中頻電爐收塵裝置改造

葉姜超，夏志薇，金永保

（江西銅業股份有限公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

在有色金屬火法冶煉過程中，煙氣是不可避免產生的副產物之一，且冶煉過程中熔融物料會懸浮在煙氣中，導致煙氣中夾雜著大量粒徑較小的氧化物，如PbO、As2O3等，因此富集回收煙氣中的粉塵保證物料回收和環境清潔成為有色金屬火法冶煉行業中的重要工序。傳統的收塵手段和設備眾多，如布袋收塵、重力收塵、旋風收塵、濕法收塵、靜電收塵、超聲波收塵等，具體適用場景由煙氣成分、收塵標準等實際情況決定。

某廠銀陽極板澆鑄采用中頻電爐澆鑄，澆鑄過程產生的煙氣粉塵中含有金、銀、鈀等有價金屬元素和砷、鉛等有毒有害氣體。原收塵裝置采用微孔陶瓷收塵器，粉塵回收率可達到98%以上。但隨著微孔陶瓷收塵器使用年限的增長，其收塵效率逐年下降，不僅影響現場作業環境，同時流失了粉塵中的大量有價金屬，造成經濟損失，因此針對該銀陽極板中頻電爐澆鑄過程中煙氣煙塵回收措施進行改造成為當務之急。

1 微孔陶瓷收塵器

原中頻電爐收塵裝置采用微孔陶瓷收塵器［1］，該收塵器采用高強度的、耐酸耐堿性能的陶瓷材料為原料，核心部件是以陶瓷纖維復合膜制備而成的一種多孔過濾裝置。

其工作原理為：澆鑄產生的粉塵首先在收塵風機的抽力下進入收塵器，氣流的流體直徑在進入收塵器時突然擴大，根據伯努利原理，流體直徑擴大，流速降低，因此煙氣氣流中一些粒度大、密度大的煙塵在重力作用下進入集塵箱，密度小、粒度細的煙塵在經過陶瓷纖維復合膜的過程中吸附沉積在膜表面，收塵后的氣體在收塵風機的作用下通過管道排出，其具體結構如圖1所示。

圖1 原有中頻電爐收塵裝置收塵示意圖

2 問題難點

微孔陶瓷收塵器雖然具有收塵效率高、耐高溫、耐酸、耐腐蝕性能高等優點，但同時因其結構復雜也存在以下難點：

1.檢修復雜、維護成本高，要求檢修人員的技能水平較高，稍不注意易損壞多孔過濾裝置上的陶瓷纖維復合膜，破壞其收塵性能。

2.清理難度大，清理的勞動強度大。多孔過濾裝置上的細顆粒粉塵難以清理，每次都會殘余部分細顆粒粉塵，因此當收塵器使用多年后，陶瓷纖維復合膜表面粘結了大量的粉塵堵塞微孔［2］，從而造成煙氣流體的運行阻力大，風機抽力小，煙氣凈化效率低等問題。

3.更換陶瓷管不僅施工周期長，而且費用高，且長時間使用陶瓷管還是會堵塞，頻繁更換陶瓷管將影響正常生產，同時提高生產成本。

4.收塵器收塵效率降低后導致風機受堵嚴重，造成現場煙塵大、作業環境差，流失了大量有價金屬的同時會嚴重危害勞動人員的身體健康。

3 收塵裝置改造方案設計

針對目前銀陽極板澆鑄煙氣收塵難點問題，以原有微孔陶瓷收塵器的結構機理的解析為基礎，對煙氣收塵裝置進行升級改造，根據現有工藝條件和煙氣性質，設計了三種方案。

3.1 優化微孔陶瓷收塵器的核心部件——多孔過濾器

多孔陶瓷經過特殊的高溫燒結工藝制備，具有三維網狀多孔結構，其中彎曲的通道和疏松的孔洞可以在增大與煙氣粉塵的接觸面積的同時減小煙氣粉塵流動阻力，實現對有價金屬的有效捕捉，從而提高回收效率［3］。此外，多孔陶瓷過濾器不僅要有高的孔隙率，還應具有良好的耐高溫、抗氧化性及耐腐蝕性等性能。

目前微孔陶瓷收塵器收塵效率下降的根本原因是其核心部件——多孔過濾器不具有耐高溫的能力，其表面的陶瓷纖維復合膜孔徑小，細顆粒煙塵附著頑固，長時間使用煙塵在復合膜表面堆積，高溫煙氣環境導致多孔過濾器出現燒損現象。因此優化微孔陶瓷收塵器，設計一種易清理、成本低、更換簡單便捷的多孔過濾器，將有效解決微孔陶瓷收塵器因使用年限增加而導致的收塵效率下降問題。通過安裝氧化鋁多孔陶瓷過濾器可以有效提高耐高溫的能力，且制造成本低。但是在使用過程中發現，氧化鋁多孔陶瓷過濾器易浸潤發生反應，導致氧化物易粘結在過濾器中，影響使用壽命。

3.2 采用新的收塵方式——正壓布袋收塵

正壓布袋除塵風機設置在除塵器的前面，除塵器在正壓狀態下工作，經濾袋過濾后的凈化空氣直接排放到大氣中，可不必采用密封結構，結構簡單，對處理煙氣粉塵有很好的效果。將原本的微孔陶瓷收塵器收塵改為布袋收塵。布袋收塵原理為在一個殼體內部加裝一個過濾布袋，煙氣從布袋口進入，煙氣中的粉塵會被截留在布袋中，清潔后的煙氣從殼體的出口排除，且可依據煙氣不同的性質，如粉塵濃度、粒度、濕度、是否含油、是否有黏性等來決定使用布袋的材質及類型。布袋收塵的收塵效率能達到99%以上，凈化后煙氣中的粉塵濃度可達到50 mg／Nm3以下，滿足銀陽極板澆鑄的煙氣排放標準。但是在使用過程中發現，布袋除塵的工藝要求主要在溫度、濕度、流量幾個方面［4］。因中頻爐煙氣粉塵溫度較高，當溫度高于布袋使用溫度時，降低布袋的使用壽命，嚴重時會燒毀袋子；低于設計溫度時會引起袋子結露，影響過濾性能；煙氣進入布袋，一部分沉降在集成箱內，一部分粘在收塵布袋內，袋子過濾性能逐漸降低，當壓差增高到一定數值時，集氣箱反吸清灰，把堆積在袋子內的粉塵沉降在集氣箱內。同時收塵布袋存在因水汽蒸發導致布袋表面有粉塵泥垢存在，長時間未清理，造成收塵效率降低。

3.3 采用新的收塵方式——水霧噴淋收塵

水霧噴淋收塵是濕法收塵的一種，一般使用形式為噴淋塔，主要結構包括與塔上側相切方向上的進風口、塔頂部的霧化噴嘴、稍下方的出風口以及底部的沉淀池，中間空腔為除塵室。當水在高壓下通過霧化噴嘴噴出的水霧會產生負氧離子，可吸附煙氣中的有害氣體，如甲醛、酸、有機物等；同時霧化后的水顆粒遇到煙氣中的粉塵會不斷凝結，粉塵顆粒作為凝結核將不斷吸引水霧，達到一定體積后下落進入噴淋塔下方的沉淀池。

4 改造方案選擇及實施

三種改造方案的比較見表1。

表1 改造方案優缺點比較

經過對三種方案的反復研究討論，最終決定在原有裝置的基礎上進行優化改進，制作一套結構簡單、收塵率高、成本低、檢修方便的水霧噴淋收塵裝置。根據現場實際情況，實施了以下具體措施：

1.根據水霧噴淋收塵的原理，當煙塵氣體通過霧狀空間時，粉塵與水霧充分接觸凝聚在一起，塵粒隨液滴降落下來，達到收塵效果。經過反復研究，自主設計出了一種多功能噴淋頭，如圖2所示。這種噴淋頭不但能噴出傘狀的水霧，還能夠調節水霧的大小。通過霧化噴嘴，將循環水其轉化為顆粒直徑為140μm的干霧噴射出去。當微米級霧滴與粉塵顆粒相互接觸、碰撞時，使粉塵顆粒相瓦粘結、凝聚變大，并在自身的重力下沉降，從而達到抑塵的作用［5］。

圖2 自主設計多功能噴淋頭

2.將循環水箱中含有金銀物料的廢水定期輸送至銀電解區域的廢水壓濾機壓濾，含有金銀物料的濾渣返回至回轉窯生產工序進行回收有價金屬［6-7］，過濾后的液進入循環水箱繼續噴淋使用，如圖3所示。

圖3 改進后中頻電爐收塵裝置收塵示意圖

5 結 語

改造后的水霧噴淋收塵裝置投入使用一年多后，沒有出現過任何遺留問題，經實踐證明有以下優點：

1.改善了現場作業環境，防止了粉塵污染，確保了員工的人身健康。

2.降低了勞動強度，解決了需人工回收粉塵的問題。

3.結構簡單、檢修方便、制做成本低，改造成水霧噴淋收塵裝置僅需約1.8萬元。

4.改造后中頻電爐粉塵每年可多回收約1 200 kg，按照回收粉塵中含有金、銀、鈀等金屬價值計算，每年可創造效益約140萬元。

中頻電爐收塵裝置改成水霧噴淋收塵后，徹底解決了陶瓷管易堵塞的問題，風機吸口抽力明顯增大，粉塵可以徹底吸入，現場作業環境得到大幅度改善。并且將自主設計的多功能噴淋頭應用到了其它動力波洗滌塔中，具有良好的推廣應用價值。