塑燒板收塵器在鎘精煉過程的應用

謝庭芳，馬愛佳，李國江，鄭雪梅

（1.西安理工大學材料科學與工程學院，陜西 西安 710048；2.云南馳宏鋅鍺股份有限公司，云南 曲靖 655011；3.中國葛洲壩集團建設工程有限公司，云南 昆明 650106；4.六盤水師范學院化學與材料工程學院，貴州 六盤水 553004）

鎘是鋅冶煉原料的主要伴生有價金屬之一，在鋅冶煉過程中，鎘主要富集在凈化過程的銅鎘渣中。國內鋅冶煉廠，大多采用濕法生產海綿鎘-火法精煉的工藝回收鎘[1]。由于含鉛、砷和鎘等重金屬的粉塵以及5μm以下的微細粉塵對人體健康危害十分大，因此，對于鎘火法精煉過程煙氣的凈化效果就會提出很高的要求，需要除塵器具有捕集微塵效率高、體積小、維修保養方便、使用壽命長等特點。塑燒板除塵器就是滿足這些要求研制而成的新一代除塵器。塑燒板除塵器具有體積小、效率高、維修保養方便、能過濾吸潮和含水量高的粉塵、過濾含油及纖維粉塵的獨特優點，是靜電除塵器和袋式除塵器無法比擬的[2]。由此，公司將塑燒板收塵器用于鎘精煉過程，經過使用，取得了良好的收塵效果，同時也積累了一定的經驗，為塑燒板收塵器開辟了新的應用領域。

1 傳統的收塵方法

冶金工業中傳統的收塵設備有濾筒收塵、旋風收塵、布袋收塵、濕式收塵、靜電收塵等[3]。濾筒收塵器和旋風收塵器對粒徑較大的粉塵收塵效果較好，但除塵效率低，對較細的粉塵則作用不明顯，一般可作為預處理設施使用；濕式收塵器收塵過程中會產生大量的污水，容易造成二次污染，而后續廢水處理費用也高；靜電收塵器在粉塵含水較高的條件下電暈控制難度大，并有難處理的腐蝕問題產生，運行費用高[2-5]。

目前有色冶金行業常用的收塵方法多采用分散式負壓吸風的布袋收塵器[4]，但會因煙氣含水、油分、超細鐵氧化物等潮濕黏細粉塵，而導致管道堵塞、糊袋等現象，導致收塵器“癱瘓”不能正常使用。由于鎘精煉煙氣成份復雜，有含堿蒸汽、水份、少量有機類及黏性氣體擴散排出，對于傳統的過濾式除塵器，更是難以兼顧杜絕堵塞和保證凈化效率兩方面的技術問題。

2 新的收塵方法

燒結板除塵器，又稱燒結板過濾器、塑燒板除塵器，是20世紀80年代開始應用于工業的新一代高效超細粉收塵器。對于粒徑大于10μm的粉塵，其捕收率高達99.99%，排放濃度小于10mg/m3。在過濾超粉塵方面有獨特的優點[6]。

2.1 塑燒板收塵器的工作原理

燒結板過濾器的工作原理和基本結構與布袋除塵器是類似的，具體原理是含塵氣流通過塵氣入口處的導流板進入中部箱體的塵氣室，通過燒結板凈化后的氣體經風機排出。隨著被阻留在燒結板表面涂層上粉塵的增加，定時或定差壓工作方式的清灰控制系統將自動開啟快開式脈沖閥，通過壓縮空氣來有效清除燒結板表面的粉塵，被噴落的粉塵在重力的作用下落入灰斗后排出。圖1為塑燒板濾芯式除塵工作原理圖。

圖1 塑燒板濾芯式除塵工作原理圖

2.2 塑燒板收塵器的特點

1）粉塵捕獲效率高，除塵效果好

由于塑燒板過濾元件的結構特點和表面使用了PTFE涂層，燒結板除塵器可以有效捕集粒徑0.1 μm以上的粉塵，對于高濃度粉塵，除塵效率可達99.99%以上，排放的濃度可在1mg/m3以內。

2）設備結構緊湊，占地空間小

燒結板除塵器由于濾板的表面形狀，擁有更大的過濾面積，是傳統布袋除塵器的3倍以上；也就相當于設備體積是布袋除塵器的1/3。而且，設備還可以疊加設計，大大縮小占地空間。

3）具有強耐濕、耐黏、耐酸堿性

濾板表面使用的PTFE涂層，具有很好的疏水性和不黏性以及卓越的化學穩定性和耐磨性能，適用于濕度和黏度較大、酸堿性及磨損性粉塵。

4）可處理高入口濃度的粉塵

對比較高的入口濃度的粉塵，燒結板的設備阻力和分離效率也能達到很穩定的效果。

5）清灰效果好，壓力穩定，設備阻力平穩

由于塑燒板的表面使用樹脂涂層進行深度處理，孔徑細小均勻，樹脂本身固有的惰性與其光滑的表面，因而使粉塵極難透過與停留，能保持相當好的清灰效果。其次，燒結板表面過濾的屬性使得除塵器的壓力損失與運行時間幾乎保持不變，這就保證了設備阻力的穩定性。

6）安裝維護方便

燒結板極少需要維修。安裝更換塑燒板極為方便，只需打開除塵器檢修門，擰緊固定塑燒板的兩個螺栓即可完成一片濾板的裝配。

7）使用壽命長

由于燒結板剛性結構的特性，濾板的無故障運行時間長，它不需要經常的維護與保養，且濾材耐磨損，使用壽命長達10年以上。

8）節能環保

燒結板除塵器需要的壓縮空氣量少，且濾材可清洗、可回收，實現再生利用。

3 塑燒板收塵器在鎘冶煉煙氣凈化中的應用

3.1 塑燒板收塵器系統組成

云南馳宏鋅鍺股份有限公司于2011年安裝了一套塑燒板收塵器，國內第一次將塑燒板收塵器應用在鎘煙塵收集方面。其系統組成如下：

1）一套塑燒板除塵設備，型號：YHD1500-96，設計風量：30000m3/h，設備阻力：900～1800Pa，設計壓力：±0.01MPa，設備尺寸：4800×1534×4130，設備溫度：80℃，設計質量：6.58t；

2）一級處理器，型號：YCM1500-9H，設計風量：30000m3/h，設備阻力：200～500Pa，設計壓力：±0.01MPa，設備尺寸：Φ1500×1380；

3）二級處理器，型號：XPK700-4-9H，設計風量：30000m3/h，設備阻力：200～500Pa，設計壓力：±0.01MPa,，設備尺寸：2100×7200；

4）收塵離心通風機，型號：Y9-26N010D，流量：25758～30056m3/h，全壓：5560～5065Pa，主軸轉速：1450r/min，75kW；

5）空氣壓縮機，型號：W-1.5/7(TA-120)，排氣量：1.5m3/h，額定排氣壓力/最高工作壓力：0.7/0.8MPa，外形尺寸：1604×670×1420。

3.2 塑燒板收塵器的應用情況

自從鎘火法精煉工序采用了塑燒板收塵器之后，收塵效果好，但生產一段時間后，煙氣預處理循環系統會出現物料堵塞的現象，并且設備灰斗也出現堆料現象。這導致回料和預處理系統處于癱瘓狀態，影響整套設備的正常運行，而且對燒結板高精過濾段有損傷風險，因此恢復煙氣預處理系統迫在眉睫。

3.2.1 原因分析

1）在一級和二級煙塵預處理過程中，添加的料粉比重高，進入預收塵管道吸附及預處理量大，造成預處理系統堵塞；

2）由于預收塵管道粉料長時間接觸吸附，回料對鎘煙的吸附率已達到90%，從而導致吸附后的粉塵黏度大幅提高；

3）目前采用的混合料粉（焙塵）含有一定的堿性，易潮解，長時間回用后黏性提高；

4）混合料粉（焙塵）達到一定吸附濃度后沒有及時更換造成預處理系統堵塞。

3.2.2 解決措施

1）對預處理管道、回料倉及循環管道內的所有粉塵進行徹底清空處理，達到預處理管道、回料倉及循環管道內無黏性粉塵和吸附率飽和的粉塵，為添加新混合料做準備；

2）對新料粉進行反復試驗，經過生產實踐，采用滑石粉與焙塵進行混合，其混合質量比為3∶1；

3）新料粉加入量應控制在1.5～2.5kg/h范圍內，過高或過低都對收塵效果影響較大；

4）調整各煙氣管道上的調風閥，使卸料口下發射器后端處于負壓，前端處于正壓狀態；

5）當煙氣預處理設備正常運行后，混合料在預處理循環系統循環鎘濃度達到10%后必須更換新的混合料。

通過對煙塵預處理系統問題的解決，塑燒板收塵器在鎘冶煉系統得到了很好應用。塑燒板高效過濾收塵技術結合重力沉降、旋風除塵等技術后，達到了收塵及凈化的效果，煙塵排放符合GB16297—1996《大氣污染物綜合排放標準》，粉塵排放濃度小于5mg/m3，其化合物濃度小于0.85mg/m3，煙氣捕集效率大于95%，煙塵返回鋅浸出工序進行綜合回收。

3.3 塑燒板收塵器在鎘冶煉煙氣凈化中運行的建議

通過塑燒板收塵器幾年來的運行，積累了以下經驗：

1）閥門開度的調整要根據實際收塵情況，保證調整到最佳狀態。

2）壓縮空氣常常含有水分，空氣中的水分會對收塵造成重大影響，需要定時對儲氣罐、空壓機及油水過濾器內的廢水進行排放。

3）采用滑石粉和焙塵按3∶1的質量比配置新料粉，新料粉要及時添加，加入量控制在1.5～2.5kg/h范圍內。

4）為防止發生管道堵塞現象，3～6d必須對預收塵管道進行徹底清空和更換。

5）塑燒板清理操作應從兩方面著手，一是清理時應停止除塵器。二是清理燒結板時必須小心謹慎，嚴禁使用堅硬及尖銳物敲打、碰觸，因其表面為PTFE滲膜涂層，如損壞此涂層會極大的影響燒結板使用性能。

6）更換新料粉的方法：關閉風機風閥，全開鼓風機風閥，使循環系統里的物料通過鼓風機把物料吹送到回料管道里，由回料管道卸料口排除整個煙氣凈化系統，然后重新添加混合料運行。

4 結論

鎘煙塵成份復雜，有含堿蒸汽、水份、少量有機類及黏性氣體擴散排出，導致傳統的過濾式除塵器，難以兼顧杜絕堵塞和保證凈化效率兩方面的技術問題，塑燒板收塵器則很好地解決了這個問題。塑燒板收塵器優點在于系統維護方便，煙塵排放濃度小于5mg/m3，其化合物濃度小于0.85mg/m3，煙氣捕集效率在95%以上，可保證鎘火法精煉過程有害物質排放遠低于國家標準，完全符合清潔生產的需要，為有色金屬鎘煙塵的治理提供了新思路。

塑燒板收塵器在使用過程中，采用滑石粉與焙塵按3∶1的質量比進行粉料的配制，能解決了收塵管道堵塞這個問題，同時保證了煙氣凈化效果。