冶煉煙氣制酸凈化系統水玻璃輸送改進實踐

王海艦，黃海麗

（金川集團股份有限公司，甘肅金昌 737100）

有色冶煉煙氣中除含有氮氣、二氧化硫、氧氣外，還含有金屬氧化物礦塵、氟化氫、三氧化硫等有害雜質。煙氣中的氟化氫易溶于水，形成的氫氟酸是一種腐蝕性很強的酸，會對冶煉煙氣制酸裝置凈化系統的玻璃鋼設備和管道、干吸塔的瓷環及內襯瓷磚等含硅材料，以及稀酸泵泵軸、濃酸泵泵殼和泵體等高硅不銹鋼材質的設備造成腐蝕[1]41，還會對以硅藻土為載體的釩催化劑產生危害，使釩催化劑外觀變成淺灰色或結硬殼，甚至會使催化劑顆粒互相粘結成塊，活性嚴重下降。使催化劑粉化、減重，增加轉化器阻力，降低轉化率。由于煙氣中缺少Mg2+、Ca2+等固氟離子，不能在煙氣的傳輸過程中將氟化氫固化進而通過除塵系統除去，因此只能在凈化工序將氟化氫除去。

1 除氟原理

考慮到處理成本和工藝穩定性等因素，目前國內部分企業采用鈣基固氟劑如石灰乳一次性中和法固氟，該方法有大量的沉渣產生，處理成本很高，易對環境造成二次污染。與鈣基固氟劑相比，用硅基材料作固氟劑，可以大幅度減少沉渣。水玻璃、石英石及玻璃纖維等由于含有硅組分，可以和氟離子結合生成氟硅酸鈉沉淀，達到去除氟的目的。而且硅基材料不與銅、砷等成分反應，沉渣數量較少，也不會生成二次污染物。

在煙氣凈化工序固氟的過程，即是將氫氟酸轉化為氟硅酸或氟硅酸鹽的過程。某冶煉廠采用水玻璃（偏硅酸鈉）固氟工藝處理煙氣中的氟化氫。水玻璃的主要成分為SiO2，具有較高的活性，其反應原理[1]43如下：

H2SiF6是一個很穩定的多元絡合酸，因此只要在煙氣凈化工序加入足夠量的水玻璃，就可以使氟濃度降低[2]。

2 水玻璃除氟存在的問題

水玻璃[Na2O·xSiO2·yH2O]式中的系數x稱為水玻璃模數。在水玻璃的配制過程中，為節省水玻璃的用量，以采用高模數的水玻璃為宜，但水玻璃模數越大，SiO2含量越高，配制的水玻璃溶液黏度越大。將配制好的水玻璃溶液輸送至水玻璃儲罐，再通過輸送泵輸送至煙氣凈化工序。在輸送過程中，由于水玻璃黏性較大，且易出現靜止沉積現象，在生產系統停車檢修期間，輸送管道內的水玻璃無法排放干凈，管道內壁附著的水玻璃出現結晶，使管道內徑逐漸縮小，直至管道難以疏通，只能更換輸送管道，造成檢修勞動量和成本增加。

3 解決措施及效果

針對水玻璃容易堵塞管道的問題，在水玻璃的配制管道及輸送泵出口管道上新增彎管狀的氮氣管道，并在氮氣管道上安裝自動閥和逆止閥。

自動閥與水玻璃配制泵及輸送泵出口壓力聯鎖，在水玻璃暫停輸送、系統停車檢修期間，自動閥開啟，向水玻璃輸送管道內通入氮氣，常規輸送泵出口的壓力約為0.2 MPa，生產所用氮氣的壓力約為0.6 MPa。因氮氣氣流以射流形式流出，與水玻璃輸送方向保持一致，氮氣壓力較大，可將管道內沉積的水玻璃吹掃干凈，避免水玻璃附著結晶堵塞管道。安裝逆止閥的目的是為了防止水玻璃輸送泵在開啟的狀態下，自動閥故障而使水玻璃進入氮氣管道。

水玻璃輸送流程見圖1，彎管狀氮氣管道示意見圖2。

圖1 水玻璃輸送流程

圖2 彎管狀氮氣管道示意

通過對水玻璃輸送管道進行改造，利用氮氣對水玻璃進行吹掃，在暫停輸送水玻璃或生產系統停車檢修期間，能夠將管道內的水玻璃吹掃干凈，徹底解決了管道內壁結晶導致管道堵塞的問題。生產系統不用頻繁更換水玻璃輸送管道，降低了生產成本，大大減少了操作人員更換管道的勞動強度。生產系統能夠有效、穩定地處理煙氣中的氟化氫，對系統后續的凈化、干吸、轉化工序的設備設施及催化劑都起到了很好的保護作用，降低了生產系統的故障率。

4 結語

該冶煉廠采用氮氣吹掃水玻璃輸送管道的方式，有效解決了冶煉煙氣制酸裝置凈化系統水玻璃輸送管道頻繁堵塞，影響生產系統穩定運行的問題，為輸送黏度較大的溶液提供了一種借鑒方法。