新型尾气洗涤系统在锌精矿氧压浸出工艺的应用

陈 鹏， 张晓涛， 殷书岩

(1.呼伦贝尔驰宏矿业有限公司， 内蒙古 呼伦贝尔 021000； 2.中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038)



新型尾气洗涤系统在锌精矿氧压浸出工艺的应用

陈 鹏1， 张晓涛2， 殷书岩2

(1.呼伦贝尔驰宏矿业有限公司， 内蒙古 呼伦贝尔 021000； 2.中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038)

压力浸出工艺的排气会夹带固体颗粒和酸性液滴，利用新型尾气洗涤系统对排气进行洗涤，保证外排气体达标。新型尾气洗涤系统包括排气冷凝器、文丘里、分离器和排气筒。

压力浸出； 尾气洗涤系统； 冷凝器； 文丘里

1 工艺介绍

锌冶炼氧压浸出技术是上世纪80年代发展起来的锌冶炼工艺，该工艺首先由加拿大的柯明科公司采用，现在已经有20多年的生产实践，目前采用该工艺或正在采用该工艺建设的生产企业有近10家，主要生产厂家有加拿大的柯明科公司﹑奇德·克里克公司﹑哈德逊公司等。

锌冶炼氧压浸出氧压釜的操作温度在160 ℃左右，闪蒸槽的操作温度在120 ℃左右，调节槽操作温度约100 ℃，在降温降压过程中，产生大量的蒸汽，排气会夹带部分酸性矿浆，直接排放会造成环境污染，因此在排空前，需对各部分排气进行洗涤。

2 新型尾气洗涤系统

恩菲具有自主知识产权的加压浸出排放尾气洗涤技术及装备可以根据项目工艺特点及项目所处环境对加压浸出装置排放的可凝性气体进行选择性洗涤，克服了国内众多供应商只能对不凝性气体进行洗涤的缺陷。

压力浸出工艺的排气，主要包括：高压釜正常排气、高压釜安全排气、闪蒸槽正常排气、缓冲槽排气。尾气洗涤系统主要包括排气冷凝器、洗涤排气装置、排气筒及连接管道等设备及部件。高压釜正常排气及闪蒸槽正常排气采用洗涤模式进行洗涤：第一段采用排气冷凝器形式，将这两部分排气进行冷凝；排气冷凝器的排气经过洗涤排气装置(文丘里和分离器)进行二次洗涤，主要洗涤排气冷凝器排气中夹带的固体颗粒、酸性液滴等杂质。尾气洗涤系统总图见图1。

图1 尾气洗涤系统总图

2.1 排气冷凝器

排气冷凝器为圆筒形立式容器，采用直接接触的逆流混合冷凝方式，即冷却水与蒸汽直接接触，蒸汽放热而冷凝，冷却水吸热升温。冷却水的由顶部进入冷凝器，蒸汽从下部进入，冷却水以帘状方式均匀流下，蒸汽则从顶部排出[1]。冷凝器的结构设计，应使蒸汽和冷却水接触面积尽量大，蒸汽得到较充分的冷凝。

为了使水流的表面不断更新，增加冷却水与蒸汽的接触面积，提供传热效率，一般冷凝器内部设有若干层折流板。在冷凝器内，汽水热交换时间较短，因此在生产中应尽量降低进口水温度和出口水温，冷却水消耗量根据热量平衡方程式进行计算。冷凝器的高度根据折流板个数和间距确定，设备结构设计时，应按照工艺计算的蒸汽量来计算。

2.2 文丘里洗涤器

排气冷凝器出来的蒸汽经由连接管道进入文丘里洗涤器，进行再次洗涤。文丘里洗涤器属于高效湿式收尘设备，操作、维修方便，可适应各种温度、湿度及含尘量，对细小固体颗粒捕集效率高，因此在工程上得到了广泛应用。

文丘里洗涤器的工作原理如图2所示，冷凝器的排气由文丘里顶部进气口进入收缩管，逐步被加速，在喉管处气体被迫以高速通过。在喉管上方设有喷水装置，由喷嘴中喷出水，高速气流把水冲击成细滴，因为水滴有极大的表面积，排气中夹带的固体颗粒以巨大的惯性力冲向水滴而被捕集，气液两相经由扩散管，连接方管进入分离器，在分离器内使气液两相分离，完成气体的洗涤净化过程。

图2 文丘里工作原理图

文丘里的洗涤原理是以气体流动时的压力损失为代价的，压力损失直接决定了所需要的流体动力效率和文丘里的洗涤效率，因此，文丘里设计时需根据工况条件和物料特性，准确计算文丘里压力损失，以优化结构、节省系统操作费用。

文丘里喉管和收缩管口处，气体流速大，使用一定时期后，会出现固体颗粒的磨蚀和酸性液滴的腐蚀，因此制作的文丘里管的材料要考虑耐磨蚀、耐腐蚀的材料。为了提高洗涤效率、满足不同工况，文丘里喉管处可设置调节阀，通过调整喉管的流通截面来控制洗涤效率。

2.3 分离器

文丘里洗涤器的排气进入分离器，进而实现气液两相的分离净化。文丘里的排气在一定的气速下由进气管进入分离器内，气体在分离器内做螺旋状圆周运动。含尘、含酸的大颗粒由于离心力作用甩向器壁，尘粒一旦与器壁接触，即沿器壁下落，由底部排污口排出，干净的气体螺旋向上，由顶部的排气筒排出。

3 压力浸出工艺的尾气处理

压力浸出工艺，无论是高压酸浸(HAPL)还是氧压浸出(POX)，都会有大量的蒸汽由高压釜和闪蒸槽中排出，均可采用上述尾气洗涤系统进行处理。但针对具体项目特点，如原矿来料特性、操作温度压力、排气夹带物及夹带量等不同参数，需要对尾气系统进行详细的科学计算，才能达到尾气处理效果好、生产成本合理的目的。尾气洗涤系统示意图见图3。

图3 尾气洗涤系统示意图

4 新型尾气洗涤系统的特点

本文介绍的新型尾气洗涤系统，为“中国恩菲工程技术有限公司”研发的专利设备，其主要特点在于：

(1)较高的洗涤效率。根据工艺特点，尾气洗涤系统具有有效洗涤固体颗粒夹带以及酸雾夹带的特点，洗涤效率达到99%以上。

(2)可调节式洗涤装置，适用于一定范围波动的工况。由于不管是加压釜还是闪蒸槽，生产过程中排气速度较快且波动较大，在此情况下该尾气洗涤系统依然能够实现较好的调节，保证了洗涤效率的稳定，从而为压力浸出工艺提供保证。

(3)分段洗涤模式，保证了洗水的合理分配。基于该分段洗涤模式，可以优化各部件的材料选型，从而整体上优化项目投资。

(4)结构简单，维护方便。恩菲所供货的具有专利技术的尾气洗涤系统结构形式简单而可靠，零部件及易损件数量很少，大大方便了现场使用及后期的维护，从而提高了该系统的可靠性及稳定性。

(5)模块化功能较强。恩菲设计的该尾气系统还可以根据具体的工况不同进行组合，从而满足不同项目的特定需求。

5 结论

尾气洗涤系统主要处理压力浸出工艺中加压釜以及闪蒸槽等的排气，该混合气体中主要是不凝气体及蒸汽的混合物，同时夹带少量的工艺系统固体颗粒、酸雾等有害物质。由于该混合气体夹带的固体颗粒具体粒径分布宽泛、酸雾液滴细小等特点，如何有效洗涤该部分有害物质是尾气洗涤系统的重点，也是关系到系统环保问题达标的核心。

目前恩菲设计的不同类型的尾气洗涤系统在巴布亚新几内亚瑞木高压酸浸项目、华友钴业钴铜硫化矿加压氧浸项目等得到成功应用，运行稳定可靠，效果良好。

[1] 徐智，肖世刚等. 有色金属冶炼设备(第二卷)[M]. 北京：冶金工业出版社，1993.

[2] 程良能，李克定等. 有色金属冶炼设备(第一卷)[M]. 北京：冶金工业出版社，1993.

电子废弃物金属回收技术

人们把那些富含锂、钛、黄金、铟、银、钴和钯等稀贵金属的废旧电脑、通信设备、家用电器，以及被淘汰的精密电子仪器仪表等电子废弃物称为“城市矿产”。

目前世界主要有色金属产量中，来自于资源回收再利用的比例均超过了30%。2010年发达国家废旧商品产业规模已达1.8万亿美元。我国“城市矿产”的回收率明显偏低，如钴镍资源的回收率仅为20%左右。

电子废弃物首先可以通过机械处理技术来处理。在机械处理阶段，首先要进行拆解和分类，继而通过破碎、分选等过程实现金属和非金属，磁性物质和非磁性物质的初步分离。电子废弃物中贵重金属的回收技术包括火法冶金技术、湿法冶金技术、生物技术、超临界流体萃取技术等。

固体废物经过焚烧处理，一般体积可减少百分之八九十。许多可燃性固体废物含有潜在的能量，可通过焚烧回收热能。通过热解，将高分子聚合物转化为低分子物质，从中提取燃料油、可燃气和炭黑，同时使聚合物与金属得到分离。湿法冶金技术主要是利用贵金属和其他普通金属能溶解在硝酸、王水等强氧化介质中的性质，使其从电子废物进入液相中予以回收。此法废气排放少，可以获得高品位、高回收率的金、银等贵金属和其他有色金属，所需费用也较低。从电子废弃物中利用生物技术提取贵金属，也就是利用活的或者死的微生物细胞及其代谢产物，通过物理、化学作用(包括络合、沉积、氧化还原、离子交换等作用)吸附金属的过程。与传统的处理方法相比，生物技术优势明显：在低浓度下，选择性高；节能，效率高；pH值和温度条件范围宽；易于回收重金属；吸附剂易再生；对钙、镁离子吸附量少；成本运行费用低，无二次污染。与传统的溶剂萃取相比，超临界流体萃取也具有优势：具有极高的选择性；流程简单，萃取速度快；与溶质分离后，重新压缩即可循环使用，节省大量能源；萃取效率高于液液萃取，不易被污染。但是，由于属于高压技术范围，设备价格过高，折旧费在总成本中占有很大比重。

Application of new type vent gas scrubbing system in zinc pressure leaching process

CHEN Peng， ZHANG Xiao-tao, YIN Shu-yan,

In zinc pressure leaching process, the vent gas includes solid particle and acid drop. Vent gas scrubbing system can be used to scrub vent gas before venting to atmosphere. This new type vent gas scrubbing system includes condenser, venturi, separator and stack.

pressure leaching; vent gas scrubbing system; condenser; venturi

陈 鹏(1975—)，男，贵州织金人，工程师，从事有色冶金生产技术管理工作。

2015-- 03-- 31

2015-- 05-- 09

TF813

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1672-- 6103(2015)04-- 0062-- 03