论铅锌行业重金属烟气治理技术探索

杨跃红

（云南驰宏资源综合利用有限公司环境管理部，云南 曲靖 655001）

1 铅锌行业重金属污染的概况

重金属是指相对密度在5以上的金属，约45种，包括铅、汞、镉、锌、锡等，砷虽不属于重金属，但因其来源与危害与重金属相似，通常列入重金属进行治理。铅锌行业铅冶炼工艺通常采用火法冶炼工艺，如富氧底吹（顶吹、侧吹）熔炼～鼓风炉还原炼铅工艺，富氧底吹（顶吹、侧吹）熔炼～

液态高铅渣渣直接还原工艺、基夫赛特法闪速熔炼工艺等，主要生产设施如：转炉、艾萨炉、烟化炉、还原炉、电铅锅等。锌冶炼工艺通常采用火法冶炼+湿法工艺，如电炉炼锌、密闭鼓风炉熔炼法（ISP法）、竖罐烧锌等，主要生产设施如：电炉、回转窑、沸腾炉等。在火法冶炼过程中，铅锌精矿中的铅、锌、汞、镉、砷等重金属随着冶炼温度的不同，从精矿中分离出来，以气溶胶状态进入冶炼烟气中，因含重金属冶炼烟气存在形态复杂、粒径较小等特性，如：铅烟一般在0.01μm～1μm，常用布袋除尘器难有效捕集，使重金属冶炼烟气的治理成为铅锌行业可持续发展的瓶颈。

2 新型重金属治理技术探索

现铅锌行业常用的重金属治理技术主要有以下几种：静电式除尘器、布袋除尘器、褶式滤筒除尘器、湿式三效除尘器、水膜式除尘器、泡沫除尘设备等。目前我国铅锌冶炼普遍选用袋式除尘。为实现重金属排放的国家最新要求，降低重金属对环境造成的累积影响，均不同程度地开展新型除尘治理技术的创新。现有布袋除尘器+湿式洗涤、新型褶式滤筒除尘器、电袋复合式除尘器、烧结板除尘器等。

3 应用概述

某冶炼企业应用烧结板除尘器对铅锌火法精炼烟气进行治理探索，经过近3年运行，运行稳定，除尘效果达到国家超低排放要求。

（1）烧结板简介。结构：烧结板过滤元件呈刚性波浪式多空结构，由多种高分子化合物粉体及特殊的结合剂配比后烧结，形成一个波浪式多空母体基板，采用特殊的喷涂工艺在基板表面的空隙里填充PTFE涂层，PTFE涂层对粉尘进行捕捉时，其光滑的表面使粉尘极难透过及停留；由此实现极高的捕集效率。适应范围：主要适用于烟气温度70℃，粒径0.1微米以上的粉尘，对1微米以上的粉尘捕集效率为99.99%。优缺点：具有寿命长、维护费用低、耐水油、自动化程度高的优点。具有一次投资费用高（一般是布袋除尘的3倍）、高温烟气性价比低、预处理要求高、烧结板不可逆、控制精细的缺点。

（2）治理烟气条件。烟气主要来源于铅锌精炼过程中产生的重金属蒸汽、重金属及其化合物的粉尘，烟气参数：烟温＜100℃、烟气量＜3000m3/h、烟尘粒径90%＜0.1μm、颗粒物最高浓度＜350mg/m3，供气条件：压力0.5MPa～0.6MPa的除水除油压缩空气。

（3）治理工艺流程。主要治理工艺系统分为两大部分，一是净化系统，包括CH1预处理器、CH2预处理器、CH3除尘主系统。二是调制稳定系统，包括烟气回料系统、喷雾系统、自动控制系统。

CH1预处理器高为15.85m，最大直径为1.2m，当含重金属烟气从底部进入时，含重金属烟气与预处理器中的雾化水逆向接触，烟气温度得到降低，同时雾化水形成一定的水蒸汽，增加含重金属颗粒物湿度；含重金属湿烟气继续上升，与上段喷入的悬浮粉尘高速接触、碰撞，在此期间，呈气溶胶状态的重金属逆向被大量悬浮的粉尘吸附，粒径增加；含重金属烟气在CH1预处理器上升过程中，由于预处理器直径比烟道直径大，烟气流速急速下降，较大粉尘在重大作用下沉降至预处理器底部，螺旋送至料斗中。

CH2预处理器为旋风除尘器，从CH1预处理器上部出来的含重金属烟气轴向进入CH2预处理器，烟气作高速旋转运动，在离心力的作用下，粒径＞5μm粉尘从气流中分离，捕集于旋风除尘器壁，在重力作用下沉降至底部，螺旋送至料斗中。

CH3除尘主系统为烧结板除尘器，从CH2预处理器出来的低浓度含重金属粉尘烟气，进入烧结板除尘器中，超细粒径的重金属粉尘，均被阻留在烧结板外表面的PTFE涂层上，洁净气流透过烧结板外表面经烧结板内腔进入净气室，在风机的作用下，从烟囱排出。

烟气回料系统主要作用是给CH1预处理输送混料粉尘。在初次运行时，需在回料斗中添加少量石灰粉，治理设施运行后，将各系统中收集下来的粉尘，通过料位自动控制返回一部份至回料斗中，参与CH1预处理器中的混合过程，多余的含重金属粉尘则返回铅锌冶炼料仓。

（4）关键工艺控制参数。①烧结板压差：需控制在2.5MPa以下，正常工作下压差为0.8MPa～1.0MPa。自动控制系统设有差压保护，当压差值达2.0MPa时，开始报警；当压差值达2.4MPa时，通过自动联动控制，强制停引风机。②烧结板烟气温度：需控制在80℃以下，正常工作下温度为30℃～45℃。自动控制系统设有温度保护，当烟气温度值达60℃时，自动增大喷雾水量，以降低烟气温度；当烟气温度值达70℃时，开始报警，同时CH3除尘主系统入口混风阀自动开启，强制补空气进行降温。

（5）运行效果。该治理技术应用后，铅锌火法冶炼烟气中重金属达到国家排放要求，排放烟气中铅＜2mg/m3、颗粒物＜6mg/m3、镉＜0.05mg/m3。

4 重金属治理技术的选择

第一重金属治理技术的选择以治理的气体特性、粉尘性质、粉尘粒径及企业所处区域相匹配。气体的温度、湿度、腐蚀性、可燃与爆炸性等都直接制约除尘治理技术的运用。如袋式除尘器不适用于粘结性、湿度高、气溶胶的气体，疏水性粉尘不宜采用湿式除尘器。铅锌冶炼行业冶炼烟气气体成份复杂，烟气中粉尘的粒径及分布和比电阻、气体可燃性及爆炸、重金属气溶胶等直接决定了重金属治理技术的去除效果和应用。

第二重金属治理工艺设计时应根据处理气体的粉尘浓度、处理风量和环保规定的排放要求，按生产过程的最大负荷量、产尘高峰区最大浓度、重金属粒径，设计除尘治理的过滤面积、反吹阀门控制区域、控制系统等。以实现重金属稳定达标排放。

5 结语

铅锌冶炼行业生产过程会持续产生有害人体健康的重金属烟气，因此，必须要选用先进的抑制、收集与净化等治理技术，清洁生产设备设施，进一步降低铅锌行业污染物的产生和排放，有效改善我国大气环境。