降低铜精矿干燥窑尾气含尘生产实践

万黎明， 乐安胜， 邓小辉， 赵向阳， 江佑能

(大冶有色金属集团控股有限公司， 湖北 黄石 435005)

在铜冶炼生产中熔炼工序对铜精矿含水量有一定要求，所以需要对铜精矿进行干燥处理。通常是使用干燥窑对铜精矿进行干燥处理，干燥过程中产生的尾气中含有大量金属粉尘和二氧化硫等超标物质，所以需要进行处理才能外排。一般铜冶炼厂采用电收尘器和动力波进行处理，确保外排烟气达标排放。随着我国对企业的环保要求越来越高，我国铜冶炼企业外排烟气含尘浓度的排放标准为含尘浓度≤80 mg/Nm3。为降低尾气含尘浓度，各冶炼厂做了大量的改造[1-7]。

1 大冶有色冶炼厂备料收尘系统简介

大冶有色备料系统主要为澳斯麦特炉提供原料，年处理铜精矿约120万t。备料有两台干燥窑进行铜精矿的干燥处理，产生的烟气先经电收尘器收集大部分金属粉尘，尾气进入动力波吸收塔，主要吸收微小金属粉尘和其他有害气体，达标后进行排空，工艺流程见图1，电收尘系统主要设备工艺参数见表1。

图1 备料系统工艺流程图

2 生产中的问题

随着生产规模的逐年扩大，铜精矿干燥量大幅提升，而收尘系统已运行接近二十年，环保要求越来越严格，外排烟气含尘浓度偶尔无法达标。整个收尘系统漏风率较高，特别是干燥窑燃烧室。干燥窑燃烧室拱顶由耐火砖砌筑，随着生产的进行，极易出现裂缝，致使大量烟气外泄，并且影响整个收尘系统内部负压。电场故障率较高，严重影响整体收尘率。动力波喷淋压力较小，喷淋效果较差，喷淋经常发生堵塞。

表1 备料干燥窑尾气收尘系统主要设备工艺参数

3 采取的措施

3.1 对整个电收尘系统进行密封

将干燥窑燃烧室拱顶由耐火砖砌筑改造成耐火材料一次性浇筑。用20 mm厚钢板焊接成两块内部有空腔的弧形体(每块中间留进料口半圆，安装时经过机械暗扣拼接组合成一体)，用Φ18 mm的圆钢焊接钢钩，起钩浇筑料作用。浇筑时拱顶下沿使用模板，用拉杆将模板和钢体弧形体固定，在每块空腔里灌入浇注料，起到保温和隔热作用，在与燃烧室接触处进行密封处理，并在干燥窑头处与密封圈连接，保证小燃烧室的密封达到要求。干燥窑燃烧室结构示意图见图2。

1-加筋板；2-高强度耐温浇注料；3-加料孔；4-钢壳；5-钢钩图2 燃烧湿拱顶结构示意图

干燥窑燃烧室拱耐火砖出现缝隙应及时进行修复，确保无烟外漏。在各设备连接处全部用保温棉进行密封处理，减少漏风率。

3.2 提高电场收尘效率

针对电场反复故障，对3#电场电路板进行更换。制定设备维护制度，定期对阴、阳极振打装置清灰、检查，对振打轴、瓷轴支撑和刮板机链条进行检查，对一些使用年久的部分零件进行更新和升级。

3.3 对动力波系统进行改造

疏通动力波环形管道，并于易堵塞处安装法兰连接，以便经常可以进行拆卸，进行管道金属矿浆的清理。在动力波环形管道上安装压力表、阀门，通过调节压力、阀门，保证喷头压力均匀，控制好动力波喷淋效果。在动力波溢流液管道前加装液位调节阀门，有效控制溢流液流量，以提高动力波收尘效率。安装变频控制动力波两台循环泵电机运行。调节阀处于全开状态，两台动力波循环泵的75 kW电机可自动调节频率，起到变频节能的作用，达到喷淋最佳效果。在动力波吸收塔中部开孔，定期观察喷淋的效果。如果出现较多堵塞情况，及时进行清理。发现喷淋压力不足，及时查找原因，确保喷淋正常。

动力波洗涤水循环进行喷淋吸尘，水中含杂固量较高。动力波循环水过滤后可通过管道排至沉淀池，再铺设约300 m Φ108 mm×4.5 mm玻璃管道至2#库烟灰池沉淀池，将含铜较高的废水送至2#库烟灰池用废水浸泡烟灰，充分利用水资源，减少外排污水。动力波系统循环水需要定期补充新水。

3.4 在动力波洗涤液中添加起泡物质

动力波入口烟气中金属粉尘较高，为提高动力波收尘率，往动力波洗涤液中添加不同物质，以增加产生的泡沫量和提高洗涤液对金属的吸附性。添加物选用常见的洗衣粉和铜选矿中常用的松油、黄药。

洗衣粉的主要成分是阴离子表面活性剂、烷基苯磺酸钠和少量非离子表面活性剂，在洗衣粉中加入一些助剂，如磷酸盐、硅酸盐、酶等，再经混合、喷粉等工艺即制成洗衣粉添加物。此添加物易溶于水中，循环过程中容易产生大量泡沫，其含有的阴离子表面活性剂，易和各种金属物质结合，可以起到一定的吸附作用。

松油作为起泡剂，可在气- 水界面上降低界面张力，形成小气泡，进一步扩大分选界面，在铜的选矿中普遍使用。黄药可改变粉尘颗粒表面疏水性，使浮游的颗粒黏附于气泡上，在铜的选矿中广泛使用。

在一个生产周期，分批次往洗涤液中一次性加入10 kg三种物质，然后每天监测动力波出口含尘浓度和测算动力波，一个生产周期每天平均对比情况见表2。

从表2中可以看出，添加松油吸收效果最明显，其次是添加洗衣粉，黄药效果不明显。松油主要是产生的大量泡沫，增加了对金属粉尘的吸附作用。洗衣粉能产生的泡沫有限，其含起泡剂的成分是少量的。因洗涤液是在强制循环，洗衣粉阴离子表面活性物质与烟气中的粉尘接触时间有限，预计没有发挥作用。黄药能改变洗涤液的疏水性，但吸附效果不是十分明显。

表2 不同添加物动力波收尘系统效率对比

为进一步提高吸附效果和充分利用松油起泡效果，选用松油进一步进行对比试验。在一个生产周期中，再做两次试验。其中一次为一次性加入松油20 kg；另外一次为一次性加入10 kg，每天加入量为2～3 kg，采取点滴加入。每天监测动力波出口含尘浓度和测算动力波，一个生产周期每天平均对比见表3。

表3 松油不同加入量及方式动力波收尘系统效率对比

通过上表可以看出，一次性增加20 kg松油的加入量，并没有很明显提高收尘率。松油在洗涤液过程中不断的挥发和吸附在灰尘表面，会随着烟气外排一部分和混入泥浆一部分，需要及时进行补充，才能保持洗涤液中稳定的含量，这样才能保证动力波收尘的稳定。

3.5 对动力波系统进行定期清理

动力波吸附下来的是大量金属颗粒，在洗涤液循环过程中，极易沉积在动力波分离罐子底部和循环管道中，严重影响洗涤液的流速，应定期短时间停车，对分离罐子底部和循环管道进行清理。

4 效果分析

通过上述改造，在干燥窑满负荷运行情况下，干燥窑系统总收尘率持续提高，干燥窑尾气含尘浓度持续下降，2016年总收尘率和尾气含尘浓度见图3。

图3 2016年各月份总收尘率和尾气含尘浓度

通过图3可以明显看出总收尘率在年底到达了97.5%，尾气含尘浓度已下降至61 mg/Nm3，对比年初已经有了大幅改善，完全满足环保要求的外排标准。

5 结论

大冶有色冶炼厂在不进行大规模的投资和改造下，对现有的备料电收尘系统进行改造，大幅提升了收尘效率，尾气含尘浓度已下降至61 mg/Nm3，满足环保外排烟气含尘浓度≤80 mg/Nm3标准要求。改造措施包括：对干燥窑燃烧室拱顶使用耐火材料一次性浇筑，加强燃烧室的密封性能，减少漏风率；对电收尘系统进行改造升级，并加强日常检查及维护，减轻动力波需要吸尘的量；对动力波系统进行改造，并加强清理作业，确保了动力波的喷淋效果；在动力波洗涤液中添加起泡物质，增加动力波泡沫产生量，从而增强对各种金属粉尘的吸附效果。此次改造成功对其他老旧电收尘系统的改造有一定的借鉴意义。