。在初次運行時，需在回料斗中添加少量石灰粉，治理設施運行后，將各系統中收集下來的粉塵，通過料位自動控制返回一部份至回料斗中，參與CH1預處理器中的混合過程，多余的含重金屬粉塵則返回鉛鋅冶煉料倉。

（4）關鍵工藝控制參數。①燒結板壓差：需控制在2.5MPa以下，正常工作下壓差為0.8MPa～1.0MPa。自動控制系統設有差壓保護，當壓差值達2.0MPa時，開始報警；當壓差值達2.4MPa時，通過自動聯動控制，強制停引風機。②燒結板煙氣溫度：需控制在80℃以下，正常工作下溫度為30℃～45℃。自動控制系統設有溫度保護，當煙氣溫度值達60℃時，自動增大噴霧水量，以降低煙氣溫度；當煙氣溫度值達70℃時，開始報警，同時CH3除塵主系統入口混風閥自動開啟，強制補空氣進行降溫。

（5）運行效果。該治理技術應用后，鉛鋅火法冶煉煙氣中重金屬達到國家排放要求，排放煙氣中鉛＜2mg/m3、顆粒物＜6mg/m3、鎘＜0.05mg/m3。

4 重金屬治理技術的選擇

第一重金屬治理技術的選擇以治理的氣體特性、粉塵性質、粉塵粒徑及企業所處區域相匹配。氣體的溫度、濕度、腐蝕性、可燃與爆炸性等都直接制約除塵治理技術的運用。如袋式除塵器不適用于粘結性、濕度高、氣溶膠的氣體，疏水性粉塵不宜采用濕式除塵器。鉛鋅冶煉行業冶煉煙氣氣體成份復雜，煙氣中粉塵的粒徑及分布和比電阻、氣體可燃性及爆炸、重金屬氣溶膠等直接決定了重金屬治理技術的去除效果和應用。

第二重金屬治理工藝設計時應根據處理氣體的粉塵濃度、處理風量和環保規定的排放要求，按生產過程的最大負荷量、產塵高峰區最大濃度、重金屬粒徑，設計除塵治理的過濾面積、反吹閥門控制區域、控制系統等。以實現重金屬穩定達標排放。

5 結語

鉛鋅冶煉行業生產過程會持續產生有害人體健康的重金屬煙氣，因此，必須要選用先進的抑制、收集與凈化等治理技術，清潔生產設備設施，進一步降低鉛鋅行業污染物的產生和排放，有效改善我國大氣環境。