§ 3. Пылеулавливание при производстве сурьмы

Основными источниками пыле- и газовыделений на сурьмяных заводах являются плавильные и рафинировочные отражательные печи. Значительная летучесть сурьмы и ее соединений вызывает унос с отходящими газами печей 800—900 °С большого количества возгонной пыли, составляющего 5—30 % количества получаемого металла. Отходящие газы отражательных печей содержат, %: 6,2—7,5 СО₂; 0,05—0,1 СО; 11—14 О₂; 0,005— 0,08 SO₃; 0,15—0,20 SO₂.

Количество отходящих газов составляет 2—3 тыс. м³/ч. Концентрация пыли в газах составляет в среднем 8—10 г/см³. Пыль отражательных печей весьма богата сурьмой и имеет следующий химический состав, %: 65—70 Sb; 0,15—0,20 Zn; 0,07—0,30 Fe; 0,1—0,12 Sn; 0,9—9,4 As; 1,55—2,0 S_oбщ; 0,002 Bi; 0,02—0,07 Cd. Средний размер частиц пыли 0,75 — 1,0 мкм; плотность 4,3—4,9 г/см³.

По выходе из печей газ температурой 800—900 °С поступает обычно в пылевые камеры для предварительного осаждения наиболее крупной пыли. Далее газы направляют, как правило, в полые скрубберы для охлаждения до 180—200 °С и влажнения до 45—50 °С относительной влажности. После такой подготовки газ направляют в аппараты очистки (рис.34.3).

Рис. 34.3. Схемы очистки газов отражательных печей, применяемые при производстве сурьмы. 1 — печь; 2 — осадительная камера; 3 — скруббер; 4 — электрофильтр; 5 — труба Вентури; 6 — каплеуловитель; 7 — рукавный фильтр; 8 — дымосос; 9 — дымовая труба

На большинстве сурьмяных заводов в качестве аппаратов тонкой очистки используют сухие электрофильтры (рис. 34.3, а), хорошую работу которых должно обеспечивать кондиционирующее действие серного ангидрида, присутствующего в газах. Однако, как показала практика, сурьмяная пыль улавливается в сухих электрофильтрах недостаточно полно и только при снижении температуры газов до 80 °С они начинают работать удовлетворительно.

В то же время присутствие в газах сернистых соединений повышает температуру точки росы дымовых газов, вследствие чего начинается активная коррозия оборудования и трубопроводов. Таким образом, эксплуатация сухих электрофильтров при улавливании сурьмяной пыли .связана с определенными трудностями. Поэтому на некоторых отечественных сурьмяных заводах для очистки газов применяют скрубберы Вентури (рис. 34.3,6), работающие со скоростями газов в горловине 70 — 80 м/с при удельном расходе орошающей жидкости до 3— 3,5 дм³/м³. Во избежание коррозии все элементы газового тракта пыли выполняют из антикоррозионных материалов или снабжают антикоррозионными покрытиями. Для улавливания оксида сурьмы (III) применяют также рукавные фильтры (рис. 34.3, в).'

§ 4. Очистка газов при производстве ртути

Обычная технологическая схема переработки ртутной руды включает дробление руды до кусков 50—70 мм, обжиг их во вращающихся трубчатых печах, очистку отходящих газов в пылевой камере и циклоне или батарейном циклоне и конденсацию паров ртути в конденсаторе (рис. 34.4, а).

Рис. 34.4. Схемы очистки газов при производстве ртути: а — улавливание пыли обжиговых трубчатых печей; б — то же, обжиговых печей КС. 1 — печь; 2 — циклон; 3 — группа циклонов; 4 — электрофильтр; 5 — вентилятор; 6 — осадительная камера

Отходящие из трубчатой печи газы содержат пары воды и ртути, рудную пыль и продукты сгорания топлива. Количество пыли, уносимое печными газами, составляет 2—7 % массы перерабатываемой руды; запыленность газа 68—80 г/м³. Пыль, осажденная в циклонах, состоит в основном из оксида кремния; количество ртути не превышает 0,03—0,04 %. Дисперсный состав пыли, уловленной в циклоне, характеризуется следующими данными:

Фракция, мкм	<5	5—10	10—20	20—30	30—40	40—50	>50
Содержание, %	14,6	18,3	25,2	14,2	11,0	9,4	7,3

Обработка этих данных показывает, что d_m = 17 мкм при σ_ч = 2,9.

Пылевые камеры и циклоны улавливают в основном крупную пыль, поэтому запыленность газа после циклонов составляет 4—12 г/м³. В связи с этим в конденсатор поступает большое количество пыли, вследствие чего образуется много ступпы, бедной по содержанию металлической ртути, дальнейшая переработка которой затруднена. Поэтому возникает настоятельная необходимость в тонкой очистке от пыли газов, идущих на конденсацию.

При испытании батарейных циклонов получены следующие результаты:

Скорость в поперечном сечении, м/с . . . Температура газов перед циклоном, °С . Гидравлическое сопротивление, Па . . . . Концентрация пыли, г/м3: до циклона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . после циклона . . . . . . . . . . . . . . . . . . Средний размер частиц пыли, мкм: до циклона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . после циклона . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5,5 315 800 68 4,4 3,75 1,8

Направляющие аппараты циклонных элементов типа «винт» изнашивались абразивной пылью в течение 12—18 дней. Замена батарейных циклонов группами из шести циклонов типа ЦН-15 диаметром 400 мм увеличила срок службы в 6—8 раз и снизила выходную концентрацию пыли до 3,25 г/м³. Полученные после реконструкции результаты также не удовлетворяют предъявляемым требованиям.

Исследование электрических свойств пылей ртутного производства показало их высокое электрическое сопротивление, которое при 220 °С составляет 2·10¹²—2·10¹³ Ом·см. Это затрудняет применение для очистки газов электрофильтров из-за образования режима обратной короны. Однако проведенные испытания опытного электрофильтра показали, что при температуре газа 300—350°С удельное электрическое сопротивление пыли снижается до 11¹¹ Ом·см и в этих условиях работа электрофильтра протекает удовлетворительно (при скорости газа 0,5 м/с степень очистки 97—98 %). Пыль из электрофильтров содержит 40—50 % SiO₂ и 20—30 % А1₂О₃. При нормальном режиме работы печей содержание ртути в пыли невелико однако при расстройстве хода печи оно может достигать 8—10%. Внедрение электрофильтров на ртутных заводах позволит сократить объем перерабатываемой ступпы в 2,5— 4 раза и повысить степень извлечения металлической ртути.

В последние годы распространяется применение обжига ртутных руд в печах КС. Ввиду того что вынос пыли из этих печей — 20 % обжигаемой руды, качество пылеулавливания должно быть повышено. На одном из заводов внедрена и работает следующая схема пылеулавливания, представленная на рис. 34.4, б. В качестве аппаратов грубой очистки на каждой линии установлены циклоны типа ЦН-24 и группа из шести циклонов типа ЦН-15. Далее газ вентиляторами подают в сухие многопольные горизонтальные электрофильтры типа ОГ-4-16. Вследствие малых разрежений или давлений в электрофильтре сокращаются присос, скорости и потери ртути с уходящими газами. После электрофильтров очищенные от пыли газы направляют в конденсатор.

Контрольные вопросы

1. Схемы, применяемые для очистки газов при производстве никеля.

2. Как обеспыливают газы на оловянных заводах?

3. Способы очистки газов при производстве сурьмы.

4. Как очищают газы при производстве ртути?

Глава 35

ОЧИСТКА ГАЗОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ГЛИНОЗЕМА

И ЛЕГКИХ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

При производстве легких цветных металлов отходящие газы технологических аппаратов содержат, как правило, вредные газообразные примеси: фтористый водород, хлористый водород, оксид углерода, сернистые соединения и т.п. Поэтому наряду с обеспыливанием приходится решать вопросы химической очистки газов, связанной с освобождением их от указанных примесей.

§ 1. Обеспыливание газов при производстве глинозема

Основным видом сырья для получения глинозема являются бокситы, иногда нефелины и алуниты. Для получения глинозема наиболее распространены кальцинация и спекание. Во всех случаях производство глинозема связано с образованием больших объемов сильно запыленных газов (табл. 35.1).

Таблица 35.1. Количество и запыленность газов, образующихся в печах пои производстве глинозема

Печи	Объем газов от одного агрегата, тыс. м3/ч	Темпера-тура газов, оС	Концентра-ция пыли в газе перед пылеуло-вителем, г/м3	Средне- медиан-ный диаметр dm, мкм	Стандарт-ное откло-нение σч
Кальцинации	10—72	280—340	200—700	3,6	2,06
Спекания	100—200	300	40—150	8,0	4,7
Трубчатые (при нефелине)	400	300	30—80	-	-
Шахтные для обжига извести	40	—	5	29	-

Вследствие очень высокой концентрации пыли в газе во всех случаях требуется ступенчатая очистка газов. Наиболее распространены схемы очистки, показанные на рис. 35.1.

Рис. 35.1. Схемы очистки газов, применяемые при производстве глинозема: 1 — печь; 2 — батарейный циклон; 3 — полый скруббер; 4 — сухой электрофильтр; 5 — мокрый электрофильтр; 6 — вентилятор; 7 — дымовая труба; 8 — выходная камера печи; 9 — насадочный скруббер

Печи кальцинации. Из холодной головки печи пылесборником, работающим как пылеосадительная камера, газ на­правляют в две пары последовательно установленных батарейных циклонов. Первая пара имеет элементы диаметром 250, вторая 150 мм. Общая степень очистки в таких установках 95—96%. Концентрация пыли за батарейными циклонами колеблется в пределах 12—25 г/м³ и зависит от начальной запыленности газа. Обычно батарейные циклоны устанавливают над печами и уловленная в них пыль самотеком возвращается в печь.

Тонкую очистку газов печей кальцинации осуществляют в сухих электрофильтрах (рис. 35.1, а). Применяют как вертикальные, так и горизонтальные пластинчатые секционные электрофильтры, работающие при скорости газов в активной зоне 1,0—1,2 м/с. Электроды отряхивают с помощью ударно-молоткового механизма.

Горизонтальные электрофильтры выполняют трех-, четырехпольными. Уловленную в электрофильтрах пыль возвращают в печь низконапорным пневматическим транспортом. Общая эффективность работы такой установки очень высокая: при начальной концентрации пыли 700 г/м³ конечная составляет <0,1 г/м³.

Возможна и мокрая очистка газов печей кальцинации (рис. 35.1, б). На одном из заводов после батарейных циклонов установлен скруббер, промываемый жидкостью, циркулирующей по замкнутому контуру. После достижения заданной концентрации (400 г/дм³) пульпу фильтруют и полученный кек, содержащий глинозем, возвращают в печь; конечная концентрация пыли 0,2 г/м³.

Наличие водного хозяйства и установок фильтрации пульпы значительно удорожает установку и усложняет ее эксплуатацию.

Печи спекания. Газы печей спекания после предварительной очистки в циклоне или батарейном циклоне направляют в сухой горизонтальный четырехпольный электрофильтр (рис. 35.1, е). При скорости газа в активной зоне электрофильтра 1,2—1,3 м/с степень очистки составляет 99—99,9 %, а концентрация пыли в очищенном газе 0,1—0,2 г/м³.

Иногда часть очищенных газов печей спекания используют для карбонизации. Для дополнительной очистки этих газов их пропускают через скруббер-холодильник, орошаемый проточной водой, после чего направляют в мокрый трубчатый или пластинчатый электрофильтр (рис. 35.1, г). Электрофильтры работают, как правило, весьма эффективно и очищают газ до конечной запыленности 0,02—0,05 г/м³.

На заводах, перерабатывающих нефелин, основным источником пыле_; и газовыделений являются трубчатые печи. Газы этих печей обычно очищают сначала в пылеосадительных камерах, а затем в горизонтальных четырехпольных сухих электрофильтрах. При средней температуре газов в электрофильтре 260—280 °С и скорости их в активной зоне 1,0—1,2 м/с эффективность улавливания пыли достаточно высокая (~ 98%), но и запыленность очищенных газов также значительна и находится в пределах 1—1,5 г/м³.

Газы известково-обжигательных печей очищают сначала в циклонах, а затем в горизонтальных четырехпольных электрофильтрах. При применении этой схемы запыленность очищенных газов не превышает 0,2 г/м³.