摘    要：铜冶金工艺会产生含二氧化硫、重金属粉尘、氟化物等污染物的烟气，若烟气在车间内逸散聚集，不仅会腐蚀设备，还会危害作业人员健康，引发呼吸道疾病等职业病 。文章聚焦铜冶金烟气处理的前端环节，重点分析烟气捕集技术要点，通过结合铜冶金各工序烟气特性，提出针对性的捕集方案：闪速熔炼炉采用伞形排风罩强化烟气收集，转炉吹炼环节用侧吸式排风罩结合密封罩控制逸散，火法精炼工序通过局部排风罩精准捕集；同时明确风量计算需考虑烟气产生量、扩散速度等参数，风管走行遵循“短路径、低阻力”原则，并配套风压监测与应急排风系统，旨在为铜冶金企业烟气治理提供实践参考。

       关键词：铜冶金；烟气处理；前端捕集；排风罩设计；风量计算

       铜冶金行业是国民经济重要基础产业，但火法冶金为主的生产工艺会伴随大量烟气产生。若这些烟气未得到有效捕集，在车间内逸散聚集，会导致作业区域空气质量恶化，二氧化硫浓度超标时会刺激作业人员呼吸道黏膜，长期接触重金属粉尘还可能引发尘肺病等职业病，同时高浓度烟气会加速设备腐蚀，缩短使用寿命 。当前铜冶金烟气处理多关注末端脱硫 、除尘技术，对前端捕集环节重视不足，导致部分企业因捕集率低，末端处理负荷增大，且车间内烟气逸散问题未得到根本解决 。结合企业实际需求，前端烟气捕集是控制逸散的关键 。通过合理设计排风罩、精准计算风量、优化风管走行，可将烟气在产生源头高效收集，避免扩散至作业区域，这既是保障职业病防护的核心，也是提升整体烟气处理效率的基础。

       1   铜冶金烟气特性与前端捕集需求

       1.1   闪速熔炼工序烟气特性与捕集需求

       闪速熔炼工序的烟气具有温度高、含尘浓度高且粉尘粒度细、含 SO2 浓度稳定的特性，同时烟气产生量随原料进料量波动较大 。当前该工序多采用顶吸式集气罩，其特点是覆盖范围广但密封性差，高温烟气易向上扩散导致捕集率低，主要原因是集气罩与熔炼炉口间隙大、未适配烟气波动的风量调节功能 。针对此问题，优化方案为改用“环形密封式集气罩”，在罩体与炉口间加装耐高温密封帘，减少烟气逸散；同时在集气罩入口设置风量自动调节阀门，根据原料进料量实时调整抽风量，确保不同工况下捕集率保持稳定［1］。

       1.2   转炉吹炼工序烟气特性与捕集需求

       转炉吹炼工序的烟气具有间歇性产生、含尘浓度不均、SO2 浓度波动大、烟气携带大量金属氧化物颗粒的特性，且转炉需频繁倾动作业，对集气罩灵活性要求高 。现有侧吸式集气罩因固定安装、覆盖范围有限，在转炉倾动时易出现捕集盲区，捕集率较低，核心原因是集气罩无法随转炉角度调整、抽风方向与烟气扩散方向不一致 。优化方案为采用“可旋转式侧吸集气罩”，通过液压驱动机构实现集气罩随转炉倾动同步调整角度；同时在罩口加装导流板，引导烟气向抽风方向汇聚，配合分区抽风设计，根据吹炼阶段调整不同区域抽风量，提升捕集率。

       1.3   火法精炼工序烟气特性与捕集需求

       火法精炼工序的烟气温度较低、含尘浓度低，但含挥发性有害杂质多、烟气量小且分布分散，主要从精炼炉炉口、浇铸工位逸散 。当前多采用单个顶吸集气罩覆盖整个精炼区域，其特点是结构简单但针对性差，炉 口与浇铸工位的烟气易相互干扰，捕集率不足，原因是集气罩未分区设计、抽风负压集中于中心区域导致边缘逸散 。优化方案为实施“分区式捕集系统”，在精炼炉炉口设置专用密封式集气罩，在浇铸工位加装移动式侧吸罩，通过独立风机控制各区域抽风负压；同时在罩内加装过滤层预处理挥发性杂质，既提升捕集率，又减轻后续处理压力［2］。

       2   铜冶金烟气前端捕集核心技术要点

       2.1   排风罩设计

       2.1.1    闪速熔炼炉排风罩设计

       闪速熔炼炉作为铜冶金核心设备，其排风罩设计需重点解决高温烟气逸散与捕集效率问题，采用“伞形罩+烟道密封”组合方案实现精准捕集 。伞形排风罩主体安装于闪速炉顶烟道出口正上方，考虑到炉内 1200~ 1400℃的高温环境，罩体材质选用 310S 耐高温不锈钢，该材质可耐受 1200℃以上高温且具备良好抗腐蚀性能，避免长期高温运行导致的材质变形或损坏；罩口直径按烟道出口尺寸的 1.2~1.5 倍设计，扩大烟气捕集范围，确保炉内产生的高温烟气能完全进入罩体，减少边缘逃逸 ；罩体与烟道接口处采用柔性陶瓷纤维密封材料填充，该材料耐高温且密封性强，可有效封堵接口缝隙，防止烟气从衔接处逸散 。同时，针对炉顶观察孔、检修门等易漏风部位，均配套设置小型辅助排风罩，每个辅助罩风量严格控制在 500~800m3/h，通过局部负压吸附 ，避免因操作孔开启或密封不严导致的局部烟气泄漏，形成“主罩捕集+辅罩补漏”的全方位捕集体系，提升整体烟气捕集效率［3］。

       2.1.2   转炉吹炼排风罩设计

       转炉吹炼工序烟气易从炉口、进料口逸散，需采用“ 侧吸式罩+可升降密封裙”方案强化捕集 。侧吸式排风罩安装在转炉炉口侧面，罩口与炉口距离精准控制在0.5~1.0m，既不影响转炉倾动操作，又能保证罩口 3~ 5m/s 的风速，确保烟气被高效吸入；罩口边缘加装可升降密封裙，选用耐 300℃以上高温的橡胶材质，转炉倾动调整角度时，密封裙通过液压装置随炉口高度自动适配，始终保持与炉口最小间隙，大幅减少烟气从炉口周边漏散；吹炼间歇期转炉处于水平状态时，密封裙完全下垂覆盖炉口，配合手动炉口盖板形成双重密封，阻断烟气逸散通道 。此外，针对转炉进料时的烟气泄漏问题，在进料口旁设置推拉式排风罩，进料时罩体向外侧滑动打开，进料完成后立即向内闭合，通过罩内负压捕捉进料过程中产生的烟气 ，确保全工序烟气无明显逸散，保障作业区域空气质量。

       2.1.3   火法精炼炉排风罩设计

       在铜冶金火法精炼炉烟气处理中，排风罩设计是实现烟气高效捕集的核心环节，需采用“局部集气罩 +流槽密封罩”协同方案，兼顾炉口与流槽两大烟气逸散源 。针对精炼炉炉口高温烟气逸散特性，在炉口处设置弧形局部集气罩，罩口形状与炉口边缘精准贴合，最大程度缩小捕集距离， 同时将罩口风速严格控制在 2~ 3m/s，该风速区间既能产生足够负压精准捕捉炉口逸散的烟气，又可避免风速过高导致大量冷空气吸入，减少后续烟气处理系统的负荷与能耗 。对于浇铸流槽产生的弥散性烟气，在流槽上方配套封闭式密封罩，罩体选用透明耐高温材料（如耐高温石英玻璃复合板材），其透光率可达 90%以上，既满足作业人员实时观察浇铸过程、把控铜液流动状态的操作需求，又能实现流槽区域烟气的全封闭收集，杜绝无组织排放；为进一步消除密封间隙，在密封罩两端与流槽的接口处加装弹性密封垫，选用耐 250℃以上高温的硅橡胶材质，通过密封垫的弹性形变补偿接口安装误差与热胀冷缩产生的间隙，有效防止烟气从端部缝隙漏出，确保密封效率达98%以上 。考虑到精炼炉周边常布置熔炼锅、起重机等辅助设备，作业空间较为狭窄，排风罩整体需进行紧凑化设计，局部集气罩的横向伸出长度控制在 1.2m 以内，密封罩高度不超过 1.5m，同时优化罩体支撑结构，采用可拆卸式支架，既保证排风罩安装稳固，又避免占用过多操作空间，确保不影响精炼炉正常投料、出铜操作及人员通行安全，实现烟气捕集与生产作业的协同高效［4］。

       2.2   处理风量计算

       处理风量是排风罩设计的关键参数，风量不足会导致烟气捕集不彻底，风过量则会增加能耗与末端处理负荷，需结合铜冶金各工序烟气产生量、扩散速度、温度等参数科学计算。

       2.2.1   基础风量计算公式

       处理风量是排风罩设计的关键参数，风量不足会导致烟气捕集不彻底，风过量则会增加能耗与末端处理负荷，需结合铜冶金各工序烟气产生量、扩散速度、温度等参数科学计算 。基础风量计算公式需以烟气实际产生量为核心，结合排风罩控制风速需求确定，常用公式为式（1）：

       处理风量 = 罩口面积×控制风速×3600        （1）

       式中：罩口面积需覆盖烟气逸散范围，控制风速需根据烟气密度调整，如闪速熔炼炉高温烟气密度小、扩散快，控制风速需设定为 1.2~1.5m/s，确保烟气被有效吸入罩内，避免因风速过低导致烟气向上逸散。

       2.2.2   温度修正系数

       温度修正系数是风量计算中不可忽视的环节，铜冶金烟气温度差异大（如闪速熔炼超 1200℃、火法精炼仅 300℃),高温会使烟气体积膨胀，若按常温风量计算易导致实际风量不足 。需引入温度修正公式，将烟气温度纳入计算体系，如式（2）：

       修正后风量 = 常温风量×（273+ 烟气温度）/（273+常温）                 （2）

       例如，闪速熔炼炉烟气温度 1200℃时，修正系数约为 5.1，常温下计算的 10000m3/h 风量需修正为 51000m3/h，才能匹配高温烟气的实际体积，避免因未修正导致捕集效率下降。

       2.2.3   风速验证

       风速验证是确保风量计算合理性的最后环节，需通过现场测试排风罩罩口实际风速，与设计控制风速对比，判断风量是否适配。测试时采用风速仪在罩口均匀选取 5~8 个测点，记录各点风速并计算平均值，若平均风速低于设计值，需检查是否存在管道阻力过大、风机选型不足等问题，及时调整风量；若平均风速过高，则适当降低风量，避免能耗浪费。

       2.3   风管走行规划

       风管走行直接影响烟气输送效率与系统能耗，需遵循“短路径、低阻力、避障碍”原则，同时结合铜冶金车间设备布局优化设计。

       2.3.1   路径设计

       风管走行尽量缩短水平距离，减少弯头数量，水平管段长度控制在 30m 以内，若需长距离输送，每 20m设置一个导流板，降低气流阻力；垂直管段设置在车间立柱旁，避免占用作业空间；各工序排风罩风管汇总至主风管时，采用“顺流接入”方式，即支管与主风管夹角≤45。，防止气流对冲导致阻力增大。管径选择需根据风量与风速确定，主风管风速控制在 12~15m/s，支管风速控制在 8~12m/s，避免风速过低导致粉尘沉积堵塞风管 。如闪速炉支管风量 376000m3/h，风速取 14m/s，管径，选用直径 3.1m 的螺旋风管，确保气流顺畅［5］。

       2.3.2   坡度与清灰设计

       水平风管设置 1%~3%的坡度，坡向烟气流动方向，防止粉尘在管底沉积；在风管转弯处、变径处设置清灰口，清灰口间距≤10m，采用手动或气动清灰阀，定期清理管内积尘，避免堵塞 。同时在风管上安装风压传感器，实时监测管内风压变化，当风压异常升高时自动报警并启动清灰程序。

       2.4   职业病防护配套设施

       前端捕集系统需配套职业病防护设施，实时监测车间空气质量，应对突发烟气逸散情况，保障作业人员健康。

       2.4.1   浓度监测系统

       在铜冶金各工序作业区域需科学布设二氧化硫、粉尘浓度传感器，确保监测无死角 。闪速熔炼炉顶、转炉操作平台、精炼炉浇铸区等烟气易聚集部位，每 50m2至少设置 1 个传感器，传感器须具备抗高温、抗粉尘干扰性能，实时采集浓度数据并传输至车间控制室 。当监测到铜尘TWA 浓度超过 1mg/m3 ，铜烟 TWA 浓度超过0.2mg/m3  时，系统自动触发声光报警，同时联动排风系统提升风量 15%~20%，强化烟气捕集 。此外，控制室需留存近 3 个月的浓度数据，便于分析烟气逸散规律，为后续捕集方案优化提供依据，切实保障作业人员呼吸健康。

       2.4.2   应急排风装置

       针对铜冶金车间可能出现的设备故障（如排风罩密封失效、风管堵塞）导致烟气大量逸散情况，需在关键位置设置应急排风阀 。转炉炉口两侧、精炼炉附近各设置 2 个应急排风阀 ， 阀口风速设计为正常排风的1.5 倍，确保快速抽排逸散烟气 。作业人员可通过现场红色紧急按钮或车间控制室远程操作开启应急系统，同时车间角落需划分 2~3 个应急避难区，每个避难区配备正压式呼吸器（不少于 5 套）及通讯设备，让作业人员在突发状况下能及时避险，降低烟气接触风险。

       2.4.3   个人防护装备

       需为不同工序作业人员配备适配的个人防护用品，闪速熔炼炉作业人员配备耐高温防尘口罩（过滤效率≥95%）、防烫手套，转炉吹炼作业人员额外配备防护面罩（防金属飞沫飞溅），精炼炉浇铸人员配备防静电工作服 。企业需建立防护用品管理制度，每月检查防护用品完好性，对破损、失效的及时更换；每季度开展职业健康培训，通过实操演示指导作业人员正确佩戴口罩（确保贴合面部无漏风）、使用呼吸器，提升其自我保护意识，形成“前端捕集+个人防护”的双重职业病防护体系。

       3   结   论

       铜冶金工艺烟气前端捕集是控制烟气逸散、保障作业人员职业健康的关键环节，其技术要点需紧密结合各工序烟气特性，通过科学设计排风罩、精准计算处理风量、优化风管走行及配套职业病防护设施，实现烟气高效收集。针对闪速熔炼工序采用伞形排风罩结合高温密封，转炉吹炼工序采用侧吸式罩与可升降密封裙，火法精炼工序采用局部集气罩与流槽密封罩，同时按烟气产生量、温度修正处理风量，风管走行遵循短路径低阻力原则，以有效避免烟气在车间内逸散聚集 。未来可探索智能化捕集技术，如通过 AI 算法根据烟气浓度自动调整排风罩风量与位置，进一步提升捕集效率与智能化水平，为铜冶金行业绿色低碳发展与职业健康保护提供更有力的技术支撑。

参考文献

［1］王立娜.基于数据分析的有色金属冶炼多种烟气脱硫技术对比［J］. 中国有色冶金，2021，50（3）：79-84.

［2］罗蓉丽，刘柳，梁华鑫，等.铜冶炼烟气中砷回收发展现状及展望［J］.当代化工研究，2025（8）：17-19.

［3］胡衡彦，孙海侠，朱文科，等.某铜冶炼厂车间环境空气污染特征研究及其防治对策［J］.现代盐化工，2023，50（4）：95- 98.

［4］自振华.经济环保型铜转炉烟尘回收生产高纯氯氧铋的技术应用和生产实践［J］.有色矿冶，2020，36（6）：52-57.

［5］胡广生，姜珍，刘祖鹏，等.铜冶炼烟气制酸装置 SO2 风机转子失衡处理实践［J］.硫酸工业，2025（4）：63-66.