จะควบคุมฝุ่นในการถลุงโลหะที่ไม่ใช่เหล็กได้อย่างไร

คำตอบโดยตรง: รวมการจับแหล่งกำเนิด การกรองฝุ่น และการบำบัดก๊าซไอเสีย

ฝุ่นจากการถลุงโลหะที่ไม่ใช่เหล็กจะถูกควบคุมโดยการทำงานร่วมกันสามชั้น โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ชิ้นเดียว: การจับแบบปิดผนึกหรือแบบมีฝาปิดที่เตาเผา คอนเวอร์เตอร์ และจุดต๊าป; ก กรองฝุ่น ขนาดสำหรับขนาดอนุภาคที่ละเอียดมากซึ่งควันโลหะผลิต และขั้นตอนการบำบัดก๊าซไอเสียที่จะกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ก๊าซกรด และไอโลหะหนักที่ตกค้างซึ่งตัวกรองฝุ่นไม่ได้ออกแบบมาเพื่อดักจับ

เมื่อทั้งสามชั้นได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมให้เป็นระบบเดียว ก๊าซนอกที่ผ่านการบำบัดแล้วก็สามารถทำให้อนุภาคมีความเข้มข้นได้ ต่ำกว่า 10 มก. ต่อลูกบาศก์เมตรปกติ โดยมีประสิทธิภาพในการดักจับโดยรวมสำหรับควันถลุงระดับต่ำกว่าไมครอนโดยทั่วไปเกินกว่า 99 เปอร์เซ็นต์ . การละทิ้งขั้นตอนการบำบัดก๊าซไอเสีย แม้ว่าจะมีตัวกรองฝุ่นที่ดีเยี่ยม แต่ก็ยังทิ้งมลพิษที่เป็นก๊าซและไอไว้ในปล่อง ซึ่งการควบคุมอนุภาคเพียงอย่างเดียวไม่สามารถกำจัดออกได้

เหตุใดควันจากการถลุงจึงควบคุมได้ยากกว่าฝุ่นอุตสาหกรรมทั่วไป

อนุภาคส่วนใหญ่ที่ออกจากโรงถลุงที่ไม่ใช่เหล็กไม่ใช่ฝุ่นที่เกิดจากเครื่องจักร เป็นควันโลหะ เกิดขึ้นเมื่อไอระเหยของโลหะและโลหะออกไซด์เกิดขึ้นที่อุณหภูมิเตาเผาสูงกว่า 1,000°ซ ควบแน่นเป็นอนุภาคของแข็งในขณะที่ก๊าซเย็นตัวลงที่ปลายน้ำ เนื่องจากอนุภาคเหล่านี้ก่อตัวผ่านการควบแน่นมากกว่าการแตกหักหรือการเสียดสี อนุภาคส่วนใหญ่จึงวัดได้ภายใต้ 1 ไมโครเมตร โดยมีมวลรวมมากมีความเข้มข้นต่ำกว่า 0.3 ไมโครเมตร อนุภาคละเอียดนี้จะผ่านอุปกรณ์ที่มีขนาดสำหรับฝุ่นหยาบและยังคงลอยอยู่ในอากาศได้นานกว่าอนุภาคขนาดใหญ่มาก

กระแสฝุ่นสองแห่งที่แตกต่างกัน สองปัญหาที่แตกต่างกัน

การดำเนินการถลุงแร่โดยทั่วไปจะทำให้เกิดกระแสฝุ่นสองแห่งซึ่งมีพฤติกรรมแตกต่างกันมากและมักต้องการวิธีแก้ปัญหาที่แตกต่างกัน การบด การคัดกรอง การลำเลียง และการชาร์จแร่เข้มข้นจะสร้างฝุ่นที่จับต้องได้หยาบกว่า โดยทั่วไปในช่วง 10 ถึง 100 ไมโครเมตร ซึ่งเกาะตัวได้ค่อนข้างเร็วและตอบสนองได้ดีต่อการคลุมแบบธรรมดาและการแยกด้วยไซโคลน ในทางกลับกัน เตาเผาและตัวแปลงก๊าซที่ไม่ใช้ก๊าซจะมีควันควบแน่นที่มีขนาดเล็กพิเศษตามที่อธิบายไว้ข้างต้น บ่อยครั้งพร้อมกับสารประกอบที่ระเหยได้ของตะกั่ว สารหนู แคดเมียม หรือสังกะสีที่มีอยู่ในแร่ซัลไฟด์และออกไซด์จำนวนมาก การกำหนดขนาดอุปกรณ์กรองชิ้นเดียวสำหรับสตรีมเพียงรายการเดียว แล้วคาดหวังว่าอุปกรณ์จะรองรับทั้งสองระบบ เป็นหนึ่งในสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดที่ทำให้ระบบควบคุมฝุ่นมีประสิทธิภาพต่ำกว่าเป้าหมายการออกแบบ

การจับแหล่งที่มา: การหยุดฝุ่นก่อนที่มันจะกลายเป็นอากาศ

การลดฝุ่นจากการหลอมที่คุ้มค่าที่สุดจะเกิดขึ้นก่อนที่ก๊าซจะไปถึงตัวกรองเลย เตาหลอม คอนเวอร์เตอร์ และจุดต๊าปที่ติดตั้งเครื่องดูดควันแบบปิดสนิทหรือแบบปิดมิดชิด อยู่ภายใต้แรงดันลบเล็กน้อยเมื่อเทียบกับโรงปฏิบัติงานโดยรอบ ป้องกันไม่ให้ควันเล็ดลอดเข้าไปในอาคารก่อนจึงจะสามารถดึงเข้าสู่ระบบสกัดได้ โดยทั่วไปแล้ว หมวกคลุมจับจะได้รับการออกแบบให้มีความเร็วที่ใบหน้าประมาณ 0.5 ถึง 1.5 เมตรต่อวินาที ; ตู้เต็มสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพที่ความเร็วต่ำกว่าเนื่องจากควันไม่มีที่จะกระจายก่อนที่จะถึงท่อ

การจับรองมีความสำคัญพอๆ กับการจับหลัก การแตะ การเท และการหล่อจะปล่อยควันออกมาในระยะสั้นซึ่งเครื่องดูดควันหลักมักจะพลาด ดังนั้นเครื่องดูดควันแบบทรงกระโจมหรือการระบายอากาศแบบกดดึงที่วางอยู่เหนือจุดเหล่านี้โดยตรงจึงถูกเพิ่มเข้ามาเพื่อดักจับโดยเฉพาะ การดำเนินงานที่ลงทุนในเลเยอร์รองนี้มักจะดึงดูดมากกว่า 95 เปอร์เซ็นต์ ของควันที่เกิดขึ้นก่อนที่จะถึงตัวกรองฝุ่น ซึ่งทั้งช่วยลดภาระบนอุปกรณ์ปลายน้ำและจำกัดการปล่อยก๊าซที่หลบหนีซึ่งอาจเล็ดลอดผ่านช่องระบายอากาศบนหลังคาและช่องเปิดของอาคารแทนปล่องควบคุม

การเลือกตัวกรองฝุ่นสำหรับการถลุงก๊าซนอก

การเลือกตัวกรองฝุ่นสำหรับการถลุงก๊าซนอกหมายถึงการจับคู่อุปกรณ์กับอุณหภูมิของก๊าซ ขนาดอนุภาค และการกัดกร่อน ไม่ใช่แค่จับคู่การไหลของอากาศที่กำหนดเท่านั้น ตารางด้านล่างสรุปว่าประเภทตัวกรองหลักโดยทั่วไปทำงานอย่างไรกับควันที่มีโลหะซึ่งมีขนาดต่ำกว่าไมครอนตามที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้

ในทางปฏิบัติ โรงถลุงแร่หลายแห่งจัดเรียงเทคโนโลยีเหล่านี้แบบอนุกรมแทนที่จะพึ่งพาเพียงเทคโนโลยีเดียว: ไซโคลนจะขจัดเศษหยาบออกก่อน เพื่อให้ตัวกรองหลักไม่ทำงานหนักเกินไป ในขณะที่ตัวกรองแฟบริคหรือเครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิตที่ติดตั้งปลายน้ำจะจัดการกับควันควบแน่นละเอียด ติดผ้ากรองด้วย สื่อเมมเบรน PTFE กลายเป็นตัวเลือกทั่วไปสำหรับการติดตั้งใหม่ เนื่องจากมีประสิทธิภาพการกำจัดต่ำกว่าไมครอนที่สูงกว่า 99.5 เปอร์เซ็นต์ในสภาวะการไหลของก๊าซที่หลากหลาย แม้ว่าจะต้องควบคุมอุณหภูมิและความชื้นอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ถุงมองไม่เห็นหรือทำให้อายุการใช้งานสั้นลง

การบำบัดก๊าซไอเสีย: การจัดการสิ่งที่ตัวกรองฝุ่นไม่สามารถกำจัดออกได้

ตัวกรองฝุ่นจะมีประสิทธิภาพเพียงกำจัดเฉพาะอนุภาคที่เป็นของแข็งและของเหลวเท่านั้น ก๊าซนอกจากการถลุงแร่ซัลไฟด์มักมีซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่ความเข้มข้นสูงกว่าแหล่งอุตสาหกรรมอื่นๆ ส่วนใหญ่ บางครั้งอยู่ในช่วง 3 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร สำหรับก๊าซเตาที่มีความแข็งแรงสูง พร้อมด้วยหมอกกรดและไอโลหะหนักที่ตกค้างซึ่งจะควบแน่นหรือทำปฏิกิริยาหลังจากผ่านตัวกรองเท่านั้น การบำบัดก๊าซไอเสียเป็นขั้นตอนที่สร้างขึ้นเพื่อจัดการกับมลพิษที่เป็นก๊าซและไอเหล่านี้โดยเฉพาะ

กระแสที่มีความเข้มข้นสูง: การกู้คืนแทนการกำจัด

ในกรณีที่ความเข้มข้นของซัลเฟอร์ไดออกไซด์สูงเพียงพอ วิธีการมาตรฐานไม่ใช่การขัดก๊าซออกไป แต่เปลี่ยนเป็นกรดซัลฟิวริกผ่านกระบวนการดูดซับสองครั้งแบบสัมผัสคู่ ซึ่งสามารถบรรลุประสิทธิภาพการแปลงกำมะถันได้สูงกว่า ร้อยละ 99.5 ในขณะที่ผลิตผลิตภัณฑ์กรดที่ใช้งานได้แทนที่จะเป็นของเสีย

ความเข้มข้นต่ำและกระแสก๊าซหาง

สำหรับกระแสก๊าซที่อ่อนลง หรือเป็นขั้นตอนการขัดเงาหลังการนำกรดกลับมาใช้ใหม่ การขัดตัวดูดซับแบบเปียก กึ่งแห้ง และแบบแห้งด้วยปูนขาว หินปูน หรือรีเอเจนต์ที่มีโซเดียม โดยทั่วไปจะกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่เหลืออยู่ 90 เปอร์เซ็นต์หรือมากกว่า การฉีดคาร์บอนกัมมันต์หรือการดูดซับแบบเบดคงที่จะถูกเพิ่มเมื่อมีสารปรอทหรือโลหะหนักที่ระเหยง่ายอื่นๆ เนื่องจากมลพิษเหล่านี้ผ่านทั้งตัวกรองอนุภาคและเครื่องฟอกก๊าซกรดแบบทั่วไปโดยไม่มีใครแตะต้อง ในกรณีที่การเผาไหม้หรือการออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงยังสร้างไนโตรเจนออกไซด์ด้วย ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเลือกสรรหรือการลดตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเลือกสรรโดยใช้รีเอเจนต์ที่มีแอมโมเนียจะถูกวางเป็นชั้นบนรางแก๊สเดียวกันเพื่อนำไนโตรเจนออกไซด์ลงมาควบคู่ไปกับอนุภาคและซัลเฟอร์ไดออกไซด์

ขั้นตอนต่างๆ เชื่อมโยงกันอย่างไร: รถไฟบำบัดแบบหลายขั้นตอน

เนื่องจากแต่ละขั้นตอนกำหนดเป้าหมายช่วงมลพิษหรือขนาดอนุภาคที่แตกต่างกัน ลำดับการจัดเรียงอุปกรณ์จึงมีความสำคัญพอๆ กับตัวอุปกรณ์เอง รถไฟทั่วไปสำหรับโรงถลุงแร่ซัลไฟด์จะเคลื่อนก๊าซออกจากลำดับต่อไปนี้ โดยแต่ละขั้นตอนจะปกป้องประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของก๊าซที่ตามมา:

• เตาเผาหรือก๊าซที่ไม่ใช้ตัวแปลงจะทำให้กระบวนการร้อนและมีควันละเอียดจำนวนมาก
• การนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่และการระบายความร้อนด้วยแก๊สจะทำให้กระแสน้ำมีอุณหภูมิที่ตัวกรองปลายน้ำสามารถทนได้
• ตัวแยกล่วงหน้าแบบไซโคลนจะขจัดเศษอนุภาคหยาบ ปกป้องตัวกรองหลักจากการเสียดสีและการโอเวอร์โหลด
• ตัวกรองฝุ่นหลัก ซึ่งโดยทั่วไปคือตัวกรองผ้าหรือเครื่องตกตะกอนแบบไฟฟ้าสถิต จะขจัดอนุภาคละเอียดที่เหลืออยู่
• ขั้นตอนการขจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์หรือการกำจัดก๊าซไอเสียจะขจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์และก๊าซกรด
• ขั้นตอนการขัดเงา ซึ่งมักจะดูดซับด้วยถ่านกัมมันต์ จะดักจับไอโลหะหนักปริมาณเล็กน้อยซึ่งขั้นตอนก่อนหน้านี้ไม่สามารถทำได้
• ก๊าซสะอาดจะไหลออกผ่านปล่องที่มีการตรวจสอบการปล่อยก๊าซอย่างต่อเนื่อง

แผนภาพด้านบนแสดงลำดับนี้ด้วยสายตา: ก๊าซที่หมดไปจากเตาเผาจากซ้ายไปขวา ผ่านการแยกล่วงหน้าด้วยไซโคลนและตัวกรองฝุ่นหลัก เข้าสู่การบำบัดก๊าซไอเสียและขั้นตอนการขัดเงาขั้นสุดท้าย ก่อนที่การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องจะยืนยันสิ่งที่ไปถึงปล่องควัน

การดำเนินงาน การตรวจสอบ และการบำรุงรักษาระบบ

ตัวกรองฝุ่นและชุดบำบัดก๊าซไอเสียจะทำงานเช่นเดียวกับที่ทำงานเท่านั้น แม้แต่ระบบที่ออกแบบอย่างถูกต้องก็จะเบี่ยงเบนไปจากประสิทธิภาพการออกแบบ หากไม่มีการตรวจสอบและบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ เนื่องจากการสะสมของฝุ่น ความชื้น และกรดคอนเดนเสท ล้วนกระทำบนอุปกรณ์อย่างต่อเนื่องเมื่อเวลาผ่านไป

การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องทำให้ระบบมีความซื่อสัตย์

เครื่องมือตรวจสอบการปล่อยก๊าซเรือนกระจกแบบต่อเนื่องที่ติดตั้งบนกองซ้อนซึ่งติดตามความเข้มข้นของอนุภาค ความทึบแสง และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ทำให้ผู้ปฏิบัติงานได้รับหลักฐานแบบเรียลไทม์ว่าขั้นตอนตัวกรองฝุ่นและการบำบัดก๊าซไอเสียทำงานอย่างไร แทนที่จะอาศัยการทดสอบด้วยตนเองเป็นระยะๆ เพียงอย่างเดียวเพื่อตรวจจับปัญหาหลังจากที่ได้ส่งผลกระทบต่อการปล่อยก๊าซแล้ว

แรงดันแตกต่างจะส่งสัญญาณเมื่อตัวกรองต้องการการดูแล

โดยทั่วไปแล้วแรงดันที่แตกต่างกันจะอยู่ภายในตัวกรองผ้าภายในแถบรอบๆ 1,000 ถึง 1,500 ปาสคาล . การเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องด้านนอกแถบนั้นมักจะชี้ไปที่ถุงที่มองไม่เห็นจากความชื้นหรือการโจมตีทางเคมี ในขณะที่การตกลงอย่างกะทันหันมักจะส่งสัญญาณถึงถุงฉีกขาดหรือหลุดออกซึ่งทำให้ฝุ่นผ่านการกรองโดยสิ้นเชิง

วางแผนการเปลี่ยนถุงและการกัดกร่อนก่อนที่จะทำให้เกิดการปิดระบบ

ถุงกรองที่สัมผัสกับก๊าซถลุงที่มีอุณหภูมิสูงและเป็นกรดมักจะคงอยู่ตามลำดับ สองถึงสี่ปี ก่อนการเปลี่ยน แม้ว่าฝุ่นที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอาจทำให้ระยะเวลาสั้นลงได้มาก ส่วนประกอบที่เปียกในขั้นตอนการบำบัดก๊าซไอเสียต้องเผชิญกับความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนจากกรดคอนเดนเสท ดังนั้นการเลือกวัสดุและการตรวจสอบท่อ ระบบภายในของตัวฟอก และซับในตัวดูดซับเป็นประจำจึงมีความสำคัญพอๆ กับเคมีของกระบวนการพื้นฐาน

คำถามที่พบบ่อย

อุปกรณ์ชิ้นเดียวสามารถจัดการทั้งฝุ่นและก๊าซไอเสียในคราวเดียวได้หรือไม่

เครื่องฟอกแบบเปียกสามารถกำจัดอนุภาคและดูดซับก๊าซกรดได้ในถังเดียว แต่ประสิทธิภาพในการกำจัดอนุภาคที่ได้จากควันโลหะวิทยาที่มีขนาดต่ำกว่าไมครอน โดยทั่วไปแล้วจะต่ำกว่าตัวกรองผ้าเฉพาะ และจะสร้างกระแสน้ำเสียซึ่งจำเป็นต้องได้รับการบำบัดด้วยตัวมันเอง การดำเนินการถลุงส่วนใหญ่ได้รับประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้และบำรุงรักษาง่ายกว่าโดยแยกการกรองฝุ่นและการบำบัดก๊าซไอเสียออกเป็นขั้นตอนที่แยกจากกันและสร้างขึ้นตามจุดประสงค์ แทนที่จะรวมไว้ในอุปกรณ์เดียว

เหตุใดควันถลุงจึงต้องมีการกรองที่ละเอียดกว่าฝุ่นจากการบดหรือคัดกรอง

เนื่องจากควันหลอมก่อตัวผ่านการควบแน่นของไอมากกว่าการแตกหักเชิงกล มวลส่วนใหญ่จึงอยู่ที่ต่ำกว่า 1 ไมโครเมตร ในขณะที่ฝุ่นจากการบดและกรองมักจะมีขนาด 10 ไมโครเมตรหรือใหญ่กว่า ระบบกรองฝุ่นและระบบดักจับที่มีขนาดสำหรับกระแสน้ำที่หยาบกว่าจะไม่สามารถรั้งกระแสน้ำที่ละเอียดกว่าได้

โดยทั่วไปแล้ว ซัลเฟอร์ไดออกไซด์จากการถลุงก๊าซธรรมชาติจะได้รับการบำบัดอย่างไร?

ในกรณีที่ความเข้มข้นของซัลเฟอร์ไดออกไซด์สูง ซึ่งพบได้ทั่วไปในการถลุงแร่ซัลไฟด์ การแปลงเป็นกรดซัลฟิวริกผ่านการดูดซับสองครั้งแบบสัมผัสสองครั้งเป็นวิธีการบำบัดก๊าซไอเสียมาตรฐาน โดยนำกำมะถันกลับมาเป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานได้แทนที่จะปล่อยออก กระแสน้ำที่อ่อนกว่าหรือแก๊สส่วนท้ายที่เหลือหลังจากนำกรดกลับมาใช้ใหม่ มักจะถูกขัดด้วยการขัดด้วยอัลคาไลน์แบบเปียก กึ่งแห้ง หรือแบบแห้ง

อะไรทำให้ตัวกรองผ้าสูญเสียประสิทธิภาพเมื่อเวลาผ่านไป

สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดคือการมองไม่เห็นถุงเนื่องจากการควบแน่นของความชื้นหรือการโจมตีทางเคมี ความเสียหายทางกายภาพ เช่น น้ำตาหรือตะเข็บที่ชำรุด และการสะสมตัวของเค้กฝุ่นซึ่งไม่สามารถกำจัดวงจรการทำความสะอาดได้อย่างเพียงพอ การติดตามแนวโน้มความแตกต่างของแรงดันควบคู่ไปกับการทดสอบด้วยภาพหรือการรั่วไหลเป็นระยะๆ มักจะตรวจพบปัญหาเหล่านี้ก่อนที่จะแสดงเป็นปริมาณการปล่อยก๊าซเกิน

การบำบัดก๊าซไอเสียส่งผลต่อวิธีการทำงานของตัวกรองฝุ่นหรือไม่?

ใช่. อุณหภูมิและความชื้นของก๊าซที่เข้าสู่ขั้นตอนการบำบัดก๊าซไอเสียมักจะถูกควบคุมโดยคำนึงถึงความคลาดเคลื่อนของตัวกรองฝุ่น เนื่องจากการควบแน่นที่ต้นทางของตัวกรองอาจทำให้ตัวกลางของผ้าตาบอดหรือเร่งการกัดกร่อนภายในเครื่องตกตะกอนแบบไฟฟ้าสถิต โดยปกติแล้ว ทั้งสองขั้นตอนจะได้รับการออกแบบและดำเนินการเป็นระบบบูรณาการเดียว แทนที่จะแยกจากกัน

ระบบที่ออกแบบอย่างดีสามารถบรรลุความเข้มข้นของอนุภาคได้เท่าใด

ตัวกรองผ้าสมัยใหม่ที่จับคู่กับการจับแหล่งกำเนิดที่มีประสิทธิภาพมักจะกักความเข้มข้นของอนุภาคทางออกไว้ด้านล่าง 10 มก. ต่อลูกบาศก์เมตรปกติ อย่างต่อเนื่อง แม้ว่าตัวเลขที่ใช้กับโรงงานเฉพาะใดๆ จะขึ้นอยู่กับลักษณะของก๊าซและข้อจำกัดด้านกฎระเบียบที่ระบบได้รับการออกแบบมาให้เป็นไปตาม