CN111121471A - 铜冶炼阳极炉烟气的处理方法 - Google Patents

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张志国
曾庆康
金泽志
赵虎
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Abstract

本发明属于铜冶炼领域，具体涉及一种铜冶炼阳极炉烟气的处理方法，将铜冶炼阳极炉所产烟气收集后，与吹炼炉烟气混合，再利用原有的吹炼炉烟气处理系统处理上述混合烟气。采用上述方案，阳极炉作业中各个阶段的烟气可以随时收集并随时与吹炼炉烟气共同处理，节省了阳极炉各阶段烟气分别单独处理的设备、人工等的成本投入，与吹炼炉烟气混合是变相对阳极炉烟气的稀释，减小了温度、成分、烟气量等的波动幅度，降低了处理难度，并实现了随产随处理，避免烟气处理不及时造成的环境压力。

Description

铜冶炼阳极炉烟气的处理方法
技术领域
本发明属于铜冶炼领域，具体涉及一种铜冶炼阳极炉烟气的处理方法。
背景技术
铜冶炼矿铜火法冶炼工艺阳极炉作业一般可分为进料、氧化、还原和出铜四个阶段，其中氧化阶段主要作用是脱除熔融态粗铜中溶解的杂质，并以炉渣的形式排出，还原阶段采用天然气、木材或重油等C、H类物质还原以降低熔体中过多的氧含量，进料和出铜两个阶段主要为物料的进出阶段，烟气发生量极少。
氧化阶段采用压缩空气通入熔融态铜熔体中，通过压缩空气的搅拌，促进空气中氧与铜熔体中杂质的结合，反应产物有熔融态炉渣和气态烟气，氧化阶段烟气SO2浓度较高。
还原阶段可采用气态、固态、液态碳氢化合物作为还原剂，送入氧化结束后的熔体中脱除过量溶解氧，该过程主要产物为H2O、CO2、CO、NOX，基本不含SO2。
鉴于上述两个阶段的烟气成分差别很大，一般会将阳极炉氧化阶段和还原阶段的烟气分别收集并分别处理。
例如，申请人提交过一篇名为“阳极炉低浓度SO2烟气的处理方法”的发明专利(申请公布号为CN104147923A)，其中阳极炉低浓度SO2烟气是指阳极精炼在进料和氧化阶段产出的低浓度SO2烟气，利用该部分阳极氧化阶段烟气代替空气对熔炼炉和/或吹炼炉烟气进行稀释，阳极氧化阶段烟气的加入量以混合烟气中SO2浓度来控制，SO2浓度控制在9-13％范围内。这种方法既处理了熔炼炉和/或吹炼炉烟气，还同时处理了阳极氧化阶段所产的低浓度SO2烟气。
然而，上述方案，仅处理了阳极炉氧化阶段的烟气，而阳极炉还原阶段所产烟气含有大量可燃成分，极易发生爆炸，并不适合采用上述方案。因此上述方案仅能处理阳极氧化阶段的烟气，而还原阶段烟气则需另外收集处理。
现有技术中处理阳极炉还原阶段烟气一般是先降温、除尘，再将烟气通入环集脱硫设备或制酸设备，降温和除尘通常采用两种方法：一种是采用余热锅炉，在回收烟气热量时、降低烟气温度时，兼有收尘、净化烟气作用，该方法适合烟气量大、温度高的作业模式；另一种方法是配置二次燃烧室+空气换热器的方式，烟气在二次燃烧室内通过补入空气进一步完全燃烧并被补入的大量空间稀释降温至不超过350℃，再通过空气换热器进一步降温至150℃以下，该工艺适合烟气量较为稳定、成分波动小的工况条件。
然而阳极炉各个阶段烟气总量均较小，且烟气量波动大，温度不稳定，成分变化范围也较大，很难满足上述传统烟气处理方法对烟气量、温度、成分等的苛刻要求：烟气量波动大，容易造成温度及流速的变化，温度过高制酸系统无法承受、袋式除尘器亦会受到严重影响，温度过低，容易形成低温腐蚀：烟气成分波动大，或是无法满足后续工艺作业需求，或是需要配置更多设备处理不同阶段的烟气，运行成本及难度增大。并且，为实现烟气热量回收或降温，需要额外配置余热锅炉、二次燃烧室或空气换热器；或配置两套烟气处理系统，一套系统用于氧化阶段含硫烟气的处理，一套系统用于不含硫烟气的处理，配置设备、设施、人员更多且更加复杂，不仅占用大量空间，且投资成本大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铜冶炼阳极炉烟气的处理方法，可以将铜冶炼过程中阳极炉各阶段烟气随时收集并处理，避免烟气温度、成分、烟气量波动大而造成的处理难度高的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种铜冶炼阳极炉烟气的处理方法，将铜冶炼阳极炉所产烟气收集后，与吹炼炉烟气混合，再利用原有的吹炼炉烟气处理系统处理上述混合烟气。
采用上述方案，阳极炉作业中各个阶段的烟气可以随时收集并随时与吹炼炉烟气共同处理，节省了阳极炉各阶段烟气分别单独处理的设备、人工等的成本投入，与吹炼炉烟气混合是变相对阳极炉烟气的稀释，减小了温度、成分、烟气量等的波动幅度，降低了处理难度，并实现了随产随处理，避免烟气处理不及时造成的环境压力。
上述阳极炉所产烟气包括阳极炉作业周期中各阶段所产烟气，例如阳极炉作业周期可细分为加料期、氧化期、倒渣期、还原期、浇铸期、保温期几个阶段。阳极炉所产烟气收集时温度约为1200～1350℃，烟气先进入燃烧室，同时向燃烧室通入含氧气体使烟气燃烧，然后再将燃烧后所得烟气通入烟气混合总管。其中，所述燃烧室中通入的含氧气体为空气，不仅可以提供氧气以使烟气中的可燃物燃烧，且可以降低烟气温度，通入空气量以燃烧后烟气温度降低至400℃以下为宜，优选燃烧后所得烟气温度为300～400℃。另外，燃烧室阶段也可以除去烟气中的一部分烟尘。
优选的，所述吹炼炉烟气经环集系统收集后通入所述烟气混合总管。
所述吹炼炉烟气经环集系统收集后，烟气温度为20～100℃，优选为30～80℃。多台套阳极炉和多台套吹炼炉所产烟气可同时进入烟气总管内混合，进一步降低烟气成分、温度、流量等的波动幅度，降低处理难度。其中，所述通入烟气混合总管的烟气中，吹炼炉烟气与燃烧后的阳极炉烟气体积比为(8～12)：1。
所述烟气混合总管内的烟气通向原有的吹炼炉烟气处理系统，所述原有的吹炼炉烟气处理系统包括依次布置的袋式除尘器、环集风机、环集脱硫塔，烟气混合总管内的烟气进入该系统后，先经袋式除尘器除尘，再经环集风机进入环集脱硫塔进行净化处理，净化后的气体达到排放标准。
附图说明
图1为实施例中处理阳极炉烟气的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步详述。
以铜陵有色金属集团控股有限公司金冠铜业分公司的一个冶炼部门为例，该部门设有2台套阳极炉和配套的燃烧室、3台套吹炼炉和配套的环集烟气设备，流程图如图1所示。
实施例1
一、2台套阳极炉同时作业，各阶段所产烟气收集后同时通入燃烧室，向燃烧室中通入空气使烟气中可燃物燃烧，燃烧室出口连接烟气混合总管，检测阳极炉作业周期中各阶段燃烧室出口处的烟气状况，如表1、表2所示。
表1阳极炉作业周期中各阶段烟气经燃烧室处理后的烟气条件
Figure BDA0002315743870000041
Figure BDA0002315743870000051
表2阳极炉作业周期中各阶段烟气经燃烧室处理后的烟气成分
Figure BDA0002315743870000052
二、3台套吹炼炉同时作业，经环集设备收集烟气后将烟气通入烟气混合总管，检测吹炼炉出口处的烟气状况，详见表3、表4。
表3吹炼炉出口处烟气条件
Figure BDA0002315743870000053
表4吹炼炉出口处烟气成分
Figure BDA0002315743870000054
三、混合烟气进入原有的吹炼炉烟气处理系统进行处理，即烟气混合总管出口连接袋式过滤器进口，烟气经袋式除尘器除尘后，通过环集风机通向环集脱硫塔，烟气经环集脱硫塔净化，脱硫塔出口气体达标排放。具体烟气成分分析数据见表5。
表5混合烟气处理过程中烟气成分分析
Figure BDA0002315743870000061
经发明人多次不同季节、不同时间段多次检测分析，采用上述方案将阳极炉各阶段烟气与吹炼炉烟气共同处理，脱硫塔处理后外排的气体均符合国家标准，对环境无污染；整个处理系统可以适应阳极炉烟气温度波动大、流量变化幅度大、成分周期性变化的特点，设备配置精简、投资少、运行及维保成本低、高效、稳定。

Claims (9)

1.一种铜冶炼阳极炉烟气的处理方法，其特征在于：将铜冶炼阳极炉所产烟气收集后，与吹炼炉烟气混合，再利用原有的吹炼炉烟气处理系统处理上述混合烟气。
2.根据权利要求1所述铜冶炼阳极炉烟气的处理方法，其特征在于：所述阳极炉所产烟气包括阳极炉作业周期中各阶段所产烟气。
3.根据权利要求1所述铜冶炼阳极炉烟气的处理方法，其特征在于：所述阳极炉所产烟气收集后先进入燃烧室，并向燃烧室通入含氧气体使烟气燃烧，然后再将燃烧后所得烟气通入烟气混合总管。
4.根据权利要求3所述铜冶炼阳极炉烟气的处理方法，其特征在于：所述燃烧室中通入的含氧气体为空气，燃烧后所得烟气温度低于400℃。
5.根据权利要求3所述铜冶炼阳极炉烟气的处理方法，其特征在于：所述吹炼炉烟气经环集系统收集后通入所述烟气混合总管。
6.根据权利要求5所述铜冶炼阳极炉烟气的处理方法，其特征在于：所述吹炼炉烟气经环集系统收集后，烟气温度为20～100℃。
7.根据权利要求5所述铜冶炼阳极炉烟气的处理方法，其特征在于：所述烟气混合总管内的烟气通向原有的吹炼炉烟气处理系统。
8.根据权利要求5所述铜冶炼阳极炉烟气的处理方法，其特征在于：所述通入烟气混合总管的烟气中，吹炼炉烟气与燃烧后的阳极炉烟气体积比为(8～12)：1。
9.根据权利要求7所述铜冶炼阳极炉烟气的处理方法，其特征在于：所述原有的吹炼炉烟气处理系统包括依次布置的袋式除尘器、环集风机、环集脱硫塔，烟气混合总管内的烟气进入该系统后，先经袋式除尘器除尘，再经环集风机进入环集脱硫塔进行净化处理，净化后的气体达到排放标准。
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