淺談冶金行業(yè)的粉塵治理與回收
1 前言
進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái), 全球經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展, 而我國(guó)經(jīng)濟(jì)更是進(jìn)入了高速發(fā)展階段。在“九五”計(jì)劃和2010 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要中, 已將鋼鐵工業(yè)列為我國(guó)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(diǎn)。因此, 面對(duì)日趨復(fù)雜且不斷加重的環(huán)境污染問(wèn)題也呈現(xiàn)出來(lái), 并且也越來(lái)越成為經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的瓶頸。冶金行業(yè)的粉塵發(fā)生量及其對(duì)空氣環(huán)境的污染不容忽視, 尤其是細(xì)微粉塵的污染, 對(duì)人體健康會(huì)造成很大的危害？梢哉f(shuō), 冶金行業(yè)的粉塵治理任務(wù)更艱巨。
從資源綜合利用角度來(lái)看, 有些細(xì)微粉塵往往含有貴重元素和可利用價(jià)值, 甚至是很珍貴的原材料, 應(yīng)加以回收利用。
2 冶金行業(yè)粉塵污染的特點(diǎn)
(1) 粉塵污染物排放量大。我國(guó)冶金行業(yè)中的不少企業(yè)始建于20 世紀(jì)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(yùn)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(yán)重, 粉塵的排放量較大, 對(duì)周?chē)髿馕廴颈容^嚴(yán)重。我國(guó)不少省冶金企業(yè)緊鄰城區(qū), 由此引發(fā)社會(huì)矛盾, 造成居民和企業(yè)的民事糾紛時(shí)有發(fā)生。
(2) 粉塵污染的類(lèi)型復(fù)雜。冶金行業(yè)產(chǎn)品種類(lèi)較多, 工藝復(fù)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(lèi), 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(lèi)復(fù)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(qiáng), 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(guò)程中, 其粉塵的粒徑分布有著很大差別。
(4) 勞動(dòng)強(qiáng)度大, 車(chē)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(dòng)強(qiáng)度較大, 機(jī)械化作業(yè)率低, 粉塵在車(chē)間的逸散量較大,不少車(chē)間被污染, 空氣質(zhì)量( IAQ ) 達(dá)不到國(guó)家制訂的《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(TJ 36279)。近年來(lái)在一些企業(yè)由粉塵污染導(dǎo)致的職業(yè)病患者有上升的趨勢(shì), 造成國(guó)家和企業(yè)直接與間接的經(jīng)濟(jì)損失和一定的社會(huì)負(fù)面影響。
3 粉塵治理技術(shù)
粉塵的治理應(yīng)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(yùn)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(fēng)除塵器, 只用作多級(jí)除塵系統(tǒng)的預(yù)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(jì)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(yùn)行費(fèi)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(duì)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(chē)間, 煉鋼爐的燃?xì)鈨艋到y(tǒng)均有使用實(shí)例。目前我國(guó)的制造水平也相當(dāng)高, 我國(guó)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(cè)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(guò)篩分、慣性碰撞、攔截、擴(kuò)散及重力作用等機(jī)理分離粉塵的過(guò)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(duì)含塵微粒進(jìn)行過(guò)濾, 使粉塵阻留在布袋上, 以達(dá)到除塵的目的。其過(guò)濾過(guò)程主要分成兩個(gè)階段: 第一階段形成粉塵初層, 過(guò)濾過(guò)程主要在第二階段進(jìn)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(shí)應(yīng)保持粉塵初層, 過(guò)濾清灰會(huì)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(guò)濾速度等運(yùn)行參數(shù)。
從發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看, 袋式除塵器在許多場(chǎng)合很有被電除塵器取而代之的趨勢(shì), 在一些發(fā)達(dá)國(guó)家尤為如此。國(guó)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(fù)合濾料研制成功是一個(gè)突破性進(jìn)展。
微孔薄膜復(fù)合濾料最早是由美國(guó)GORE 公司研制成功并廣泛用于袋式除塵技術(shù), 是過(guò)濾技術(shù)的一個(gè)重大突破。這種復(fù)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(xué)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(shí)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(fù)合濾料具有多種優(yōu)越性。首先其過(guò)濾效率高, 比普通濾料高出一個(gè)數(shù)量級(jí); 運(yùn)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(zhǎng); 使用范圍廣, 能在高濕高濃度的含塵氣流條件下有效地運(yùn)行。
近年來(lái), 我國(guó)在重點(diǎn)建設(shè)和改造項(xiàng)目都采用新型袋式除塵器。
4 微細(xì)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(jí)路面的重要添加劑；厥绽眠@些粉塵具有十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
5 結(jié)論
( 1) 我國(guó)冶金行業(yè)的粉塵治理, 應(yīng)當(dāng)對(duì)一般粉塵著重轉(zhuǎn)向微細(xì)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(guó)際接軌的重要任務(wù)。
( 2) 不同粉塵特性及運(yùn)行場(chǎng)合, 采用不同種類(lèi)的濾料及給出經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行時(shí)間, 可以提高設(shè)備的適用性及經(jīng)濟(jì)性。
( 3) 微孔薄膜濾料對(duì)細(xì)塵有很高的捕集效率, 運(yùn)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(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝條件, 粉塵性質(zhì), 回收利用的價(jià)值, 以及處理粉塵量等因素綜合同步考慮。
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