收尘和铜渣回收技术优化方案

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：湿法收尘设备目前在国内主要有水浴除尘器和泡沫除尘器两种。ZnO粉粉尘很细小，且具有一定的回收价值，但一般不采用湿法除尘。当烟气温度由300℃降至200℃时，工作电压明显降低，并导致收尘效率降低。

1.收尘

熔炼铜合金过程中产生的炉气不同程度地含有各种粉尘，充分回收炉气中的有用金属及其他物质，既是提高金属回收率的需要，也是减少环境污染所必需的。收尘的方法较多，应用较多的是湿法收尘和布袋收尘，此外还有电收尘、机械法收尘。

（1）湿法收尘

湿法收尘是用水洗涤炉气来收尘。当含有微小粉尘的炉气与洗涤水接触时，众多细小的粉尘与液滴碰撞粘合成为大的颗粒，最终沉积在沉淀池中，从而实现收尘的目的。湿法收尘设备目前在国内主要有水浴除尘器和泡沫除尘器两种。前者是利用喷头将含尘炉气加压，使其高速冲击洗涤水，形成的泡沫和水雾将炉气净化。后者是利用喷管在隔板上制造大量泡沫，炉气通过隔板时实现水浴的目的，这种方法比较适合吸收那些亲水性差的粉尘。湿法收尘主要的优点是设备简单、成本和运转费用低；除尘效果不受炉气温度的影响，可对高温炉气除尘；收尘效率高。

利用湿法收尘，操作上应当注意以下事项：

1）根据设备所需强度和耐蚀条件来确定收尘设备本体钢板的厚度，以保证安全。

2）隔板作为湿法除尘的关键零部件，结构和尺寸要合理。经验数据表明，对于直径为1000mm的隔板，分布其上的通孔孔径为6mm、孔距为12mm时，收尘效果较好，同时还要保证板面平整且通孔也要与板面垂直。

3）尘流速度应控制在15m/s左右，最高不能超过17m/s，以防止粉尘在风管的转角处累积，造成堵塞。

4）若采用溢流循环式供水，应将水层调到合适的厚度。出现烟雾则表明水位过低，出现水雾细末则表明水位过高，一般控制到刚有水雾出现。

（2）布袋收尘

布袋收尘主要用于收集黄铜熔炼时生成的ZnO颗粒，当含尘炉气通过滤袋时，细小的尘粒就留在了滤袋内，从而达到收尘的目的。用感应电炉或坩埚电阻炉熔炼黄铜，金属Zn加入熔炼炉搅拌熔化时，部分Zn被汽化并迅速氧化成ZnO而被烟气带走。ZnO粉粉尘很细小，且具有一定的回收价值，但一般不采用湿法除尘。由于其比电阻很高，采用静电除尘设备也不合适。因而只能采用袋式除尘设备。袋式除尘器按清灰方式又分为反吹风袋式除尘器、脉冲袋式除尘器和机械振打袋式除尘器，目前多采用前面两种方法，机械振动打袋式除尘基本已淘汰。

布袋材料的选取对除尘效果影响很大，通常有涤纶布、涤纶针刺毡、薄膜复合滤料这三种材质的。涤纶布价格便宜，但耐水和耐磨性差，不太适合氧化性粉尘的回收。经过后处理的针刺滤料在使用时的阻力损失低于织布，除尘效率高于织布，价格较为适中，但由于具有深层过滤作用，清灰难度较大。薄膜复合滤料，是采用特殊工艺将微孔薄膜即膨胀聚四氟乙烯薄膜压粘在普通滤料表面上的材料。薄膜薄而致密，光滑又多微孔，起主要过滤作用，作为基布的普通滤料则起支撑骨架作用。薄膜复合滤料具有过滤效率高、运行阻力低、清灰性能好、使用范围广等优点。它的过滤效率比普通滤料高一个数量级，特别适合极细粉尘的过滤；运行阻力约为普通滤料的2/3，节能效果显著；能在高湿度、高浓度的含尘气流条件下使用。由于薄膜表面光滑、粉尘粘附力小，且薄膜是憎水性材料，凝结水、油等介质对其粘附力很小，因此非常适合于ZnO粉尘的回收。

过滤风速的大小对除尘效果和成本的影响非常大。过滤风速降低0.1～0.25m/min，过滤面积增加约10%，设备费用增加约10%。过滤风速与清灰方式、粉尘浓度、粉尘特性、过滤材料均有关系。对于ZnO粉尘，如采用脉冲袋式除尘器且选用薄膜复合滤料，过滤风速可提高到2m/min左右，系统阻力增加也不多，除尘效率仍然较高。

（3）电收尘

电收尘过程可分为三步：空气被电离、烟尘荷电、电极捕获荷电的烟尘。实际生产中，电收尘不如布袋收尘稳定，收尘效率受各方面条件的影响较大。炉气排放的稳定程度、烟尘粒径、烟尘的比电阻等因素是决定电收尘效率的关键因素。

当烟气条件比较稳定时，电收尘器内也处于一种相对稳定的状态，收尘过程也能顺利进行。而当烟气条件经常变化时，电收尘器的电场处于不稳定的状态。当烟气温度由300℃降至200℃时，工作电压明显降低，并导致收尘效率降低。

烟尘的粒径分布对电收尘器的收尘效率影响很大。这是因为：第一，烟尘的驱进速度与粒径大小成正比，烟尘越细，驱进速度越低。第二，烟尘粒径越细，附着力越强，附着在电极上的细烟尘越难振打下来。第三，烟尘粒径越细，振打下来后越容易产生二次扬尘。当烟尘粒径小于1μm时，电收尘器的收尘效率很低。

由于铜合金炉气中常含有Pb、Zn等高比电阻的成分，因此炉气的比电阻也很高，这容易造成烟尘的反电晕。当荷电的高比电阻烟尘到达收尘极时，电荷不容易释放。随着收尘极烟尘厚度增加，释放电荷愈发困难。一方面由于烟尘层未能将电荷全部释放，其表面仍有与电晕极相同的极性，将会排斥后来的荷电烟尘；另一方面由于烟尘层间存在电位梯度，当烟尘层中的电场强度大于临界值时，就会击穿烟尘层，产生与电晕极相反的离子，这些离子向电晕极运动并中和电晕区带负电的粒子，引发反电晕。其结果是电流增大、电压降低、烟尘二次飞扬严重，从而降低收尘效率。

改善电收尘效果，提高收尘效率可从以下方面着手：

1）采用极距为400mm以上的宽极距电收尘器可提高收尘效率。宽极距电收尘器在国内外已被广泛采用，我国自行设计和从国外引进的宽极距电收尘器极距一般为400～600mm。有色冶金行业电收尘器的规格相对来说比较小，极距以400mm为主。宽极距电收尘器的最大优点就是能捕集高比电阻烟尘，由于极距加宽、电晕线附近电风速度变大，反电晕对供电状况的影响变小、电晕线难以粘结烟尘。宽极距电收尘器的另一个突出优点就是能捕集超细烟尘。一般情况下，超细烟尘荷电后向收尘电极移动的速度很慢，而宽极距电收尘器供电电压高，能凝聚超细烟尘，使其粒径增大，增加其驱进速度，从而提高收尘效率。

2）对烟气进行增湿调质处理。烟气调质处理就是往烟气中加入导电好的调质剂，其目的是降低烟尘的比电阻，防止发生反电晕现象。增湿调质，即往烟气中喷水进行增温降温，是应用较为广泛的调质方法。喷水调质还可凝聚细小烟尘，使烟尘粒径增大，从而增大驱进速度，减少二次扬尘，以提高收尘效率。喷水调质的关键问题是如何把水雾化好，使水雾完全蒸发而不产生泥浆。雾化时，增湿设备容易腐蚀，下部灰斗常常出现泥浆。这是使用喷水调质时需要考虑的问题。

3）改善熔炼工艺条件。设计选型时，电场风速不能太快。实践经验表明，电场风速以0.3～0.6m/s为宜。炉气停止时间不能太长，越短越好。

只要操作得当，电收尘器的收尘效率可以达到97%以上。

2.铜渣回收

熔炼过程中形成的炉渣含有大量的铜和合金元素，可以回收熔炼，加以利用。以黄铜为例，黄铜炉渣中一般含质量分数为30%～40%的铜，质量分数为10%～15%的Zn，以及大量的ZnO。铜合金的炉渣一般经碾碎、水洗后就可送反射炉熔炼，而黄铜炉渣中的ZnO熔点高，不易造渣，应先进行水法处理，然后用反射炉熔炼。

（1）水法处理

图4-12所示为黄铜回收前的水法处理流程示意图。