Kuinka hallita pölyä ei-rautametallien sulatuksessa?

Suora vastaus: Yhdistä lähteen talteenotto, pölyn suodatus ja savukaasujen käsittely

Ei-rautametallien sulatuksesta syntyvä pöly saadaan hallintaan kolmella yhdessä toimivalla kerroksella, ei millään yksittäisellä laitteistolla: umpinainen tai kupullinen talteenotto uunissa, muuntimessa ja laskupisteissä; a pölysuodatin mitoitettu metallurgisen savun tuottamien erittäin pienten hiukkaskokojen mukaan; ja savukaasujen käsittelyvaihe, joka poistaa rikkidioksidin, happamat kaasut ja jäännösraskasmetallihöyryt, joita pölysuodatinta ei ole suunniteltu sitomaan.

Kun kaikki kolme kerrosta on suunniteltu yhdeksi järjestelmäksi, käsitelty poistokaasu voidaan saattaa hiukkaspitoisuuteen alle 10 mg normaalia kuutiometriä kohti , jonka yleinen talteenottotehokkuus alle mikronin sulatussavulle yleensä ylittää 99 prosenttia . Savukaasujen käsittelyvaiheen jättäminen pois, vaikka erinomainen pölysuodatin olisi paikoillaan, pinoon jää edelleen kaasumaisia ​​ja höyryfaasisia epäpuhtauksia, joita hiukkastorjunta ei koskaan pystynyt poistamaan.

Miksi sulatussavua on vaikeampi hallita kuin tavallista teollisuuspölyä

Suurin osa ei-rautametallien sulatosta lähtevistä hiukkasista ei ole mekaanisesti syntyvää pölyä. Se on metallurgista savua, joka muodostuu, kun metalli- ja metallioksidihöyryä muodostuu uunin lämpötilan yläpuolella 1 000 °C tiivistyy kiinteiksi hiukkasiksi kaasun jäähtyessä myötävirtaan. Koska nämä hiukkaset muodostuvat tiivistymisen kautta eikä murtumisen tai kulumisen kautta, suuri osa niistä on 1 mikrometri , ja suuri osa kokonaismassasta keskittyi alle 0,3 mikrometriin. Nämä hienot hiukkaset kulkeutuvat suoraan karkeampaa pölyä varten mitoitettujen laitteiden läpi ja pysyvät ilmassa paljon kauemmin kuin suuret hiukkaset.

Kaksi erillistä pölyvirtaa, kaksi eri ongelmaa

Tyypillinen sulatus tuottaa kahta pölyvirtaa, jotka käyttäytyvät aivan eri tavalla ja tarvitsevat usein erilaisia ratkaisuja. Malmirikasteen murskaus, seulonta, kuljetus ja panostus synnyttävät karkeampaa käsittelypölyä, yleensä 10-100 mikrometrin alueella, joka laskeutuu suhteellisen nopeasti ja reagoi hyvin tavanomaiseen huuvaukseen ja syklonierotukseen. Uunin ja muuntimen poistokaasu puolestaan ​​kuljettaa yllä kuvattua erittäin hienoa kondensaatiohöyryä, usein yhdessä haihtuneiden lyijyn, arseenin, kadmiumin tai sinkin yhdisteiden kanssa, joita esiintyy monissa sulfidi- ja oksidimalmeissa. Yksittäisen suodatuslaitteen mitoitus vain toiselle näistä virroista ja sen olettaminen käsittelevän molempia on yksi yleisimmistä syistä, miksi pölynhallintajärjestelmät eivät suoriudu suunnittelutavoitteistaan.

Lähdekaappaus: Pölyn pysäyttäminen ennen kuin se leviää ilmaan

Kustannustehokkain sulatuspölyn vähentäminen tapahtuu ennen kuin yhtään kaasua pääsee suodattimeen. Uunit, taajuusmuuttajat ja yhdyspisteet, joissa on tiiviisti sulkeutuvat huuvat tai täydet kotelot, joita pidetään lievässä alipaineessa ympäröivään konepajaan nähden, estävät savun pääsyn rakennukseen ennen kuin se voidaan vetää poistojärjestelmään. Capture huput suunnitellaan yleensä suunnilleen kasvojen nopeuden ympärille 0,5-1,5 metriä sekunnissa ; täydet kotelot voivat toimia tehokkaasti pienemmillä nopeuksilla, koska savulla ei ole minnekään hajota ennen kuin se saavuttaa kanavan.

Toissijaisella sieppauksella on yhtä paljon merkitystä kuin ensisijaisella sieppauksella. Koputtaminen, kaataminen ja valu vapauttavat lyhyitä savupurskeita, jotka päähuuva usein puuttuu, joten kuomukuvut tai suoraan näiden kohtien yläpuolelle sijoitetut työntötuulettimet lisätään erityisesti niiden keräämiseksi. Operaatiot, jotka investoivat tähän toissijaiseen kerrokseen, keräävät yleensä enemmän kuin 95 prosenttia syntyvästä savusta ennen kuin se saavuttaa pölysuodattimen, mikä sekä vähentää loppupään laitteiden kuormitusta että rajoittaa hajapäästöjä, jotka muuten pääsisivät ulos kattoilma-aukkojen ja rakennuksen aukkojen kautta valvotun pinon sijaan.

Pölysuodattimen valinta poistokaasun sulatukseen

Pölysuodattimen valitseminen poistokaasun sulattamiseen tarkoittaa laitteiden sovittamista kaasun lämpötilan, hiukkaskoon ja syövyttävyyden mukaan, ei pelkästään nimellisilmavirran sovittamista. Alla olevassa taulukossa on yhteenveto siitä, kuinka pääsuodatintyypit tyypillisesti toimivat aiemmin kuvattua alle mikronista, metallipitoista savua vastaan.

Käytännössä monet sulatot järjestävät nämä tekniikat sarjaan sen sijaan, että luottaisivat vain yhteen: sykloni poistaa ensin karkean jakeen, jotta ensisijainen suodatin ei ylikuormitu, kun taas alavirtaan asennettu kangassuodatin tai sähköstaattinen erotin käsittelee hienojakoista kondensaatiohöyryä. Kangassuodattimet varustettu PTFE-kalvoväliaine on tullut yleinen valinta uusiin asennuksiin, koska niiden alle mikronin poistotehokkuus on yli 99,5 prosenttia useissa kaasuvirtausolosuhteissa, vaikka ne vaativatkin huolellista lämpötilan ja kosteuden hallintaa pussien sokaistumisen tai niiden käyttöiän lyhentämisen välttämiseksi.

Savukaasujen käsittely: Sen hallinta, mitä pölysuodatin ei voi poistaa

Pölysuodatin, olipa se kuinka tehokas tahansa, poistaa vain kiinteät ja nestemäiset hiukkaset. Rikkimalmin sulattamisen poistokaasut sisältävät yleensä rikkidioksidia pitoisuuksina, jotka ovat paljon korkeampia kuin useimmat muut teolliset lähteet, joskus jopa 3-30 tilavuusprosenttia erittäin lujalle uunikaasulle sekä happosumulle ja jäännösraskasmetallihöyrylle, jotka tiivistyvät tai reagoivat vain kulkiessaan suodattimen läpi. Savukaasujen käsittely on vaihe, joka on rakennettu erityisesti näiden kaasumaisten ja höyryfaasien epäpuhtauksien käsittelemiseksi.

Korkean pitoisuuden virrat: talteenotto hävittämisen sijaan

Kun rikkidioksidipitoisuus on riittävän korkea, tavallinen lähestymistapa ei ole puhdistaa kaasua pois, vaan muuttaa se rikkihapoksi kaksoiskontakti-, kaksoisabsorptioprosessilla, joka voi saavuttaa rikin konversion tehokkuuden ylittävän. 99,5 prosenttia samalla kun tuotetaan käyttökelpoista happotuotetta jätevirran sijaan.

Alhaisemman pitoisuuden ja loppukaasuvirrat

Heikommille kaasuvirroille tai kiillotusvaiheeksi hapon talteenoton jälkeen märkä, puolikuiva ja kuiva sorbenttipesu kalkki-, kalkkikive- tai natriumpohjaisilla reagensseilla poistaa tyypillisesti 90 prosenttia tai enemmän jäljellä olevasta rikkidioksidista. Aktiivihiilen ruiskutus tai kiinteäkerrosadsorptio lisätään, kun elohopeaa tai muita haihtuvia raskasmetalleja on läsnä, koska nämä epäpuhtaudet kulkevat koskemattomina sekä hiukkassuodattimien että tavanomaisten happo-kaasupesurien läpi. Jos palaminen tai korkean lämpötilan hapetus tuottaa myös typen oksideja, selektiivinen katalyyttinen tai ei-katalyyttinen pelkistys ammoniakkipohjaisella reagenssilla kerrostetaan samalle kaasusarjalle typen oksidien laskemiseksi alas hiukkasten ja rikkidioksidin rinnalla.

Miten vaiheet yhdistyvät: monivaiheinen hoitojuna

Koska jokainen vaihe kohdistuu eri saaste- tai hiukkaskokoalueeseen, laitteiden järjestyksellä on yhtä suuri merkitys kuin itse laitteistolla. Tyypillinen sulfidimalmisulaton juna siirtää poistokaasua seuraavassa järjestyksessä, ja jokainen vaihe suojaa seuraavan vaiheen suorituskykyä ja käyttöikää:

• Uunin tai muuntimen poistokaasu jättää prosessin kuumaksi ja täynnä hienojakoista savua.
• Hukkalämmön talteenotto ja kaasun jäähdytys tuovat virran sellaiseen lämpötilaan, jonka alavirran suodatin sietää.
• Sykloniesierotin poistaa karkean hiukkasfraktion ja suojaa ensisijaista suodatinta hankaukselta ja ylikuormitukselta.
• Ensisijainen pölysuodatin, tyypillisesti kangassuodatin tai sähköstaattinen suodatin, poistaa jäljelle jääneet hienot hiukkaset.
• Savukaasujen rikinpoisto- tai pesuvaihe poistaa rikkidioksidin ja happamat kaasut.
• Kiillotusvaihe, usein aktiivihiilen adsorptio, vangitsee raskasmetallihöyryjä, joita aikaisemmat vaiheet eivät pysty.
• Puhdas kaasu poistuu jatkuvalla päästövalvonnalla varustetun piipun kautta.

Yllä oleva kaavio esittää tätä järjestystä visuaalisesti: poistokaasu liikkuu uunista vasemmalta oikealle sykloniesierotuksen ja ensisijaisen pölysuodattimen kautta savukaasujen käsittelyyn ja viimeiseen kiillotusvaiheeseen, ennen kuin jatkuva valvonta vahvistaa, mitä piippuun tulee.

Järjestelmän käyttö, valvonta ja ylläpito

Pölysuodatin ja savukaasujen käsittelyjärjestelmä toimivat vain niin hyvin kuin niitä käytetään. Jopa oikein suunniteltu järjestelmä ajautuu pois suunnittelutehokkuudestaan ​​ilman jatkuvaa valvontaa ja huoltoa, koska pölykertymät, kosteus ja happokondensaatio vaikuttavat laitteisiin jatkuvasti ajan mittaan.

Jatkuva valvonta pitää järjestelmän rehellisenä

Pinoon asennetut jatkuvat päästöjen seurantalaitteet, jotka seuraavat hiukkaspitoisuutta, opasiteettia ja rikkidioksidia, antavat käyttäjille reaaliaikaisen todisteen pölysuodattimen ja savukaasujen käsittelyvaiheiden toimivuudesta sen sijaan, että luottaisivat säännöllisiin manuaalisiin testauksiin ongelman havaitsemiseksi sen jälkeen, kun se on jo vaikuttanut päästöihin.

Paine-ero ilmoittaa, kun suodatin vaatii huomiota

Kangassuodattimen poikki paine-ero pidetään normaalisti ympärillä olevan nauhan sisällä 1 000 - 1 500 pascalia . Tasainen nousu tämän nauhan ulkopuolella viittaa yleensä pussin sokaisemiseen kosteuden tai kemiallisen vaikutuksen vuoksi, kun taas äkillinen pudotus on usein merkki repeytyneestä tai irronneesta pussista, joka antaa pölyn ohittaa suodatuksen kokonaan.

Suunnittele pussin vaihto ja korroosio ennen kuin ne aiheuttavat sammutuksen

Suodatinpussit, jotka altistetaan happamalle, korkean lämpötilan sulatuskaasulle, kestävät tyypillisesti luokkaa kahdesta neljään vuotta ennen vaihtoa, vaikka hankaavan pölyn kuormitus tai lämpötilan vaihtelut voivat lyhentää sitä huomattavasti. Savukaasujen käsittelyvaiheessa kostuneilla komponenteilla on oma korroosioriskinsä happamasta lauhteesta, joten materiaalin valinnalla ja kanavan, pesurin sisäosien ja vaimentimen sisäosien rutiinitarkastuksella on yhtä suuri merkitys kuin taustalla olevalla prosessikemialla.

Usein kysytyt kysymykset

Pystyykö yksi laite käsittelemään sekä pölyä että savukaasuja kerralla?

Märkäpesurit voivat poistaa hiukkasia ja absorboida happokaasua yhdessä astiassa, mutta niiden hiukkasten poistotehokkuus alle mikronin metallurgiselle savulle on yleensä pienempi kuin erillinen kangassuodatin, ja ne tuottavat jätevesivirran, joka itse tarvitsee käsittelyä. Useimmat sulatustoiminnot saavat luotettavamman ja helpommin ylläpidettävän suorituskyvyn pitämällä pölyn suodatuksen ja savukaasujen käsittelyn erillisinä, tarkoitukseen rakennetuina vaiheina sen sijaan, että ne yhdistettäisiin yhdeksi laitteeksi.

Miksi sulatushöyry tarvitsee hienompaa suodatusta kuin murskauksesta tai seulonnasta syntyvä pöly?

Koska sulatussavu muodostuu höyryn tiivistymisen eikä mekaanisen murtumisen kautta, suurin osa sen massasta on alle 1 mikrometrin, kun taas murskaus- ja seulontapöly kulkee tyypillisesti 10 mikrometriä tai enemmän. Karkeampaa virtausta varten mitoitettu pölysuodatin ja talteenottojärjestelmä eivät pidätä hienompaa.

Miten poistokaasujen sulatuksesta syntyvä rikkidioksidi yleensä käsitellään?

Kun rikkidioksidipitoisuus on korkea, mikä on yleistä sulfidimalmin sulatuksessa, rikkihapoksi muuntaminen kaksoiskosketuksen kaksoisabsorptiolla on tavallinen savukaasujen käsittelytapa, jossa rikki otetaan talteen käyttökelpoisena tuotteena sen poistamisen sijaan. Heikommat virrat tai hapon talteenoton jälkeen jäljelle jääneet kaasut kiillotetaan tyypillisesti märkä-, puolikuiva- tai kuivaalkalipesulla.

Miksi kangassuodatin menettää tehonsa ajan myötä?

Yleisimmät syyt ovat kosteuden tiivistymisen tai kemiallisen vaikutuksen aiheuttama pussin sokaiseminen, fyysiset vauriot, kuten repeytymät tai kuluneet saumat, ja pölykakun kerääntyminen, jota puhdistussyklit eivät poista riittävästi. Paine-erotrendien seuraaminen säännöllisten visuaalisten tai vuototestien rinnalla havaitsee yleensä nämä ongelmat ennen kuin ne näkyvät päästöjen ylityksenä.

Vaikuttaako savukaasujen käsittely pölysuodattimen käyttöön?

Kyllä. Savukaasujen käsittelyvaiheeseen tulevan kaasun lämpötilaa ja kosteutta ohjataan yleensä pölysuodattimen toleransseja ajatellen, koska suodattimen ylävirran tiivistyminen voi sokeuttaa kangasmateriaalia tai nopeuttaa korroosiota sähkösuodattimen sisällä. Nämä kaksi vaihetta suunnitellaan ja niitä käytetään yleensä yhtenä integroituna järjestelmänä eikä itsenäisesti.

Mikä hiukkaspitoisuus voi saavuttaa hyvin suunnitellulla järjestelmällä?

Nykyaikaiset kangassuodattimet yhdistettynä tehokkaaseen lähteen talteenottoon pitävät yleensä ulostulon hiukkaspitoisuuden alle 10 mg normaalia kuutiometriä kohti pysyvästi, vaikka mihin tahansa tiettyyn laitokseen sovellettava luku riippuu kaasun ominaisuuksista ja säännöksistä, joita järjestelmä on suunniteltu täyttämään.