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鋁廢料熔體和鋁灰加工技術的新進展

來源:長江有色金屬網 作者:

鋁業網

鋁道網】我國再生鋁工業在近幾年中發展很快,無論是產量還是生產規模,都居再生有色金屬之首,已經在我國鋁工業中占有重要的位置。但是,與快速發展的再生鋁工業極不協調的是該行業的環境意識很差,環境保護工作非常落后,已經嚴重影響了這一領域的發展。

隨著國家對環境保護工作的重視,有關部門對再生鋁工業環境的管理不斷加強,一些污染嚴重的再生鋁企業將被淘汰。可以斷言,今后再生鋁行業的競爭將是環境的競爭,環境問題解決不了,企業就難以生存,對此,我們應有清醒的認識。

從目前我國再生鋁工業企業的環境現狀看,對環境造成污染的主要污染物是廢氣。為此,本文將對再生鋁行業廢氣的來源、主要成分和處理技術作一介紹,并根據我國再生鋁工業的特點,推薦一條比較適用的環保工藝流程,供再生鋁企業在進行環保建設時參考。

一、煙氣污染物之來源

我國廢鋁再生利用主要采用火法熔煉,產生廢氣并有可能對環境造成影響的工序主要是熔煉過程。在熔煉過程中,采用的燃料主要有煤、焦炭、重油、柴油、煤氣、天然氣等,燃料在燃燒之后,產生的廢氣中含有大量的煙塵和含硫、碳、磷和氮的氧化物等氣體;爐料(廢鋁)加熱之后,廢料本身的油污及夾雜的可燃物會燃燒,也會產生大量含硫、碳和氮的氧化物;

在熔煉過程,為了減少燒損、提高鋁的回收率并保證鋁合金的質量,要加入一定數量的覆蓋劑、精煉劑和除氣劑,這些添加劑與鋁熔液中的各種雜質進行反應,產生大量的廢氣和煙塵,這些廢氣和煙塵中含有各種金屬氧化物和非金屬氧化物,同時還可能含有有害物質,這些都可能對環境產生污染。

二、再生鋁煙氣的分類和成分

1.再生鋁行業廢氣的分類

根據環保部門之規定,工業部門產生的廢氣可以分為:含顆粒物廢氣和含氣態污染物廢氣兩大類。由于再生鋁行業的原料復雜,在生產過程中同時存在以上兩種廢氣,既有含顆粒物廢氣又有含氣態污染物廢氣,因此在對廢氣進行治理的同時,要綜合考慮廢氣中的粉塵和有害氣體對環境造成的影響。

2.廢氣的主要成分

由于再生鋁行業原料的來源渠道不同,廢料的品種不同、受到污染程度的不同,選用的燃料不同、添加劑成分的不同、采用的熔煉技術的不同,因此,廢氣中的污染物也不同,歸納起來可以有以下幾種:

(1)顆粒狀廢物主要是熔煉過程中產生的金屬氧化物和非金屬氧化物,如:Mg、Zn、Ca、Al、Fe、Na、Mg、K的氧化物和氯化物,還有大量碳粒灰份等,以上構成了我們常講的塵。

(2)氣體污染物廢氣的主要成分

再生鋁行業可能會存在以下氣體污染物廢氣,CO、CO2、NOX、SO2、HCl、HF、碳氫化合物以及易揮發的金屬氧化物或揮發的金屬,可能還會有氯氣等等,當然并不是所有的成分都有害,但其中的大多數都會對環境產生較大影響,有的可能會危及工人的生命安全。

三、煙塵的治理

煙塵治理目的一是大限度地使煙氣中的塵得到收集,使有害氣體轉化為無害的和穩定的物質,達到國家排放標準。對環境的治理,首先要從源頭進行控制,對再生鋁而言,就是要加強廢料的預處理和分類,盡量使各種廢物綜合利用,減少污染物的產生量;二是盡量選用無污染的添加劑;三是提高熔煉技術,減少廢物的產生量。常用的煙塵處理技術如下:

1.集塵室

集塵室是煙氣收塵設備中簡單的辦法,其原理是當流體的速度突然減慢時,其中的顆粒由于其自身的重力而沉降下來。再生鋁產生的煙氣在煙道中以一定的速度流動,當煙道的空間突然增大時,氣流的速度也突然減慢,由于顆粒的運動速度下降,顆粒在自身重力的作用下沉積下來。集塵室的種類很多。

簡單的辦法是用磚砌成,如果在集塵室中內制一些擋板,可以提高顆粒的收塵效果,但總的講,集塵室的收塵效果不好。

2.旋風收塵器

旋風收塵器是一種比較適用的收塵設置,投資較低,效果較好,在許多企業被采用。旋風收塵器也可稱之為離心除塵器。

當氣體沿切線的方向進入收塵器時,氣流會沿一定的方向在收塵器內高速連續旋轉起來,氣體中的顆粒在高速旋轉過程中產生離心力,向四周運動,當碰撞在收塵器的壁上時,因其自身的重力下降到集塵室中,達到收塵的效果。旋風收塵器的效果明顯,在許多產生粉塵的企業應用。

3.噴霧式收塵器

其原理是使某種溶液的液滴在下降過程中捕獲氣體中的顆粒,顆粒被濕潤之后,還會吸附其他的顆粒,由于其自身的重力下降到集塵室被收集。

在一圓筒之內設置若干個噴頭,控制噴頭的孔度、流量、壓力和角度,使噴下的液體呈霧狀,氣體從下端上升,顆粒被捕獲,噴霧式收塵器是一種簡單易行的收塵設置,被廣泛應用。

4.撲沫塔

撲沫塔也是一種常用的收塵器,效果要高于以上幾種收塵器,但投資較大,操作比較困難。其原理是在一圓筒之內的中間位置設置一隔板,隔板上有無數個小孔,正常運轉時,隔板上有一個溶液層,氣體從塔的下端進入,通過隔板,通過液層,塵被液體捕獲,潔凈的氣體由液體的上端排除。

當氣體的壓力等于隔板上液體產生的壓強時,氣液兩相靜止,當氣體的壓力大于水壓時,氣流通過液體,但氣體的壓強和水層的高度是通過計算來設計的,氣體的壓力過大,達不到收塵的效果,實際生產中,水面是沸騰的。

5.布袋收塵器

干法收塵主要是布袋收塵器,其原理是使含塵氣體通過濾袋,達到收塵的效果,常用的有兩種:

(1)外制式:在除塵器內置多個袋房,袋房的表面有濾布,生產時,廢氣進入收塵器內,房內是負壓,含塵氣體進入除塵器之后,顆粒被吸附在濾布表面,凈化之后的氣體從袋房中排除。運轉一定的時間之后,濾布上的塵灰堆積,透氣性能下降,影響了收塵和排風效果,因此,要及時的清除掉灰塵,辦法是啟動壓縮空氣,進行反向吹風,灰塵脫落之后進入積塵室。

(2)內制式布袋收塵器:道理與外制式相同,只是含塵氣體進入袋房中,袋房外面是負壓,氣體通過濾布,塵灰積在袋房之中,經過一定的時間之后,經過震動,灰塵自動脫落到積塵室之中,達到了除塵的效果。

布袋收塵的造價相對較高,但是目前經常采用的一種除塵器。在選用布袋收塵器時,一定要注意布袋適應的溫度,一般在250度以下。除以上設備之外,還有電收塵等比較先進的收塵設備,但由于造價高,目前再生鋁行業沒有一家企業采用。

四、氣體污染物廢氣的治理技術

關于氣體污染物廢氣的成分,在上邊已經介紹。關于此類廢氣的治理問題,目前企業基本沒有進行治理,主要原因是再生鋁工業產生的有害氣體的種類多,分別處理很困難。但我們可以看出,這些氣體污染物廢氣還是有共性的,這就是氣體污染物廢氣中的物質大部分都是酸性的,這就給廢氣的處理提供了方便。一般情況下,只要加入弱堿性物質就可以對其進行有效的治理。一般都加入Na2CO3進行中和達標排放。

在以上談到的濕法收塵中,如噴淋塔、撲沫塔等,一般都加入水,如果在水中加入堿性物質,就可以在收塵的同時處理了廢氣中的有害物質。

以上介紹了幾種常用的環保設備,希望企業在建設環保設備時參考,同時企業一定要考慮到再生鋁產生煙塵的特點——不是連續性產生廢氣,是間斷的產生廢氣。以上介紹的布袋收塵器、旋風收塵器、噴淋塔等都比較適合行業的特點。

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