【正文】 節(jié)約大量的工業(yè)用水，同時(shí)節(jié)約大量冷卻水輸送所消耗的電力。 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 根據(jù)制造方法不同分為：鑄造銅水套和銅板水套 鑄造銅水套 優(yōu)點(diǎn)：（ 1）制造過(guò)程簡(jiǎn)單；（ 2）可制造形狀復(fù)雜、水路復(fù)雜的水套；（ 3）可以制造換熱面積的水套（ 4）制造水套不需要加工精度高的機(jī)械設(shè)備。 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 冶金爐上使用的水套主要指鋼板水套、鋼管水套、鑄銅水套和軋制銅板鉆孔水套。 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 輻射換熱器通常有兩種形式即： 環(huán)縫式和管組式 。 適用于熱流體溫度高于 1000176。 煙道式換熱器： 工業(yè)爐換熱器多用煙道式。 。 循環(huán)系統(tǒng)的選擇 原則：操作方便，一般由四種 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 空氣換熱器 特點(diǎn)：是氣 氣換熱器，間接換熱方式。 汽化冷卻裝置一般為自然循環(huán)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單。 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 舉例：自然循環(huán)的循環(huán)原理。 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 余熱鍋爐的構(gòu)造 從爐型上分類：鍋殼式余熱鍋爐和水管式余熱鍋爐。 主要是 冶金爐的水套排污水、余熱鍋爐的排污水、鍋爐軟化制備的排污水，金屬鑄錠或產(chǎn)品熔鑄時(shí)的冷卻排水。 水淬渣作為造船廠船舶維修時(shí)噴砂除銹用的載體。 浸出渣：含有少量重金屬元素和酸根離子。采取不同方式堆放。其含量占爐渣總量的 85%90%。 冶金過(guò)程產(chǎn)生的廢渣 火法冶金過(guò)程產(chǎn)生的爐渣 來(lái)源：礦石、熔劑和燃料灰分中的造渣成分。 一般進(jìn)行降溫處理，對(duì)于煙氣量較小又不能制酸的煙氣可冷空氣降溫。 ：焙燒 —浸出 —凈液 —電解 有毒組分分布規(guī)律見(jiàn)表 12 高溫?zé)煔獾姆蹓m的捕集：冷卻降溫，針對(duì)不同粉塵的物理化學(xué)性質(zhì)采取不同類型的方法和設(shè)備進(jìn)行捕集除塵，如沉降室、旋渦收塵器、袋式除塵器、靜電除塵器等。 冶金原料中有毒組分存在的形態(tài)及危害途徑。 （ 3）積極發(fā)展再生有色金屬產(chǎn)業(yè) 冶金三廢：廢氣、廢水、廢渣 具體指排放的固體廢物、煙塵、粉塵、二氧化硫、 含重金屬?gòu)U水等有害物。 我國(guó)有色冶金行業(yè)自身問(wèn)題存在： 是資源消耗型行業(yè)，目前的特點(diǎn)是：投入多產(chǎn)出少，經(jīng)濟(jì)效益低，技術(shù)進(jìn)步緩慢，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題較多。（ 3）開(kāi)發(fā)低品位油氣資源和非常規(guī)油氣資源。 所有的物質(zhì)和能源要能在這個(gè)不斷進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)循環(huán)中得到合理和持久的利用，以把經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響降低到盡可能小的程度。 在這種經(jīng)濟(jì)中，人們高強(qiáng)度地把地球上的物質(zhì)和能源提取出來(lái)，然后又把污染和廢物大量地排放到水系、空氣和土壤中，對(duì)資源的利用是粗放的和一次性的，通過(guò)把資源持續(xù)不斷地變成為廢物來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的數(shù)量型增長(zhǎng)。國(guó)家高度重視循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 重金屬冶金工廠環(huán)境保護(hù) 冶金工廠 “ 三廢 ” 治理 2021年 3月 1 重金屬冶金工廠環(huán)境保護(hù)工程概論 課程前言 一、循環(huán)經(jīng)濟(jì) 是近年來(lái)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家興起的一種新經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。 所謂循環(huán)經(jīng)濟(jì)，本質(zhì)上是一種生態(tài)經(jīng)濟(jì)，它要求運(yùn)用生態(tài)學(xué)規(guī)律而不是機(jī)械論規(guī)律來(lái)指導(dǎo)人類社會(huì)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。 1 重金屬冶金工廠環(huán)境保護(hù)工程概論 （ 2）循環(huán)經(jīng)濟(jì) 與傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)相比，循環(huán)經(jīng)濟(jì)的不同之處在于，循環(huán)經(jīng)濟(jì)倡導(dǎo)的是一種與環(huán)境和諧的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。 循環(huán)經(jīng)濟(jì)的本質(zhì)是生態(tài)經(jīng)濟(jì)。（ 4）提高礦產(chǎn)資源的開(kāi)采和回收利用率。必須實(shí)施循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式。 冶金行業(yè) “ 三廢 ” 雙重性。在原料中以化合物存在。 按粉塵的形成來(lái)源分為機(jī)械塵和揮發(fā)塵。 對(duì)于大中型工廠的冶煉高溫?zé)煔庖话悴捎糜酂徨仩t回收余熱降至 350度左右送電收塵處理。 是各種氧化物的共熔體。 冶金過(guò)程產(chǎn)生的廢渣 有色冶金工廠的爐渣一般為水淬渣，少量為熔渣塊。不含有色金屬和砷的熔渣可以和水溶渣一起在水淬渣場(chǎng)堆放，對(duì)于含有有色金屬和砷的熔渣必須在庫(kù)存內(nèi)堆放。 沉淀渣：含有重金屬的石膏渣。 濕法煉鋅廢渣 三類： （ 1）濕法冶金過(guò)程產(chǎn)生的污水 （ 2）硫酸凈化工序的酸性污水 （ 3）火法冶金過(guò)程設(shè)備（包括余熱回收系統(tǒng)）冷卻水外排污水 。（包括設(shè)備余熱回收系統(tǒng)）冷卻水 一般有酸性污水和含重金屬離子污水兩種污水處理設(shè)施。 水管式余熱鍋爐特點(diǎn)： 余熱鍋爐的基本組成部分。 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 10。 汽化冷卻循環(huán)方式與循環(huán)系統(tǒng)的選擇 汽化冷卻循環(huán)方式的選擇 分為 自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán) 。高換熱效率、體積小、造價(jià)低、使用壽命長(zhǎng)。 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 鋼管換熱器按形狀不同可分為 直形管、 U形管、S形管以及套管形換熱器。無(wú)外殼預(yù)熱空氣在管內(nèi)流動(dòng)，煙氣在管外流動(dòng)。 ，冷介質(zhì)加熱溫度高于 600176。 環(huán)縫式換熱器： 有單面加熱和雙面加熱兩種。 蛇形鋼管水套 由鋼管彎制蛇形鋼管式水套。目前使用普遍。 （ 3）汽化冷卻使用的軟化水，水套不易產(chǎn)生水垢，減少冷卻元件的燒壞的可能性，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。 是以自然對(duì)流方式帶走高溫?zé)煔夤鼙跓崃康睦鋮s設(shè)備，又稱為表面冷卻器。 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 表面淋水冷卻器是在設(shè)備或管道外表面淋水進(jìn)行冷卻煙氣的設(shè)備。 干式運(yùn)行：噴入水完全蒸發(fā)，沒(méi)有泥漿及其引起的腐蝕。 3 冶煉煙氣收塵 方法 重金屬火法冶煉工廠產(chǎn)生大量的含塵煙氣成分 冶煉煙氣收塵 從火法冶煉過(guò)程的含塵煙氣中分離回收煙塵。 原理 : 借助重力使含塵氣流中塵粒自然沉降并使其與氣體分離的收塵設(shè)備。 慣性收塵器分為：碰撞式和回轉(zhuǎn)式兩類。達(dá)到圓錐體的氣流以同樣的旋轉(zhuǎn)方向從旋風(fēng)收塵器中由下至上，繼續(xù)作螺旋形流動(dòng)，即內(nèi)旋氣體，凈化氣體由排氣管排除器外，一部分未被捕集的塵粒也排除管外。廣泛用于各工業(yè)部分。 由于熱灰流動(dòng)性好，在排灰口嚴(yán)禁燙傷 在收塵器內(nèi)，由于氣體溫度較高，流速快，對(duì)器壁和進(jìn)口處磨損比較嚴(yán)重。 整個(gè)過(guò)程包括篩分、慣性碰撞、攔截、擴(kuò)散、靜電及重力作用。 按濾袋形狀分： 圓袋、扁袋和異形袋 按濾袋的濾塵方向分：內(nèi)濾式和外濾式。勞動(dòng)條件好，自動(dòng)化水平高等優(yōu)點(diǎn)。在電極上放電，使灰塵變?yōu)橹行裕^大部分粉塵沉集于集塵極，少部分粉塵沉集于電暈極上，沉集于電極上的粉塵經(jīng)振打定期被清除。 （ 4）氣流含塵濃度過(guò)大，降低收塵效率。 （ 2）煙塵一定的粘附性可使微細(xì)粉粒凝聚增大，對(duì)收塵有利，粘附性過(guò)強(qiáng)，易集結(jié)在電極上，不宜打下，使收塵效率降低。 電收塵器的本體結(jié)構(gòu) 電極和氣流分布裝置。 煙氣分布板： 電收塵器入口設(shè)置。 3 冶煉煙氣收塵 電極清灰裝置： 及時(shí)清除集塵極和電暈極上的灰塵，電極清灰分干式和濕式兩種。 干式清灰：采用振打方式使粉塵以干燥的方式振落。 常用的是按清灰方式分類： 灰分干式和濕式兩種。 ）、中溫（煙氣溫度 150176。 ）電收塵器。 。 3 冶煉煙氣收塵 6濕式收塵器 ? 濕式收塵是一種利用水（或其他液體）與含塵氣體相互接觸，伴隨有熱、質(zhì)的傳遞，依靠水滴和塵粒的慣性碰撞及其他作用，把塵粒從煙氣流中分離出來(lái)的技術(shù)。 3 冶煉煙氣收塵 與過(guò)濾式收塵器相同，當(dāng)含塵氣體與液珠、液網(wǎng)或液層相遇時(shí)，即被捕捉，收塵靠慣性碰撞、粘附、擴(kuò)散等作用，來(lái)完成收塵過(guò)程。 3 冶煉煙氣收塵 ? 具有一定進(jìn)口速度的含塵氣體進(jìn)入進(jìn)氣管，經(jīng)噴頭以較高速度噴出，對(duì)水層產(chǎn)生沖擊作用，改變含塵氣流的運(yùn)動(dòng)方向，而塵粒由于慣性機(jī)械按原來(lái)方向運(yùn)動(dòng)，與水粘附后便沉留在水中。是一種高效的收塵器。 ? 特點(diǎn)：效率高大 99%，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低維護(hù)管理簡(jiǎn)單。較大塵粒預(yù)先在篩板上底面被液體捕集，細(xì)的塵粒進(jìn)入泡沫層中，絕大部分在泡沫層中被除去。 ? 凈化工序的主要設(shè)備是洗滌設(shè)備，除霧設(shè)備和除熱設(shè)備。 冶煉煙氣制酸 ? 酸洗凈化工序流程： ? 兩塔兩電凈化流程 ? 250280176。 冶煉煙氣制酸 ? ? 冷卻塔 ? 空塔，凈化工序第一級(jí)洗滌設(shè)備。塔底采用樹(shù)脂砂漿填成斜底結(jié)構(gòu)，上覆蓋玻璃鋼覆蓋層，斜底結(jié)構(gòu)減少酸泥沉積。 ? 按材質(zhì)分：鉛制、塑料制和導(dǎo)電玻璃鋼制三種 ? 按沉淀極形狀分：管式、板式和蜂窩式三種。 ? 電霧進(jìn)口氣溫： 42 176。同時(shí)進(jìn)行 SO2氧化和 SO3分解反應(yīng)。 冶煉煙氣制酸 ? 二、 二氧化硫氣體轉(zhuǎn)化時(shí)的溫度、壓力及起始成分效應(yīng) ? SO2轉(zhuǎn)化反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，降低溫度會(huì)使平衡轉(zhuǎn)化率提高。 之間。 冶煉煙氣制酸 ? SO2轉(zhuǎn)化時(shí)的壓力效應(yīng) ? 體積縮小的反應(yīng)，壓力 ↑→ 平衡轉(zhuǎn)化率 ↑ 。提高轉(zhuǎn)化率。 ? 在反應(yīng)壓力和反應(yīng)物濃度一定情況下， 提高反應(yīng)速度的兩個(gè)辦法： ? 一是提高反應(yīng)溫度，使反應(yīng)物分子能量提高，加快反應(yīng)速度 ? 二是采用觸媒。 ? （ 2）觸媒表面的活性中心吸附 SO2分子。需要加入一定量的堿金屬鹽。一般采用硅藻土或硅膠。 ? 觸媒的耐熱溫度：觸媒活性溫度的上限 ? ? 多相催化過(guò)程。一般說(shuō)來(lái)，這種顏色是無(wú)害的。 冶煉煙氣制酸 ? 3）觸媒表面呈白色 ? 進(jìn)入轉(zhuǎn)化器中氣體中含砷量過(guò)高，含有的四氟化硅和水汽量過(guò)高，觸媒局部過(guò)熱而發(fā)白。V2O5復(fù)鹽，呈黑色。V2O5 復(fù)鹽 (黑色 )，與第一種情況相同。 冶煉煙氣制酸 ? 5）觸媒表面呈發(fā)亮的紫黑色 ? 當(dāng)大量硫蒸氣在觸媒表面燃燒，溫度超過(guò) 800℃ ，V2O5被還原成 V2O3，同時(shí)觸媒中的硫酸鉀和硫酸鈉分解成氧化鉀和氧化鈉并與載體中的二氧化硅熔融成為 Na2SiO3 冶煉煙氣制酸 ? 觸媒性能對(duì)于 SO2轉(zhuǎn)化反應(yīng)起著關(guān)鍵作用，因此在觸媒的使用和維護(hù)中要注意解決一些問(wèn)題，防止對(duì)觸媒造成不必要的損壞。 冶煉煙氣制酸 ? 3）新觸媒開(kāi)車通氣時(shí)要進(jìn)行 “ 硫化飽和 ” 防止超溫 觸媒在制造過(guò)程中雖已經(jīng)過(guò)二氧化硫預(yù)飽和，用于工業(yè)生產(chǎn)不會(huì)因氧化鉀和三氧化硫作用生成硫酸鉀而產(chǎn)生大量的中和熱，但是在轉(zhuǎn)化開(kāi)車時(shí)，當(dāng)溫度達(dá)到 400℃ 以上，通入二氧化硫氣體時(shí)，觸媒層溫度總要突躍一下。 冶煉煙氣制酸 ? 4）不輕易提高進(jìn)氣溫度 ? 操作溫度越高，觸媒活性衰退越快，升溫操作一段時(shí)間后即使再降低溫度操作，其活性也無(wú)法恢復(fù)到原有的水平。第一段上部溫度較低，每次篩換觸媒后，在第一段表面應(yīng)補(bǔ)放一層新觸媒 (約占一段量的四分之一 )作引燃之用。粉化程度除與觸媒的質(zhì)量有關(guān)外，還與氣體中氟化氫的含量和氣體通過(guò)觸媒層的流速有關(guān)?；蛘哒f(shuō)一定量的觸媒，在最適宜溫度下，觸媒的生產(chǎn)能力最高。這就是說(shuō)，若要使轉(zhuǎn)化過(guò)程進(jìn)行最快，就應(yīng)該在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，隨著轉(zhuǎn)化率上升，把反應(yīng)溫度按照最適宜溫度逐步降下來(lái)。 冶煉煙氣制酸 這樣做，從反應(yīng)段局部來(lái)看是升溫，但從整個(gè)反應(yīng)過(guò)程總體看則是按著最適宜溫度的要求逐步把反應(yīng)溫度降下來(lái)，雖然不是完全按照最適宜溫度在進(jìn)行，但卻接近最適宜溫度的變化要求。 ? 理論上當(dāng)段數(shù)無(wú)限增多時(shí)，反應(yīng)過(guò)程的變化就會(huì)沿最適宜溫度曲線進(jìn)行。 冶煉煙氣制酸 ? 第一類：利用熱的轉(zhuǎn)化氣與冷的煙氣進(jìn)行熱交換，達(dá)到既冷卻轉(zhuǎn)化氣又加熱煙氣的目，這類流程通稱間接換熱式。 冶煉煙氣制酸 ? (2)觸媒層內(nèi)的絕熱溫升和第一段進(jìn)口溫度 ? 從表 4—6中的最適宜溫度變化的趨勢(shì)可以看出，當(dāng)轉(zhuǎn)化率低到一定程度時(shí)，最適宜溫度將會(huì)上升至超過(guò)觸媒的耐熱溫度 (600℃ )。 冶煉煙氣制酸 ? 煙氣在觸媒層里反應(yīng)放出的熱量沒(méi)有移走，這部分熱量全部用于加熱觸媒和反應(yīng)氣體本身。絕熱溫升也就是指轉(zhuǎn)化器在沒(méi)有散熱損失 (轉(zhuǎn)化器外壁保溫 )的情況下的溫升。偏低多少，與轉(zhuǎn)化器保溫情況和工廠所在地區(qū)氣候條件有關(guān)。 冶煉煙氣制酸 ? 2）轉(zhuǎn)化反應(yīng)的進(jìn)氣 SO2濃度 ? 進(jìn)入轉(zhuǎn)化器的最適宜二氧化硫濃度是根據(jù)經(jīng)濟(jì)比較的結(jié)果來(lái)確定的。這兩個(gè)因素的影響在不同煙氣濃度條件下，作用大小不同?，F(xiàn)在，隨著富氧冶煉工藝的推廣，煙氣 SO2濃度可以高