金属冶炼废气处理设备的性能改进与环保技术研究

金属冶炼废气处理设备的性能改进与环保技术研究

施阳波

身份证号码：530321198608221716

摘要：金属冶炼行业是工业生产中的关键部分，同时也是环境压力的重要来源之一。在这一背景下，改进金属冶炼废气处理设备的性能，不仅是技术进步的体现，更是对环保责任的积极回应。随着全球对环境保护意识的日益增强，金属冶炼废气处理设备的性能改进及其搭载的环保技术变得尤为重要。因此，本文将结合实际案例，讨论金属冶炼废气处理设备的性能改进与环保技术要点。

关键词：金属冶炼废气；处理设备；性能改进；环保技术

前言：金属冶炼废气处理设备的性能改进和环保技术的应用，对于环境保护、能源节约以及企业的可持续发展具有重大的价值。通过不断的技术创新和应用，企业有信心能够在保证金属冶炼产业健康发展的同时，也为保护企业共有的地球环境做出贡献。

一、项目介绍

某冶炼厂的稀贵车间，主要的任务是对自产的铜阳极泥进行处理，回收其中的有价金属，如金、银、铂、钯、碲和硒等，采取的是半湿法的工艺流程。该生产过程的一个复杂之处在于，工作环境频繁接触强酸、强碱、强氧化剂及还原剂等，它们对环保设施造成严重的腐蚀。这不仅对维护成本构成了高昂的负担，而且因各个生产环节设有众多环保吸收塔，在环保审查的每个角度都给车间带来了巨大的挑战。这种情形下，废气的多点散排成了一个棘手的问题，极大地恶化了生产环境，对工作人员的身体健康和精神状态产生了不利影响[1]。同时，这样的环境问题还可能使企业面临环保罚款的风险，从而对企业的财务状况产生重大的负面影响。

二、金属冶炼废气处理工艺流程与设备改进原因

（一）流程

工艺流程见图1。

图1   金属冶炼废气处理工艺流程示意图

（二）原因

在回收铜阳极泥中的贵金属和有价金属的过程中，采用了回转窑—湿法处理技术，这种技术虽然有效，但同时产生了一个问题：多个废气排放点导致环保成本昂贵，且现有措施难以达到越来越严格的环保标准。这就迫切需要对现有的废气处理系统进行一系列的优化和升级。随着环保政策的日趋严格和生产工艺的调整，原先设计用于稀贵工业园的生产车间废气处理方案已经无法满足新的环保要求。之前的废气喷淋处理系统，采用的是将处理装置分布在各个排放点的方案，这样虽然最初节约了一定的投资，但随后却造成了高昂的运营成本和大量的设备维护工作。尤其是多点排放和管理，给环保达标带来了极大的挑战。

三、金属冶炼废气处理设备的性能改进与环保技术要点

（一）改造方案一

具体改造计划分为几个关键步骤，既包括新增设施，也包括拆除过时的部分。计划在多个关键部位安装在线监测设备，以实时监控污染物排放情况。具体来说，在粗炼焙烧及分铜阶段的吸收塔上，将新增二套在线监测设备，用以实时监控二氧化硫、酸雾和颗粒物的排放水平[2]。紧接着，粗炼分金、碲吸收和铂钯精炼的氯气吸收塔等关键环节，也将各自增配三套监测设备，以便准确掌握氯气、酸雾和颗粒物的排放量。此外，铂钯精炼的酸雾吸收塔也将增设一套监测装置，专注酸雾和颗粒物的在线监测。另一方面，在焙烧和银转炉的工序中，也将新增两套用于监测颗粒物排放的在线监测设备。而对于铂钯精炼和粗炼的氨气吸收塔，计划在两塔的出口处合并设置，增加两套监测装置，专门监控氨气和颗粒物的排放情况。为更好地符合环保标准，将拆除过时的二氧化硒吸收塔系统和银电解过程中的氮氧化物吸收塔系统。

（二）改造方案二

为了确保吸收塔系统达到环保标准，企业计划对整个系统进行全面的改造升级。该项目的核心改造内容涵盖了一系列关键措施，旨在通过技术更新提升系统效率和环保性能。企业将对粗炼焙烧第二吸收塔、碲吸收塔、以及铂钯精炼的氯气吸收塔执行一项重大的改造更新计划。这包括将现有的设施改建为具有多级结构的空塔，内部衬以增强耐腐蚀性的玻璃钢和PP材质，并且为每个塔增设独立的循环系统。借鉴之前成功完成的粗炼分金氯气吸收塔改造项目的经验，这一部分的预计增加投资约为800万元。接下来，对于铂钯精炼及粗炼的氨气吸收塔，企业计划将原有的水吸收方式改为酸吸收方式，预计增加投资约20万元。此外，项目还包括添加10套在线监测系统，这是为了实时监控处理效果，确保系统运行达到新的环保标准。增设这些监测系统，预计将增加投资约600万元，使得系统改造的总投资约为700万元。每套在线监测系统的年运行费用预计为3万元，而整个系统每年的运营和维护总费用（包括脱硫成本）约为30万元。若选择将在线监测工作通过BOT（建设-运营-移交）模式外包，其中包括现有的脱硫在线监测，在线监测的年运行总费用将高达200万元。

为在不进行大规模在线监测的前提下优化环保性能，企业提出了一个创新的改造方案：将相同类型的吸收塔烟气出口管线进行合并，并增设一级除雾器。这个方案的主要目的是通过减少需要监测的出口点数量，简化监测过程，同时达到提升环境保护效能的目标。具体而言，此方案涉及到多个关键环节。包括焙烧脱硫系统、粗炼焙烧的第二吸收塔、粗炼分铜的酸雾吸收塔、粗炼分金的氯气吸收塔、碲吸收塔、铂钯精炼的氯气及酸雾吸收塔、焙烧的第三吸收塔以及银转炉等，所有这些点的烟气出口管道将会被合并，并额外加装除雾器。这一改变既利用了已有的脱硫系统在线监测设备，又额外增设了氯气在线监测模块，以确保监测数据的全面性和准确性。同时，铂钯精炼与粗炼阶段的氨气吸收塔系统也将经历类似的合并处理，并新添氨气和颗粒物的在线监测装置。

面对现行的吸收塔系统未能稳定满足环保要求的问题，为确保在线监测系统能长期稳定达标，企业提出了一个全面的改造计划。此计划旨在通过技术升级和结构优化，提升系统的环保效能，确保其能够持续符合严格的环保标准。核心的改进措施集中在于粗炼焙烧的第二个吸收塔、碲吸收塔以及铂钯精炼的氯气吸收塔。企业计划对这些塔进行彻底的改造，改建为采用空塔多级结构设计，以及内衬玻璃钢和PP材质，从而显著提高其耐腐蚀能力及处理效率[3]。同时，每个改造后的塔将配置独立的循环系统，以优化处理流程，提升整体的处理能力。根据先前在粗炼分金氯气吸收塔改造中积累的经验，预计这部分改造将需要额外的投资约80万元。此外，进一步的措施包括对铂钯精炼和粗炼阶段的氨气吸收塔进行优化，计划将原本的水吸收方式更替为更为高效的酸吸收方式，预计这将需要增加约20万元的投资。而为更加精确地监控处理效果和环境排放，企业还计划增添两台除雾器以及一套在线监测系统，并对现有的在线监测系统进行升级改造。特别是，为了适配这次改造的复杂管道系统，除雾器和相关管道的投资预计约为80万元；而在线监测系统的增强和升级，预计将需要额外投资70万元。

（三）改造方案三

该计划旨在通过系统的优化和技术升级，不仅提升环保效能，还能确保工艺流程的高效运行。具体改造内容涵盖了从氨气处理到脱硫系统的整体升级，每一步都精心设计以符合严格的环保要求。首先，企业将对铂钯精炼和粗炼阶段的氨气吸收塔系统进行改造。该改造包括合并两系统的出口并增设一级除雾塔以及在线监测装置，确保排放物的实时监控。同时，企业计划将现有的水吸收方式更改为酸吸收方式，这一转变将显著提升吸收效率，更好地控制排放。对于粗炼焙烧脱硫系统及多个关键的吸收塔，包括粗炼焙烧的两级吸收塔、粗炼分铜酸雾吸收塔、粗炼分金氯气吸收塔、碲吸收塔、铂钯精炼的氯气及酸雾吸收塔，以及银转炉尾气的处理，企业提出了一项综合改造方案。精心设计的管路将粗炼焙烧第三级吸收塔和银转炉尾气分别独立导入除雾塔，而其他经过改造的系统则通过石灰喷淋技术实现排放物的标准化处理。

考虑到系统的运行模式不同——脱硫系统需要全天候运行，而其他系统则主要在白天运行——企业决定采用分离运行的方式处理，通过最终合并的除雾塔均衡整体处理能力。这种设计旨在减小系统规模，同时确保高效运行。另一个考虑因素是由于石灰喷淋技术产生的CaCl2和CaSO4溶液需要得到妥善处理。为了确保石膏渣的正常处理，企业精心设计了两套吸收塔的循环系统，以满足对含氯量的具体要求。

（四）方案对比与结果分析

经过改造，该企业不同改造方案投资总收益数据见表1。

表1   三种改造方案投资收益统计表

1. 环保

在深入分析现存系统及其潜在改进方案时，企业认识到方案一和方案二虽基于现有体系做出改动，但这两种方案并没有对环保体系进行全面的规划与完善。这一缺陷意味着，随着环保政策的进一步收紧，这些方案可能需要进行大幅度的改造，从而带来不小的工作量。特别是，方案一由于涉及多个监测点，存在着超标风险较高的问题，这对操作人员及管理层提出了更高的要求。与此同时，方案三提出了一种全新的处理策略，即通过集中式的石灰喷淋吸收技术来处理废气，这种方法有效地均衡了污染物浓度，减少了浓度的波动。此举不仅有利于提升系统的稳定性，而且为系统的持续合规和达标运行提供了坚实基础。通过对废气污染物浓度的均化处理，方案三不仅简化了系统的监测和管理，还降低了因浓度波动导致的超标风险，从根本上提高了环保体系的稳定性和可靠性。

2. 成本

在对稀贵车间的环保系统进行彻底评估后，采取了将传统的吸收剂—纯碱和液碱—更换为石灰的措施。这一改变不仅优化了处理工艺，还有效控制了材料的使用量及成本。通过使用石灰作为吸收剂，成本方面的年节约额达到了165万元，实现了显著的年度收益。

结语：通过本文分析可以看出，这种分类改造方案的主要优势在于它能够精确地针对不同的污染物采取最合适的净化方法，这样不仅可以有效提升废气处理的效率，还能降低整体的治理成本。通过优化各类污染物的处理流程，确保每一步都经济高效，从而实现在满足更严格环保要求的同时，也保证了企业的经济利益不受影响。

参考文献：

[1]房孟钊,宁瑞.废气吸收塔系统的优化改造[J].硫磷设计与粉体工程,2021,(06):17-21+5.

[2]赵浩然,房孟钊,方准.氨浸分银废气综合回收利用的生产实践[J].硫磷设计与粉体工程,2020,(06):34-37+42+6.

[3]杜雯,贺德祥.稀土金属冶炼中的废气治理[J].环境保护,2002,(11):17-19.

[4]有色金属冶炼废气的处理新技术.广西壮族自治区,恭城银殿集团有限责任公司,2001-01-01.