Ako kontrolovať prach pri tavení neželezných kovov?

Priama odpoveď: Kombinujte zachytávanie zdroja, filtráciu prachu a čistenie spalín

Prach z tavenia neželezných kovov sa dostáva pod kontrolu tromi vrstvami, ktoré spolupracujú, a nie jedným zariadením: utesnené alebo zakryté zachytávanie v peci, konvertore a odpichových miestach; a prachový filter dimenzované na veľmi jemné častice, ktoré hutnícky výpar produkuje; a stupeň úpravy spalín, ktorý odstraňuje oxid siričitý, kyslé plyny a zvyškové výpary ťažkých kovov, na zachytenie ktorých prachový filter nie je určený.

Keď sú všetky tri vrstvy skonštruované ako jeden systém, upravený odpadový plyn sa môže priviesť na koncentráciu častíc pod 10 mg na bežný meter kubický , pričom celková účinnosť zachytávania pre submikrónové taviace výpary bežne prekračuje 99 percent . Po vynechaní fázy úpravy spalín, dokonca aj s vynikajúcim prachovým filtrom na svojom mieste, stále zostávajú v komíne plynné a plynné znečisťujúce látky, ktoré samotná kontrola častíc nikdy nedokázala odstrániť.

Prečo je tavenie dymu ťažšie kontrolovať ako bežný priemyselný prach

Väčšina častíc opúšťajúcich tavbu neželezných kovov nie je mechanicky generovaný prach. Je to metalurgický dym, ktorý vzniká, keď sa kov a para oxidov kovov vyrábajú pri teplotách pece vyšších 1000 °C kondenzuje na pevné častice, keď sa plyn ochladzuje po prúde. Pretože tieto častice vznikajú skôr kondenzáciou než lomom alebo abráziou, veľká časť z nich meria pod 1 mikrometer , pričom veľká časť celkovej hmoty je sústredená pod 0,3 mikrometra. Tieto jemné častice prechádzajú priamo cez zariadenie dimenzované na hrubší prach a zostávajú vo vzduchu rozptýlené oveľa dlhšie ako väčšie častice.

Dva odlišné prúdy prachu, dva rôzne problémy

Typická operácia tavenia produkuje dva prúdy prachu, ktoré sa správajú úplne odlišne a často vyžadujú rôzne riešenia. Drvenie, preosievanie, doprava a vsádzanie rudného koncentrátu vytvára hrubší manipulačný prach, všeobecne v rozsahu 10 až 100 mikrometrov, ktorý sa usadzuje pomerne rýchlo a dobre reaguje na konvenčné poklopovanie a cyklónovú separáciu. Na druhej strane odpadový plyn z pece a konvertora nesie ultrajemný kondenzačný dym opísaný vyššie, často spolu s prchavými zlúčeninami olova, arzénu, kadmia alebo zinku prítomnými v mnohých sulfidových a oxidových rudách. Dimenzovanie jedného kusu filtračného zariadenia len pre jeden z týchto prúdov a potom očakávanie, že zvládne obidva, je jedným z najbežnejších dôvodov, prečo systémy na kontrolu prachu nedosahujú svoje konštrukčné ciele.

Source Capture: Stopping Dust Before It Become Airborne

Cenovo najefektívnejšie zníženie tavného prachu nastane skôr, ako sa nejaký plyn dostane k filtru. Pece, konvertory a odberné miesta vybavené tesne priliehajúcimi krytmi alebo úplnými krytmi, držané pod miernym podtlakom vzhľadom na okolitú dielňu, zabraňujú úniku výparov do budovy predtým, ako môžu byť nasávané do odsávacieho systému. Zachytávacie kukly sú bežne navrhnuté okolo rýchlosti tváre približne 0,5 až 1,5 metra za sekundu ; plné kryty môžu efektívne fungovať pri nižších rýchlostiach, pretože výpary sa nemajú kam rozptýliť, kým sa dostanú do potrubia.

Sekundárne zachytenie je dôležité rovnako ako primárne zachytenie. Poklepávanie, nalievanie a odlievanie uvoľňuje krátke výpary, ktoré primárny digestor často vynecháva, preto sú špeciálne pridané striešky alebo push-pull ventilácia umiestnené priamo nad týmito bodmi, aby ich zachytili. Operácie, ktoré investujú do tejto sekundárnej vrstvy, zvyčajne zachytávajú viac ako 95 percent vyprodukovaných výparov predtým, ako sa dostanú k prachovému filtru, čo znižuje zaťaženie zariadení v smere prúdenia a obmedzuje fugitívne emisie, ktoré by inak unikali cez strešné vetracie otvory a stavebné otvory namiesto kontrolovaného komína.

Výber prachového filtra na tavenie odpadového plynu

Výber prachového filtra na tavenie odpadového plynu znamená prispôsobenie zariadenia teplote plynu, veľkosti častíc a korozívnosti, nielen prispôsobenie menovitého prietoku vzduchu. Nižšie uvedená tabuľka sumarizuje, ako sa hlavné typy filtrov zvyčajne správajú proti submikrónovým výparom obsahujúcim kovy, ktoré boli opísané vyššie.

V praxi mnohé taviace pece usporiadajú tieto technológie do série, namiesto toho, aby sa spoliehali len na jednu: cyklón najskôr odstráni hrubú frakciu, aby nedošlo k preťaženiu primárneho filtra, zatiaľ čo tkaninový filter alebo elektrostatický odlučovač inštalovaný v smere prúdenia spracováva jemné kondenzačné výpary. Vybavené látkovými filtrami PTFE membránové médiá sa stali bežnou voľbou pre nové inštalácie, pretože udržujú účinnosť odstraňovania pod mikrónmi nad 99,5 percenta v širokom rozsahu podmienok prúdenia plynu, hoci vyžadujú starostlivé riadenie teploty a vlhkosti, aby sa zabránilo oslepeniu vreciek alebo skráteniu ich životnosti.

Spracovanie spalín: Správa toho, čo prachový filter nedokáže odstrániť

Prachový filter, akokoľvek účinný, odstraňuje iba pevné a tekuté častice. Odpadový plyn z tavenia sulfidovej rudy bežne nesie oxid siričitý v koncentráciách oveľa vyšších ako väčšina iných priemyselných zdrojov, niekedy v rozmedzí 3 až 30 percent objemu pre vysokopevnostný pecný plyn spolu s kyslou hmlou a zvyškovými parami ťažkých kovov, ktoré kondenzujú alebo reagujú až po prechode cez filter. Čistenie spalín je etapa postavená špeciálne na riešenie týchto plynných a plynných znečisťujúcich látok.

Toky s vysokou koncentráciou: zhodnocovanie namiesto zneškodňovania

Tam, kde je koncentrácia oxidu siričitého dostatočne vysoká, štandardným prístupom nie je vydrhnúť plyn, ale premeniť ho na kyselinu sírovú prostredníctvom dvojkontaktného procesu s dvojitou absorpciou, ktorý môže dosiahnuť účinnosť konverzie síry vyššiu. 99,5 percenta pričom produkuje skôr použiteľný kyslý produkt než odpadový prúd.

Prúdy s nižšou koncentráciou a koncový plyn

Pre slabšie prúdy plynu alebo ako krok leštenia po regenerácii kyseliny, mokré, polosuché a suché čistenie sorbentom s vápnom, vápencom alebo činidlami na báze sodíka zvyčajne odstráni 90 percent alebo viac zostávajúceho oxidu siričitého. Ak je prítomná ortuť alebo iné prchavé ťažké kovy, pridáva sa vstrekovanie aktívneho uhlia alebo adsorpcia na pevnom lôžku, pretože tieto znečisťujúce látky prechádzajú cez filtre pevných častíc aj cez bežné práčky kyslých plynov nedotknuté. V prípade, že spaľovaním alebo vysokoteplotnou oxidáciou vznikajú aj oxidy dusíka, selektívna katalytická alebo nekatalytická redukcia s použitím činidla na báze amoniaku sa navrství na tú istú plynovú radu, aby sa oxidy dusíka znížili spolu s časticami a oxidom siričitým.

Ako sa etapy spájajú: Viacstupňový liečebný vlak

Pretože každý stupeň je zameraný na inú znečisťujúcu látku alebo rozsah veľkosti častíc, na poradí, v ktorom je zariadenie usporiadané, záleží rovnako ako na zariadení samotnom. Typický vlak pre taviareň sulfidových rúd vedie odplyn cez nasledujúcu sekvenciu, pričom každý stupeň chráni výkon a životnosť nasledujúceho:

• Odpadový plyn z pece alebo konvertora opúšťa proces horúci a silne zaťažený jemnými výparmi.
• Rekuperácia odpadového tepla a ochladzovanie plynu privádzajú prúd na teplotu, ktorú filter po prúde dokáže tolerovať.
• Cyklónový predseparátor odstraňuje frakciu hrubých častíc, čím chráni primárny filter pred odieraním a preťažením.
• Primárny prachový filter, zvyčajne tkaninový filter alebo elektrostatický odlučovač, odstraňuje zvyšné jemné častice.
• Fáza odsírovania alebo prania spalín odstraňuje oxid siričitý a kyslé plyny.
• Leštiaca fáza, často adsorpcia aktívneho uhlia, zachytáva stopy výparov ťažkých kovov, ktoré predchádzajúce štádiá nedokážu.
• Čistý plyn vystupuje cez komín vybavený kontinuálnym monitorovaním emisií.

Vyššie uvedený diagram znázorňuje túto sekvenciu vizuálne: odpadový plyn sa pohybuje zľava doprava z pece cez cyklónovú predseparáciu a primárny prachový filter do úpravy spalín a konečného stupňa leštenia, predtým ako nepretržité monitorovanie potvrdí, čo sa dostane do komína.

Prevádzka, monitorovanie a údržba systému

Prachový filter a súprava na čistenie spalín fungujú len tak dobre, ako sú prevádzkované. Dokonca aj správne navrhnutý systém sa vzdiali od svojej konštrukčnej účinnosti bez dôsledného monitorovania a údržby, pretože usadeniny prachu, vlhkosť a kyslý kondenzát pôsobia na zariadenie nepretržite v priebehu času.

Nepretržité monitorovanie udržuje systém poctivý

Prístroje na kontinuálne monitorovanie emisií namontované na sebe, ktoré sledujú koncentráciu častíc, nepriehľadnosť a oxid siričitý, poskytujú operátorom v reálnom čase dôkazy o tom, ako fungujú fázy prachového filtra a úpravy spalín, namiesto toho, aby sa spoliehali len na pravidelné manuálne testovanie na zachytenie problému po tom, čo už ovplyvnil emisie.

Diferenčný tlak signalizuje, keď filter vyžaduje pozornosť

Naprieč tkaninovým filtrom sa diferenčný tlak zvyčajne udržiava v rámci pásma okolo 1 000 až 1 500 pascalov . Stabilné stúpanie mimo tohto pásma zvyčajne poukazuje na oslepenie vrecka vlhkosťou alebo chemickým útokom, zatiaľ čo náhly pokles často signalizuje roztrhnuté alebo oddelené vrecko, ktoré umožňuje prachu úplne obísť filtráciu.

Naplánujte si výmenu vrecka a koróziu skôr, ako spôsobia vypnutie

Filtračné vrecká vystavené kyslému taviacemu plynu pri vysokej teplote zvyčajne vydržia rádovo dva až štyri roky pred výmenou, aj keď zaťaženie abrazívnym prachom alebo teplotné výkyvy to môžu značne skrátiť. Navlhčené komponenty v štádiu úpravy spalín čelia vlastnému riziku korózie v dôsledku kyslého kondenzátu, takže výber materiálu a rutinná kontrola potrubia, vnútorných častí práčky a obloženia absorbéra sú rovnako dôležité ako základná chémia procesu.

Často kladené otázky

Zvládne jedno zariadenie naraz prach aj spaliny?

Mokré práčky môžu odstraňovať častice a absorbovať kyslý plyn v jedinej nádobe, ale účinnosť odstraňovania častíc, ktorú dosahujú pre submikrónové metalurgické výpary, je vo všeobecnosti nižšia ako pri jednoúčelovom látkovom filtri a vytvárajú prúd odpadovej vody, ktorý sám potrebuje čistenie. Väčšina taviacich operácií dosahuje spoľahlivejší a ľahšie udržiavateľný výkon tým, že sa filtrácia prachu a úprava spalín ponechajú ako samostatné, účelovo postavené fázy, a nie ich kombinovanie do jedného zariadenia.

Prečo potrebuje dym z tavenia jemnejšiu filtráciu ako prach z drvenia alebo triedenia?

Pretože dym z tavenia vzniká skôr kondenzáciou pár ako mechanickým zlomom, väčšina jeho hmoty je menšia ako 1 mikrometer, zatiaľ čo drvenie a triedenie prachu má zvyčajne 10 mikrometrov alebo viac. Prachový filter a zachytávací systém dimenzovaný na hrubší prúd nezadrží ten jemnejší.

Ako sa zvyčajne spracováva oxid siričitý z tavenia odpadového plynu?

Tam, kde je koncentrácia oxidu siričitého vysoká, čo je bežné pri tavení sulfidových rúd, je štandardným prístupom úpravy dymových plynov konverzia na kyselinu sírovú prostredníctvom dvojitej kontaktnej absorpcie, pričom sa síra získava ako použiteľný produkt namiesto jej vypúšťania. Slabšie prúdy alebo koncový plyn, ktorý zostane po regenerácii kyseliny, sa zvyčajne leštia mokrým, polosuchým alebo suchým alkalickým čistením.

Čo spôsobuje, že látkový filter časom stráca účinnosť?

Najčastejšími príčinami sú oslepenie vreciek v dôsledku kondenzácie vlhkosti alebo chemického napadnutia, fyzické poškodenie, ako sú trhliny alebo opotrebované švy, a nahromadenie prachového koláča, ktoré čistiace cykly nedokážu primerane odstrániť. Sledovanie trendov diferenčného tlaku spolu s pravidelným vizuálnym testovaním alebo testovaním netesností zvyčajne zachytí tieto problémy skôr, ako sa prejavia ako prekročenie emisií.

Ovplyvňuje úprava spalín spôsob prevádzky prachového filtra?

áno. Teplota a vlhkosť plynu vstupujúceho do stupňa úpravy spalín sú zvyčajne kontrolované s ohľadom na tolerancie prachového filtra, pretože kondenzácia pred filtrom môže zaslepiť látkové médiá alebo urýchliť koróziu vo vnútri elektrostatického odlučovača. Tieto dva stupne sú zvyčajne navrhnuté a prevádzkované ako jeden integrovaný systém, a nie nezávisle.

Akú koncentráciu častíc môže dosiahnuť dobre navrhnutý systém?

Moderné látkové filtre spárované s účinným zdrojom zachytávania bežne udržujú výstupnú koncentráciu častíc nižšie 10 mg na bežný meter kubický na trvalom základe, hoci číslo, ktoré platí pre každé konkrétne zariadenie, závisí od charakteristík plynu a regulačného limitu, ktorý má systém spĺňať.