摘要：文章针对某冶炼公司镍闪速炉熔炼产生的烟气副产物开展研究，通过分析其理化性质，明确除尘器堵塞原因并提出解决措施。结果表明，闪速炉集气罩沉积渣、贫化炉渣池废水及闪速炉集气罩蒸气冷凝水中硫、氯、钠含量较高，其中沉积渣浸出液的Cl-和SO42-的含量分别达27064mg/L和70589mg/L；贫化池表层浮渣中存在着大量石英和富铁橄榄石等物质。烟气副产物中的高硫、氯酸性物质及无机盐，会导致除尘烟道堵塞结瘤、极板附着物粘结腐蚀。基于此，采取在除尘器前端增设高效洗涤器及采用烟气钠碱法脱硫脱氯改性等控制措施，以提升闪速炉熔炼除尘系统的运行稳定性与寿命。

　　关键词：镍闪速炉；烟气副产物；理化特性；除尘系统

　　镍凭借其独特的材料特性，在国民经济与社会发展中占据重要的战略地位[1-4]。国内镍冶炼行业普遍采用闪速熔炼工艺：镍硫化精矿首先在闪速熔炼炉，后经流槽进入顶吹熔池吹炼炉，最终获得粗铜或镍高锍[5-6]。目前，对于冶炼过程中产生的烟气，主要采用湿电除尘技术处理。但随着产量及烟气量增加，导致除尘环保设备的运行负荷日益加重[7-8]。以某冶炼公司为例，其除尘器外壳及管道系统外表面附着大量黄褐色物质，且具有一定腐蚀性。此外，除尘器及管道内部存在管道锈蚀穿孔、分流板严重粘结等现象，这些问题都大幅缩短了除尘器的使用寿命，延长了单次检修时间，严重影响了除尘效率。

　　1闪速炉烟气副产物特性研究

　　1.1成分分析

　　本研究的试验检测样品取自某闪速炉与贫化炉烟气排放过程中产生的副产物，具体包括贫化炉表层浮渣、闪速炉集气罩沉积渣、贫化炉渣池废水及闪速炉集气罩蒸汽冷凝水，由现场实地勘察可知闪速炉集气罩沉积渣外观呈灰褐色，贫化炉黏附物则呈黑色，闪速炉集气罩蒸汽冷凝水呈浅黄色，而贫化炉渣液无明显颜色呈现。采用X射线荧光光谱（XRF）分析明确固体副产物中各类元素及含量，如表1所示。

　　由表1可见，贫化炉表层浮渣（1#样品）中铁、硅、铝含量较高，其中铁含量达72.10%；闪速炉集气罩沉积渣（2#样品）、贫化炉渣池废水（3#样品，经蒸干处理后检测）和闪速炉集气罩蒸汽冷凝水（4#样品，经蒸干处理后检测）中，硫、氯及钠含量较高，其中3#样品Cl含量达28.55%，4#样品Na2O含量达45.45%，2#样品S含量达16.23%。贫化炉表层浮渣主要为金属氧化物，而闪速炉集气罩沉积渣、贫化炉渣池废水及闪速炉集气罩蒸汽冷凝水则以硫、氯、钠等易挥发或易溶解的盐为主。

　　1.2烟气副产物水溶液性质检测

　　酸根离子结果如表2所示。

　　从腐蚀性离子的分布特征来看，贫化池表层浮渣中酸根离子含量相对较低，其中Cl-为173mg/L、SO42-为653mg/L，PO43-几乎未检出，对设备的潜在腐蚀作用较弱；闪速炉集气罩沉积渣中Cl-和SO42-含量在4个样品中最高，分别达27064mg/L和70589mg/L，PO43-为2.75mg/L，显示出极强的腐蚀性，是导致设备腐蚀的主要贡献者；贫化炉渣池废水与闪速炉集气罩蒸汽冷凝水中Cl-均接近9000mg/L，SO42-均在12000mg/L左右，两者腐蚀性离子浓度相当，对设备的腐蚀作用及贡献度较为接近。

　　1.3物相组成分析

　　使用X射线衍射分析仪（XRD）进行定性定量分析各样品的物相组成，XRD定性检测结果如图1所示。

　　由图1可知，贫化池表层浮渣中的晶体结晶度较差，只检测到石英和富铁橄榄石的衍射峰；在闪速炉集气罩沉积渣中检测到了石盐、Na2SO4和Na3Fe5O9的衍射峰；在贫化炉渣池废水中同样检测到了石盐、Na2SO4和Na3Fe5O9，此外还发现了Na7Ca3（SO4）6（OH）·0.8（H2O）和CaCl2的衍射峰；闪速炉集气罩蒸气冷凝水的物相组成与贫化炉渣池废水的组成相同。根据XRD检测结果进行定量计算，各样品的矿物组成如表3所示。

　　由表3可知，贫化池表层浮渣的无定型相占比较高，其次为富铁橄榄石，石英占比较少；闪速炉集气罩沉积渣中的钠盐占比最高，其中Na2SO4占比为36.73%，石盐占31.48%；贫化炉渣池废水的石盐占比为50.68%；无定型相占比为27.11%；闪速炉集气罩蒸汽冷凝水中石盐占比为39.18%，Na2SO4占比为29.86%。石盐、Na2SO4等可溶性钠盐溶解后释放的高浓度Cl-、SO42-，在弱酸性环境中会加剧设备腐蚀；而CaCl2等钙盐，以及石英等难溶物，在高硬度或碱性条件下易结晶沉淀，促进板结形成，从而“腐蚀-板结”恶性循环，显著提升除尘系统的损伤风险。

　　1.4试样pH检测及分析

　　各样品pH结果如表4所示，可知3#样品呈碱性（pH值为10.92），其余样品的水溶液均呈弱酸性，其中4#样品（pH值为4.76）酸性最强1#样品（贫化池表层浮渣水溶液，pH值为5.85）酸性相对较弱。从腐蚀与结垢风险角度分析，1#、2#、4#样品的弱酸性环境（pH值4.76~5.85）会加速金属表面钝化膜的破坏，尤其在Cl-、SO42-等腐蚀性离子共存时（见酸根离子检测结果），会通过氢去极化作用加剧电化学腐蚀；而3#样品的强碱性环境（pH值10.92）则会促使水中Ca2+、Mg2+离子形成CaCO3、Mg（OH）2沉淀，导致管道及除尘器内部结垢速率加快，增加板结堵塞的可能性。

　　2闪速炉熔炼除尘器堵塞解决措施

　　2.1闪速炉熔炼除尘器堵塞分析

　　综合闪速炉烟气副产物的成分检测、水溶液性质分析和物相组成分析，可确定闪速炉熔炼除尘器堵塞的核心原因在于烟气副产物引发的“腐蚀-板结”恶性循环。由于烟气副产物中石盐（NaCl）、Na2SO4等可溶性钠盐占比高，溶解后持续释放腐蚀性离子Cl-和SO42-，为腐蚀提供了物质基础。Cl-和SO42-在弱酸性环境中活性增强，会穿透金属钝化膜引发电化学腐蚀，尤其Cl-易导致点蚀，SO42-则加速腐蚀产物堆积。同时，烟气副产物溶于水后会解离出大量的Ca2+、Mg2+，在碱性环境中易形成CaCO3、Mg（OH）2等沉淀，与副产物中的难溶物及结构疏松的无定型相共同作为结晶核加速垢层生长，导致管道与极板表面板结。更为关键的是，腐蚀产生的Fe（OH）3等金属氧化物会吸附钙盐结晶，使垢层更致密难清，而多孔板结层又会截留腐蚀性离子，引发“垢下腐蚀”，进一步破坏设备结构，这种相互促进的循环显著缩短了除尘系统运行寿命，最终导致堵塞频繁发生。

　　2.2闪速炉熔炼除尘器堵塞解决措施

　　2.2.1源头控制腐蚀性离子与硬度离子含量

　　在烟气副产物进入除尘系统前，增设预处理池，分两级处理。一级投加适量碳酸钠溶液，搅拌反应后，通过沉淀分离降低钙、镁离子含量以减少硬度；二级采用阴离子交换树脂吸附柱，吸附去除氯离子、硫酸根离子，以削减腐蚀与板结的物质基础。

　　2.2.2调控环境参数抑制反应活性

　　在除尘循环水箱中安装pH在线监测仪，联动计量泵自动投加缓冲溶液，将循环液pH稳定在近中性范围，既降低酸性对腐蚀的促进作用，又减少碱性条件下钙镁沉淀的生成。定期手动取样验证，若pH波动较大，及时调整计量泵参数在烟气进入除尘器前的管道设置伴热装置，将烟气温度控制在高于露点温度的范围内，避免冷凝水形成。

　　2.2.3除尘器前端增设高效洗涤器

　　选用文丘里型高效洗涤器，安装于烟气进入除尘器的管道前端，洗涤过程中，利用碳酸钠与烟气中的Cl-、SO42-反应生成可溶性钠盐，同时吸附部分Ca2+、Mg2+形成沉淀，经洗涤器底部排出。在洗涤器出口安装在线监测装置，实时检测烟气中Cl-、SO42-浓度及粉尘粒径分布，确保有效降低进入除尘器的腐蚀性介质与大颗粒粉尘的浓度。

　　3结论

　　（1）贫化炉表层浮渣以铁、硅等金属氧化物为主，而闪速炉集气罩沉积渣、贫化炉渣池废水及蒸汽冷凝水则富含硫、氯、钠等可溶性盐类，其中沉积渣中Cl-和SO42-浓度分别高达27064mg/L和70589mg/L。

　　（2）沉积渣中石盐、Na2SO4等可溶性盐为腐蚀提供物质基础；冷凝水中Na7Ca3（SO4）6（OH）·0.8（H2O）占比达51.49%，贫化炉废水含CaCl2等钙盐，这些物质在适宜环境下易结晶沉淀；无定型相可成为垢层结晶核，进一步加速设备损伤。

　　（3）可通过源头预处理（沉淀除硬、树脂脱盐）、环境调控（pH值和烟气温度控制）、前端增设高效洗涤器及定期清理与防腐涂层结合的措施，削减腐蚀性离子与硬度离子含量，打破“腐蚀-板结”循环，延长除尘系统检修周期与运行寿命。

参考文献

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