淺談冶金行業(yè)的粉塵治理與回收
1 前言
進入21 世紀以來, 全球經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展, 而我國經(jīng)濟更是進入了高速發(fā)展階段。在“九五”計劃和2010 年遠景目標綱要中, 已將鋼鐵工業(yè)列為我國基礎(chǔ)工業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)。在鋼鐵工業(yè)發(fā)展中, 要求以調(diào)整生產(chǎn)結(jié)構(gòu), 增加產(chǎn)品品種, 節(jié)能和減少污染為重點。因此, 面對日趨復雜且不斷加重的環(huán)境污染問題也呈現(xiàn)出來, 并且也越來越成為經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的瓶頸。冶金行業(yè)的粉塵發(fā)生量及其對空氣環(huán)境的污染不容忽視, 尤其是細微粉塵的污染, 對人體健康會造成很大的危害？梢哉f, 冶金行業(yè)的粉塵治理任務更艱巨。
從資源綜合利用角度來看, 有些細微粉塵往往含有貴重元素和可利用價值, 甚至是很珍貴的原材料, 應加以回收利用。
2 冶金行業(yè)粉塵污染的特點
(1) 粉塵污染物排放量大。我國冶金行業(yè)中的不少企業(yè)始建于20 世紀50 年代, 由于設(shè)備陳舊, 工藝落后以及受工藝條件限制等原因, 現(xiàn)有除塵系統(tǒng)運行效果并不令人滿意, 加之粉塵的捕集設(shè)施不盡合理, 很多企業(yè)廠區(qū)內(nèi)粉塵污染比較嚴重, 粉塵的排放量較大, 對周圍大氣污染比較嚴重。我國不少省冶金企業(yè)緊鄰城區(qū), 由此引發(fā)社會矛盾, 造成居民和企業(yè)的民事糾紛時有發(fā)生。
(2) 粉塵污染的類型復雜。冶金行業(yè)產(chǎn)品種類較多, 工藝復雜, 從礦業(yè)到冶煉, 從黑色到有色,隨產(chǎn)品及工藝的差別, 粉塵的種類, 幾何特性(分散度) , 物理特性也各有差異。
由于冶金行業(yè)粉塵種類復雜, 給除塵設(shè)備提出了更高的要求, 特別在有色冶煉企業(yè), 排放的粉塵中毒性很強, 如汞, 氧化鉻, 鉛等。
(3) 粉塵粒徑分布差別大。冶金行業(yè)的粉塵粒徑分布差別較大, 是由于不同的工藝和操作條件所造成的。例如在采礦、選礦、燒結(jié)、冶煉等不同工藝過程中, 其粉塵的粒徑分布有著很大差別。
(4) 勞動強度大, 車間衛(wèi)生條件差。冶金行業(yè)大部分企業(yè)都仍沿用傳統(tǒng)工藝, 工人勞動強度較大, 機械化作業(yè)率低, 粉塵在車間的逸散量較大,不少車間被污染, 空氣質(zhì)量( IAQ ) 達不到國家制訂的《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準》(TJ 36279)。近年來在一些企業(yè)由粉塵污染導致的職業(yè)病患者有上升的趨勢, 造成國家和企業(yè)直接與間接的經(jīng)濟損失和一定的社會負面影響。
3 粉塵治理技術(shù)
粉塵的治理應根據(jù)粉塵的性質(zhì), 含塵氣體等參數(shù), 合理的選用除塵設(shè)備, 并考慮設(shè)備的凈化效率, 運行阻力, 一次性投資等因素。
冶金行業(yè)目前大都采用高效節(jié)能除塵器, 其中以袋式除塵器尤為廣泛, 電除塵器也有一定的使用范圍, 至于一般的旋風除塵器, 只用作多級除塵系統(tǒng)的預除塵。
(1) 靜電除塵器。靜電除塵器是利用靜力將氣體中粉塵分離的一種除塵設(shè)備。除塵器由本體及直流高壓電源兩部分構(gòu)成。本體中排列有數(shù)量眾多的, 保持一定間距的金屬集塵極與電暈極, 用以產(chǎn)生電暈, 捕集粉塵。尚設(shè)有清灰裝置, 清除電極上沉積的粉塵; 氣流均布裝置、存輸灰裝置等。
靜電除塵器除塵效率高, 可根據(jù)需要設(shè)計到各種要求的除塵效率; 耐溫性能好, 一般情況下可在350～ 400 ℃下工作; 壓力損失低, 運行費用低; 適宜凈化大煙氣量。但靜電除塵器一次投資高, 制造、安裝精度要求高; 對凈化粉塵的比電阻有一定的要求。
靜電除塵器在冶金行業(yè)使用較為廣泛, 如燒結(jié)車間, 煉鋼爐的燃氣凈化系統(tǒng)均有使用實例。目前我國的制造水平也相當高, 我國在電除塵技術(shù)方面的研究方向是: 提高比塵集面積, 改善電氣性能, 提高檢測水平以及減少除塵器本體的重量。
(2) 袋式除塵器。袋式除塵器是通過篩分、慣性碰撞、攔截、擴散及重力作用等機理分離粉塵的過濾式環(huán)保除塵設(shè)備, 它在冶金行業(yè)的環(huán)保除塵中得到了廣泛的使用。它主要依靠濾袋對含塵微粒進行過濾, 使粉塵阻留在布袋上, 以達到除塵的目的。其過濾過程主要分成兩個階段: 第一階段形成粉塵初層, 過濾過程主要在第二階段進行, 其捕集效率高的原因主要是靠濾料上形成粉塵初層的作用, 清灰時應保持粉塵初層, 過濾清灰會引起效率明顯下降且損傷濾袋, 因此影響袋式除塵器捕集效率的主要因素有: 粉塵特性、濾料特性、粉塵層厚度和過濾速度等運行參數(shù)。
從發(fā)展的趨勢來看, 袋式除塵器在許多場合很有被電除塵器取而代之的趨勢, 在一些發(fā)達國家尤為如此。國內(nèi)外近年的除塵器新品種較多, 其中主要有扁袋旁插脈沖清灰除塵器、筒型折疊式脈沖清灰除塵器、靜電袋式除塵器等。在濾料方面, 微孔薄膜復合濾料研制成功是一個突破性進展。
微孔薄膜復合濾料最早是由美國GORE 公司研制成功并廣泛用于袋式除塵技術(shù), 是過濾技術(shù)的一個重大突破。這種復合濾料是在常規(guī)濾料表面覆以聚四氟乙烯微孔薄膜, 該薄膜具有聚四氟乙烯所固有的良好性能—— 極佳的化學穩(wěn)定性、表面極其光滑、極低的摩擦系數(shù)、耐高低溫、不易老化和耐用、疏水性, 經(jīng)膨化處理后同時具有微孔性, 透氣性。其孔徑一般在0. 2～ 5Lm, 孔隙率80% 左右。
微孔薄膜復合濾料具有多種優(yōu)越性。首先其過濾效率高, 比普通濾料高出一個數(shù)量級; 運行阻力明顯降低, 約為普通濾料的2/3, 節(jié)能效果顯著; 清灰性能好, 使用壽命長; 使用范圍廣, 能在高濕高濃度的含塵氣流條件下有效地運行。
近年來, 我國在重點建設(shè)和改造項目都采用新型袋式除塵器。
4 微細粉塵的回收利用
冶金行業(yè)的粉塵即主要污染物也是重要的原材料, 甚至是很貴重的。例如, 煉鋼廠的氧化鋅(ZnO) 粉塵是重要的醫(yī)藥化工原料, 硅鐵電爐粉塵二氧化硅(SiO2) 則是橡膠行業(yè)必不可少的原材料, 也是高級路面的重要添加劑；厥绽眠@些粉塵具有十分可觀的經(jīng)濟效益。
5 結(jié)論
( 1) 我國冶金行業(yè)的粉塵治理, 應當對一般粉塵著重轉(zhuǎn)向微細粉塵的控制, 這是環(huán)境質(zhì)量提高的必然要求, 也是環(huán)境行業(yè)與國際接軌的重要任務。
( 2) 不同粉塵特性及運行場合, 采用不同種類的濾料及給出經(jīng)濟的運行時間, 可以提高設(shè)備的適用性及經(jīng)濟性。
( 3) 微孔薄膜濾料對細塵有很高的捕集效率, 運行阻力低, 尤其在袋式除塵器中, 更能發(fā)揮其優(yōu)越性, 是很有發(fā)展前景的節(jié)能型環(huán)保產(chǎn)品。
( 4) 粉塵的控制應根據(jù)生產(chǎn)工藝條件, 粉塵性質(zhì), 回收利用的價值, 以及處理粉塵量等因素綜合同步考慮。
參考文獻:
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