Hogyan lehet ellenőrizni a port a színesfém-kohászatban?

A közvetlen válasz: kombinálja a forrásleválasztást, a porszűrést és a füstgázkezelést

A színesfémek olvasztása során keletkező port három réteg együttesen szabályozza, nem pedig egyetlen berendezés: a kemencénél, a konverternél és a csapolási pontoknál a lezárt vagy burkolatos felfogás; a porszűrő méretezve a kohászati füst által termelt nagyon finom részecskeméretekhez; és egy füstgázkezelő fokozat, amely eltávolítja a kén-dioxidot, a savas gázokat és a visszamaradt nehézfém-gőzöket, amelyek megfogására a porszűrőt nem tervezték.

Ha mindhárom réteget egyetlen rendszerként alakítják ki, a kezelt füstgáz részecskekoncentrációra hozható normál köbméterenként 10 mg alatt , a szubmikron alatti olvasztási füst általános befogási hatékonysága általában meghaladja 99 százalék . Ha kihagyjuk a füstgázkezelési szakaszt, még akkor is, ha a helyén van egy kiváló porszűrő, akkor is maradnak olyan gáz- és gőzfázisú szennyező anyagok a kötegben, amelyeket a részecskeszabályozás önmagában soha nem tudott eltávolítani.

Miért nehezebb az olvasztás füstjét ellenőrizni, mint a közönséges ipari port?

A színesfém-kohóból távozó részecskék nagy része nem mechanikusan keletkezett por. Ez egy kohászati füst, amely akkor képződik, amikor fém és fémoxid gőz keletkezik a kemence feletti hőmérsékleten 1000°C szilárd részecskékké kondenzálódik, ahogy a gáz lehűl. Mivel ezek a részecskék inkább kondenzáció, mint törés vagy kopás révén keletkeznek, nagy részük a 1 mikrométer , a teljes tömeg nagy része 0,3 mikrométer alá koncentrálódik. Az ilyen finom részecskék egyenesen áthaladnak a durvább porra méretezett berendezésen, és sokkal tovább maradnak szuszpendálva a levegőben, mint a nagyobb részecskék.

Két különböző porsugár, két különböző probléma

Egy tipikus olvasztási művelet két poráramot hoz létre, amelyek egészen eltérően viselkednek, és gyakran eltérő megoldást igényelnek. Az érckoncentrátum zúzása, szitálása, szállítása és feltöltése durvább, általában 10-100 mikrométeres szennyeződést eredményez, amely viszonylag gyorsan ülepedik, és jól reagál a hagyományos burkolásra és ciklonleválasztásra. A kemence és a konverter füstgáza viszont a fent leírt ultrafinom kondenzációs füstöt hordozza, gyakran elpárolgott ólom-, arzén-, kadmium- vagy cinkvegyületekkel együtt, amelyek számos szulfid- és oxidércben jelen vannak. Az egyik leggyakoribb ok, amiért a porellenőrző rendszerek alulmúlják a tervezési célokat, ha egyetlen szűrőberendezést csak az egyikhez méreteznek, majd azt várják, hogy mindkettőt kezelje.

Forrásfelvétel: A por megállítása, mielőtt az levegőben szállóvá válik

Az olvasztási por legköltséghatékonyabb csökkentése azelőtt történik, hogy a gáz egyáltalán elérné a szűrőt. A szorosan illeszkedő burkolatokkal vagy teljes burkolattal ellátott kemencék, konverterek és csapolási pontok, amelyeket a környező műhelyhez képest enyhe negatív nyomás alatt tartanak, megakadályozzák, hogy a füst beszivárogjon az épületbe, mielőtt az elszívható lenne az elszívórendszerbe. A rögzítő búrákat általában nagyjából körülbelüli arcsebességre tervezik 0,5-1,5 méter másodpercenként ; a teljes burkolatok hatékonyan működhetnek kisebb sebességgel, mivel a füstnek nincs hova szétszóródnia, mielőtt elérné a csatornát.

A másodlagos rögzítés ugyanolyan fontos, mint az elsődleges rögzítés. A csapolás, öntés és öntés rövid füstfoszlányokat bocsát ki, amelyeket az elsődleges burkolat gyakran kihagy, ezért az ernyőfülke vagy a közvetlenül ezeken a pontokon elhelyezett szellőzőnyílások kifejezetten ezek elfogására kerülnek felszerelésre. Azok a műveletek, amelyek ebbe a másodlagos rétegbe fektetnek be, általában több mint 95 százalék A keletkező füstöt, mielőtt az elérné a porszűrőt, ami egyrészt csökkenti a lejjebb lévő berendezések terhelését, másrészt korlátozza a diffúz kibocsátásokat, amelyek egyébként a tetőszellőzőkön és az épületnyílásokon keresztül jutnának el a szabályozott köteg helyett.

Porszűrő kiválasztása füstgáz olvasztásához

A kipufogógáz olvasztására szolgáló porszűrő kiválasztása azt jelenti, hogy a berendezést a gáz hőmérsékletéhez, a részecskemérethez és a korrozivitáshoz kell igazítani, nem egyszerűen a névleges légáramláshoz. Az alábbi táblázat összefoglalja, hogy a fő szűrőtípusok általában hogyan teljesítenek a korábban ismertetett szubmikron alatti, fémtartalmú füsttel szemben.

A gyakorlatban sok kohó ezeket a technológiákat sorba rendezi ahelyett, hogy csak egyre hagyatkozna: a ciklon először a durva frakciót távolítja el, így az elsődleges szűrőt nem terheli túl, míg egy szövetszűrő vagy az utána telepített elektrosztatikus leválasztó kezeli a finom kondenzációs füstöt. Szövet szűrőkkel felszerelt PTFE membrán közeg általános választássá váltak az új telepítéseknél, mivel a szubmikron alatti eltávolítási hatékonyságot 99,5 százalék felett tartják a gázáramlási feltételek széles tartományában, bár gondos hőmérséklet- és nedvességszabályozást igényelnek, hogy elkerüljék a zacskók elvakulását vagy élettartamuk lerövidítését.

Füstgázkezelés: annak kezelése, amit a porszűrő nem tud eltávolítani

A porszűrő bármilyen hatékony is legyen, csak a szilárd és folyékony részecskéket távolítja el. A szulfidérc olvasztásából származó füstgáz általában sokkal magasabb koncentrációban hordozza a kén-dioxidot, mint a legtöbb más ipari forrás, néha a 3-30 térfogatszázalék nagy szilárdságú kemencegázhoz, valamint a savködhöz és a maradék nehézfémgőzhöz, amelyek csak a szűrőn való áthaladás után kondenzálódnak vagy reagálnak. A füstgázkezelés az a fokozat, amelyet kifejezetten ezeknek a gáz- és gőzfázisú szennyező anyagoknak a kezelésére építettek.

Magas koncentrációjú patakok: ártalmatlanítás helyett hasznosítás

Ahol a kén-dioxid-koncentráció elég magas, a szokásos megközelítés az, hogy a gázt nem súrolják le, hanem kettős kontaktusos, kettős abszorpciós eljárással kénsavvá alakítják, ami a kénátalakítási hatásfok feletti értéket érheti el. 99,5 százalék miközben hasznos savterméket állítanak elő, nem pedig hulladékáramot.

Alacsonyabb koncentrációjú és véggázáramok

Gyengébb gázáramok esetén, vagy a savvisszanyerés utáni polírozási lépésként mész-, mészkő- vagy nátriumalapú reagensekkel végzett nedves, félszáraz és száraz szorbens mosás általában eltávolítja a maradék kén-dioxid 90 százalékát vagy még többet. Aktív szén befecskendezést vagy rögzített ágyas adszorpciót alkalmaznak ott, ahol higany vagy más illékony nehézfémek vannak jelen, mivel ezek a szennyező anyagok érintetlenül áthaladnak a részecskeszűrőkön és a hagyományos sav-gáz mosókon. Ahol az égés vagy a magas hőmérsékletű oxidáció nitrogén-oxidokat is fejleszt, az ammónia alapú reagenssel végzett szelektív katalitikus vagy nem katalitikus redukciót ugyanarra a gázsorra rétegezik, hogy a nitrogén-oxidokat a részecskék és a kén-dioxid mellett lefelé szállítsák.

Hogyan kapcsolódnak a színpadok: egy többlépcsős kezelési vonat

Mivel minden szakasz más-más szennyezőanyag- vagy részecskeméret-tartományt céloz meg, a berendezések elrendezésének sorrendje legalább annyira számít, mint maga a berendezés. A szulfidos érckohók tipikus szerelvénye a kipufogógázt a következő sorrendben mozgatja, és minden fokozat védi az utána következő teljesítményét és élettartamát:

• A kemence vagy konverter füstgáza forrón hagyja a folyamatot, és erősen megterheli finom füsttel.
• A hulladékhő visszanyerése és a gázhűtés olyan hőmérsékletre hozza az áramot, amelyet az alsó szűrő elvisel.
• A ciklon előleválasztó eltávolítja a durva részecskefrakciót, megvédve az elsődleges szűrőt a kopástól és a túlterheléstől.
• Az elsődleges porszűrő, jellemzően szövetszűrő vagy elektrosztatikus leválasztó eltávolítja a megmaradt finom részecskéket.
• A füstgáz kéntelenítési vagy mosási szakasza eltávolítja a kén-dioxidot és a savas gázokat.
• A polírozási szakasz, gyakran az aktív szén adszorpciója, olyan nyomokban rögzíti a nehézfémgőzöket, amelyeket a korábbi szakaszok nem képesek.
• A tiszta gáz egy folyamatos kibocsátás-ellenőrzéssel ellátott kéményen keresztül távozik.

A fenti diagram ezt a folyamatot szemlélteti vizuálisan: a füstgáz balról jobbra mozog a kemencéből, a ciklonos előleválasztáson és az elsődleges porszűrőn keresztül a füstgázkezelésbe és a végső polírozási szakaszba, mielőtt a folyamatos ellenőrzés megerősíti, hogy mi jut el a kazalba.

A rendszer üzemeltetése, felügyelete és karbantartása

A porszűrő és az égéstermék-kezelő berendezés csak akkor működik, ahogyan működik. Még egy megfelelően megtervezett rendszer is eltávolodik tervezési hatékonyságától következetes felügyelet és karbantartás nélkül, mivel a porlerakódások, a nedvesség és a savas kondenzátum idővel folyamatosan hatnak a berendezésre.

A folyamatos felügyelet tisztességessé teszi a rendszert

Az egymásra szerelt, a részecskekoncentrációt, az átlátszatlanságot és a kén-dioxidot nyomon követő folyamatos emisszió-ellenőrző műszerek valós idejű bizonyítékot adnak a kezelőknek a porszűrő és a füstgázkezelési szakaszok teljesítményéről, ahelyett, hogy pusztán az időszakos kézi tesztelésre hagyatkoznának a probléma észlelésére, miután az már érintette a kibocsátást.

A nyomáskülönbség jelzi, ha egy szűrő figyelmet igényel

A szövetszűrőn a nyomáskülönbség általában egy sávon belül van 1000-1500 pascal . A sávon kívüli folyamatos emelkedés általában a nedvesség vagy vegyi támadás miatt vakító zacskót jelez, míg a hirtelen leesés gyakran egy szakadt vagy levált zsákot jelez, amely lehetővé teszi, hogy a por teljesen megkerülje a szűrést.

Tervezze meg a zsák cseréjét és a korróziót, mielőtt leállást okozna

A savas, magas hőmérsékletű olvasztógáz hatásának kitett szűrőzsákok jellemzően kb két-négy év csere előtt, bár a csiszolópor-terhelés vagy a hőmérséklet-ingadozás ezt jelentősen lerövidítheti. A füstgázkezelési szakaszban a nedvesített komponensek saját korróziós kockázatot jelentenek a savas kondenzátum miatt, ezért az anyagválasztás és a csatornák, a gázmosó belső részeinek és az abszorber burkolatainak rutinszerű ellenőrzése éppúgy számít, mint a mögöttes folyamat kémiája.

Gyakran Ismételt Kérdések

Egy berendezés képes egyszerre kezelni a port és a füstgázt?

A nedves gázmosók egyetlen edényben képesek eltávolítani a részecskéket és elnyelni a savas gázt, de a szubmikron kohászati ​​füst esetében elért részecskeeltávolítási hatékonyság általában alacsonyabb, mint a dedikált szövetszűrőé, és szennyvízáramot hoznak létre, amely önmagában is kezelést igényel. A legtöbb olvasztási művelet megbízhatóbb, könnyebben karbantartható teljesítményt ér el azáltal, hogy a porszűrést és a füstgázkezelést külön, erre a célra kialakított lépésként tartják, ahelyett, hogy egyetlen berendezésben egyesítenék őket.

Miért van szüksége az olvasztási füstnek finomabb szűrésre, mint a zúzásból vagy szitálásból származó pornak?

Mivel az olvasztási füst gőzkondenzáció révén képződik, nem pedig mechanikai törés révén, tömegének nagy része 1 mikrométer alatt van, míg a zúzó- és szitálópor általában 10 mikrométer vagy annál nagyobb. A durvább sugárhoz méretezett porszűrő és befogó rendszer nem fogja vissza a finomabbat.

Hogyan kezelik általában a füstgáz olvasztásából származó kén-dioxidot?

Ahol a kén-dioxid koncentrációja magas, ami a szulfidérc olvasztásánál gyakori, ott a kettős érintkezés kettős abszorpciójával kénsavvá történő átalakítás a szokásos füstgázkezelési megközelítés, amely során a ként hasznos termékként nyerik vissza, ahelyett, hogy kiürítenék. A gyengébb áramokat vagy a savvisszanyerés után visszamaradt véggázt jellemzően nedves, félszáraz vagy száraz lúgos súrolással polírozzák.

Mi okozza, hogy a szövetszűrő idővel veszít a hatékonyságából?

A leggyakoribb okok a páralecsapódás vagy vegyi támadás következtében fellépő zacskó vakítása, a fizikai sérülések, például szakadások vagy kopott varratok, valamint a porlepények felhalmozódása, amelyet a tisztítási ciklusok nem távolítanak el megfelelően. A nyomáskülönbség-trendek nyomon követése az időszakos vizuális vagy szivárgástesztek mellett általában feltárja ezeket a problémákat, mielőtt kibocsátási túllépésként megjelennének.

A füstgázkezelés befolyásolja a porszűrő működését?

Igen. A füstgázkezelési szakaszba belépő gáz hőmérsékletét és nedvességtartalmát általában a porszűrő tűréseinek figyelembevételével szabályozzák, mivel a szűrő előtti kondenzáció elvakíthatja a szövetanyagot, vagy felgyorsíthatja a korróziót az elektrosztatikus leválasztó belsejében. A két fokozatot általában egy integrált rendszerként tervezik és üzemeltetik, nem pedig egymástól függetlenül.

Milyen részecskekoncentráció érhető el egy jól megtervezett rendszerrel?

A modern szövetszűrők hatékony forráselnyelővel párosítva általában alacsonyabb szinten tartják a kilépő részecskekoncentrációt 10 mg normál köbméterenként tartósan, bár az adott létesítményre érvényes szám a gáz jellemzőitől és a rendszer által tervezett szabályozási határértéktől függ.