某密闭鼓风炉尾气含硫达标排放治理综述

2019-10-09苏凤来

中国资源综合利用 2019年9期

苏凤来

（紫金矿业集团穆索诺伊矿业简易股份有限公司，刚果（金）科卢韦齐）

金属铜的密度为8.92 g/cm3，熔点为1 083℃。因其独特的物理和化学性能，金属铜被广泛用于国民经济和国防军工等领域。例如，铜具有较高的热导率和电导率，化学稳定性强，抗张强度大，有利于熔接，并具有延展性、可塑性、抗蚀性，能与铅、锌、锰、锡、铝、镍、钴、铁等金属形成合金。刚果（金）盛产有色金属和稀有金属，钴、锰、铀、钽、锡、铜、锌、锗、镉的储量均居世界前列。刚果（金）的氧化铜矿资源储量丰富，并且品位较高。为响应国家“走出去”战略的号召，某矿业集团于2014年12月收购了刚果（金）某矿业公司，成为其控股股东。

该矿业公司自有矿山以氧化铜为主，经浮选产生的氧化铜品位达到23%，采用两台11.6 m2的密闭鼓风炉熔炼后生产粗铜和冰铜，并回收烟尘。尾气经重力和离心力收尘后，再经过动力波酸碱中和收尘、除硫排放。虽然刚果（金）对环保监管力度一直不大，但该矿业公司所属的母公司在国内具有较高的环保意识，要求下属所有矿山必须以高标准姿态开发矿山，尊重项目所属国的环保政策和《中华人民共和国环境保护法》。因此，该矿业公司要求某密闭鼓风炉的尾气含硫必须达标排放。初步检测，尾气含硫量达到了600 g/Nm3。经综合分析尾气的硫来源之后，通过控制氧化铜精矿含硫量、优化动力波喷淋结构、丰富药剂品种、提高溶液pH 值等措施后，尾气处理后的含硫量已降至200 mg/Nm3[1-4]。

1 硫的来源

尾气中的硫主要来源于原料和辅料，该密闭鼓风炉为空气熔炼，脱硫率较低，仅有40%左右，因此源头引入的硫低会使得尾气中的硫含量相应减少。硫主要来源于铜精矿和焦炭，二者主要成分如表1、表2所示。

表1 铜精矿成分

表2 焦炭组分

因刚果（金）缺少煤矿资源，使用的焦炭主要从津巴布韦采购，受货源不充足影响，该公司很难在议价时进一步降低焦炭中的硫含量。因此，减少源头硫的引入主要依靠降低精矿中的硫含量。浮选厂通过改造工艺，加大硫化矿的浮选，减少其进入后续浮选作业，可有效将氧化铜精矿中的硫进一步控制在0.5%以内。

2 工艺流程

生产所需铜精矿均来自公司选矿厂自产的氧化铜精矿，由精矿皮带输送机送至炉顶梭式布料皮带，将精矿装入炉内。石灰石、焦炭由装载机从堆场铲运到辅料上料斗，分别经计量斗至上料皮带，由上料皮带将辅料运送到炉顶梭式布料皮带，将辅料装入炉内。

尾气由沉降室进行初步沉降，再至旋风收尘器收尘，最后送往动力波尾气洗涤器，洗涤后的尾气经27 m 烟囱放空。洗涤水经6 m 浓密机分离，底流压滤后滤饼统一回收，滤液及上清液循环使用。回收的烟尘外售。流程如图1所示。

图1 密闭鼓风炉工艺流程

3 片碱替代纯碱

最初设计时，考虑到使用安全性和经济性，动力波碱液使用的是纯碱。后在纯碱使用的基础上，使用片碱代替纯碱，并对比两种碱液中和后的尾气含硫数据，如表3所示。

从表3 数据可以看出，使用片碱中和尾气后，SO2含硫明显下降，都能控制在200 mg/Nm3范围内，然而片碱的单价是纯碱的1.8 倍，因此，使用片碱只能成为最后的备选方案，或者当精矿中的硫含量增高时，作为替代方案。

4 系统和操作优化

4.1 对动力波尾气处理系统进行技改优化

尾气配置的收尘系统，在进入动力波之前只有换热沉降室和旋风收尘器收尘，进入动力波系统的含尘量经常超过200 mg/Nm3。目前，一套动力波系统只配置一台60 m2的板框压滤机，循环液在沉降池沉淀后底流开路能力不足，经常造成动力波循环液含固量超标，导致动力波填料塔喷头及各支管堵塞，影响循环液喷淋量，进一步造成填料堵塞，最终使得填料塔气液接触面和停留时间不够，影响填料塔脱硫除尘效果。

表3 分别使用片碱和纯碱处理尾气后的含硫数据

通过多次开专题会研究和投产后的生产实践，对动力波系统进行优化技改，2019年2月利用1 号炉大修，对动力波循环槽、填料塔和沉降池增加共6 个大型底部排泥口，在循环液含固量过高时进行底部排泥，填料塔内所有喷头支管由原设计固定式改成法兰连接式，便于支管和喷头堵塞时停风拆卸清理，在填料塔尾气出口增加铺沫器铺集尾气含尘和循环液滴，通过大修后开炉生产实践和3月份的尾气监测，效果良好，动力波处理后尾气可以达标排放。2 号炉也借鉴1 号炉的成功经验进行了改造。