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鋁型材加工熔鑄煙塵淨化技術研究 ——以某鋁業公司工程為例

2020-08-28

鋁熔鑄溜槽擋板x小編【摘要】我國鋁型材行業最近幾年發展迅猛,無論是產量還是生產規模,都居有色金屬之首。但是,由於該行業的環境保護工作還相對落後,很大程度地製約了企業的發展擴大。鋁熔鑄用耐火預製件本文通過對鋁型材行業熔煉時產生的廢氣治理技術的分析,結合某鋁業有限公司相關的工程實例,得出一套有效的廢氣治理工藝技術,從而實現鋁型材行業高速發展和環境保護的相互統一。


隨著國民經濟建設的高速發展,國防、軍工現代化建設和科技進步的需要,各種鋁及鋁合金材料被為解決能源、環境和安全的基礎材料,被廣泛地應用在各相關領域,使鋁及鋁合金加工業進入了一個嶄新的高速發展時期。經過半個世紀的發展,目前我國已是全球的鋁擠壓材生產國、出口國與消費國。目前我國工業鋁型材的消耗量增幅明顯高於建築鋁型材,工業鋁型材將會成為我國鋁擠壓材產業的發展趨勢。鋁在熔鑄過程中產生大量廢氣煙塵,如不妥善治理,將會對環境造成很大汙染。本文結合某鋁業有限公司工程對鋁加工熔鑄過程中產生的煙塵收集、淨化處理進行了研究。


1 熔鑄煙塵產生及危害


鋁型材熔煉和鑄造工序主要是對鋁型材產品的合金成份進行調配,是保證鋁型材產品質量的關鍵步驟。鋁加工過程中,熔鋁爐為了熔化鋁錠等金屬材料需加熱到較高的溫度。因此,在原料投加熔解、除雜純化等過程中,熔鋁爐開爐時會逸出大量的含塵氣體。該含塵廢氣汙染物成份主要由熔化過程投加的原料成份確定。鋁型材生產企業的主要生產原料是鋁錠,為了提高產品某些特殊性能,一般還會向熔鋁爐加入少量的鎂、矽和稀土元素進行成份調整,此外,還會加入精煉劑(含有冰晶石Na3AlF6)和少量惰性氣體除去鋁熔體中的少量H2。因此,該含塵廢氣主要含有鋁、鎂等金屬顆粒物以及氟化物和一些稀土元素。這些汙染物微粒較小,部分以氣溶膠的形態產生。對於部分以廢鋁為主要生產原料的鋁型材生產企業來說,由於廢鋁表麵還含有鎳、錫、鉻和有機塗料等物質,這類企業熔鋁爐和搓灰爐產生的工藝廢氣中還含有鎳、錫、鉻等金屬和有機物質,汙染物成份更為複雜。為了有效地降低熔鋁爐工藝廢氣對環境的汙染,鋁型材生產企業一般在熔鋁爐等設備上方設置集氣罩,利用風機將該含塵廢氣引入袋式除塵器進行除塵處理[1]。對於那些以廢鋁為主要生產原料的鋁型材生產企業來說,控製入爐廢鋁的純度,盡量減少廢鋁中的雜質含量,是減少熔鋁過程汙染物的有效方法。熔鋁爐的煙塵特點是粉塵細而輕,粉塵排入大氣還會造成大氣汙染,某些有害氣體、液體或某些金屬元素都能吸附在粉塵上,隨著人的呼吸而被帶入肺部深處或粘附在支氣管的管壁上,引起或加重呼吸器官的各種疾病。另外,空氣中的粉塵還會降低大氣的能見度,生成的煙霧能減少到達地球表麵的太陽輻射能量。


2 熔鑄煙塵的治理


煙塵治理目的限度地使煙氣中的塵粒得到收集,使有害氣體轉化為無害的和穩定的物質,以達到相關的排放標準。對於鋁合金熔煉和搓灰時產生煙塵的治理,首先要從源頭進行控製,加強原材料的預處理和分類,盡量選用雜質較少的原材料和燃料,減少汙染物的產生量;二是盡量選用無汙染的添加劑;三是提高熔煉技術,減少廢物的產生量[2]。除塵是捕集、分離含塵氣流中的粉塵等固體顆粒物的技術,除塵器是用於捕集、分離懸浮於空氣或氣體中粉塵粒子的設備。除塵器的種類很多,一般根據主要除塵機理的不同可分為重力、慣性、離心、過濾、洗滌、靜電等六大類,具體分析對比如下:


2.1 重力除塵


重力除塵技術是利用粉塵顆粒的重力沉降作用而使粉塵與氣體分離的除塵技術。利用重力除塵是一種最古老最簡易的除塵方法。其主要優點是:1)結構簡單,維護容易;(2)阻力低,一般約為50-150Pa,主要是氣體入口和出口的壓力損失;(3)維護費用低,經久耐用;(4)可靠性優良,很少有故障。它的缺點是1)除塵效率低,一般隻有40%-50%,適用於捕集大於50μm粉塵粒子;(2)設備較龐大,適合處理中等氣量的常溫或高溫氣體,多作為多級除塵的預除塵使用。當塵量很大或粒度很粗時,對串聯使用的下一級除塵器會產生有害作用時,先使用重力除塵器預先淨化是特別有利的。


2.2 慣性除塵


慣性除塵技術是指借助擋板使氣流改變方向,利用氣流中塵粒的慣性力使之分離的技術。在慣性除塵器內,主要是使氣流急速轉向,或衝擊在擋板上再急速轉向,其中顆粒由於慣性效應,其運動軌跡就與氣流軌跡不一樣,從而使兩者獲得分離。氣流速度高,這種慣性效應就大,所以這類除塵器的體積可以大大減少,占地麵積也小,沒有活動部件,可用於高溫和高濃度粉塵場合,對細顆粒的分離效率比重力除塵器大為提高,可捕集到10μm的顆粒。慣性除塵器的阻力在600-1200Pa之間。慣性除塵器的主要缺點是磨損嚴重,從而影響其性能。


2.3 旋風除塵器


旋風除塵器的工作過程是當含塵氣體由切向進氣口進入旋風分離器時氣流將由直線運動變為圓周運動。旋轉氣流的絕大部分沿器壁自圓筒體呈螺旋形向下、朝錐體流動,通常稱此為外旋氣流,含塵氣體在旋轉過程中產生離心力,將相對密度大於氣體的塵粒甩向器壁。塵粒一旦與器壁接觸,便失去徑向慣性力而靠向下的動量和向下的重力沿壁麵下落,進入排灰管,旋轉下降的外旋氣體到達錐體時,因圓錐形的收縮而向除塵器中心靠攏。當氣流到達錐體下端某一位置時,即以同樣的旋轉力方向從旋風分離器中部,由下反轉向上,繼續做螺旋性流動,即內旋氣流。最後淨化氣體經排氣管排出管外,一部分未被捕集的塵粒也由此排出。旋風除塵器的優點是結構簡單,造價便宜,體積小,無運行部件,操作維修方便,壓力損失中等,動力消耗不大;缺點是除塵效率不高,對於流量變化大的含塵氣體性能較差。旋風除塵器可以單獨使用,也可以作多級除塵係統的預除塵之用。

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