技术领域
[0001] 本
发明涉及工业废气处理领域，具体涉及一种等离子炉熔炼富集贵金属过程中尾气净化的方法。
背景技术
[0002] 等离子熔炼法的原理：将磨好的失效
汽车尾气净化催化剂、磁
铁矿、还原剂和造渣熔剂配料，混合，投入到等离子熔炼炉内，用10000℃的等离子焰加热物料，使炉内熔融物质的
温度保持在1500～1650℃。等离子焰在熔体表面移动，在熔体表面产生极大的热量，使炉内物质保持熔融，搅拌，促使贵金属积聚在一起，并沉降到炉底熔融的捕集金属里，从等离子炉排放出来的熔炼尾气温度较高，而且尾气中主要含氩气、硫、
碳、氮的
氧化物和
水汽等，少量携带出来的物料颗粒含有铂族金属，因此，为实现尾气达标排放的同时提高铂族金属的回收率，选择合适的尾气处理技术尤其重要。
发明内容
[0003] 针对
现有技术存在的问题，本发明提供一种操作简单，成本较低的等离子炉熔炼富集贵金属过程中尾气净化的方法，该发明能有效处理掉从等离子炉排放出来的熔炼尾气中所含的有毒气体，使尾气
排放量达标，并有效回收尾气中携带的物料颗粒，提高铂族金属的回收率。
[0004] 为实现上述目的，本发明所采用的技术解决方案是，等离子炉熔炼富集贵金属过程中尾气净化的方法，通过以下步骤完成：
[0005] A、等离子炉内的气体压
力为0～100 Pa，物料在温度为1500～1650℃的等离子炉内熔炼，熔炼及尾气净化的全过程保持全密闭，炉内的气体和少量的细颗粒粉尘被抽
风机微
负压带出并进入燃室，从等离子炉出来的尾气温度为850～1050℃，尾气在燃烧温度为1000～1100℃的燃室内气相停留2～5s，待燃尽尾气中微量的
冶金焦炭，使尾气中的CO完全转化为CO2，剩余尾气从燃室排出，较大的颗粒物在燃室内沉降，并返回等离子炉内熔炼，实现有价物质的循环利用；
[0006] 具体反应如下：进入燃室的尾气中含有微量的
冶金焦炭，在1000～1100℃高温和鼓入空气富氧条件下，冶金焦炭在燃室内燃烧生成CO2：
[0007] C+O2→CO2 （1）
[0008] 在1000～1100℃高温和鼓入空气富氧条件下，尾气中的CO气体在燃室内短暂停留2～5s能全部转化为CO2，CO转化为CO2化学反应：
[0009] 2CO+O2→2CO2 （2）；
[0010] B、用稀释空气将从燃室出来的尾气火焰扑灭，大量稀释空气与高温尾气混合、稀释后，高温尾气的温度大幅度降低至350～450℃；
[0011] C、降温后的尾气进入一级
过滤器内，尾气中的颗粒物被一级过滤器全部过滤，用吹洗装置吹洗粘附在一级过滤器内的粉尘，颗粒物及一级过滤器内的粉尘脱落后落入集料箱中，返回等离子炉内熔炼，实现有价物质的循环利用；
[0012] D、经一级过滤器过滤的尾气进入二级过滤器的
温度控制在200～300℃，此时往二级过滤器内加
熟石灰，压缩空气使熟石灰雾化，通过抽风机负压作用，熟石灰微粒
吸附在二级过滤器内壁，尾气穿过二级过滤器内，并被抽风机引出；
[0013] 熟石灰
接触水蒸气后增大了有效吸附
酸性气体的表面积，在200～300℃条件下，二级过滤器中的熟石灰不吸附酸性气体CO2，能吸附有毒的酸性气体SO2，生成CaSO3，反应见式（3），在200～300℃及有氧条件下，CaSO3不稳定，会氧
化成CaSO4，反应见（4）式；
[0014] 2Ca(OH)2 + 2SO2 → 2CaSO3 + 2H2O （3）
[0015] 2CaSO3 + O2 → 2CaSO4 （4）
[0016] 吹洗装置吹洗粘附在二级过滤器内壁的熟石灰，熟石灰脱落并落入集料箱中，收集存放，剩余的尾气从二级过滤器出来；
[0017] E、将从二级过滤器出来的尾气除去冷凝水后，通过烟道排放到大气中，抽风机排气口的温度约120℃，排放的同时连续监测尾气中酸性气体SO2和CO的浓度是否超标，一旦超标，监测系统将
信号发给PLC，PLC接到信号之后命令抽风机减速，从而使尾气停留在前面几个步骤的时间增加，使其完全反应和沉降，避免
排量超标。
[0018] 所述等离子炉熔炼富集贵金属过程中尾气净化的方法通过以下装置实现，包括二燃室、空气稀释降温系统、一级
陶瓷过滤器、二级陶瓷过滤器、抽风机、连续监测系统（CEMS）端口、PLC、
电机、烟道；
[0019] 二燃室下部的
侧壁上设有a进气口和柴油
燃烧器，其底部设有a集料箱，顶部设有a排气管，上部的侧壁上设有
支架；二燃室的上方设有空气稀释降温系统，该空气稀释降温系统由鼓风机和降温管构成，鼓风机置于支架上；一级陶瓷过滤器下部的侧壁上设有b进气口，其底部设有b集料箱，顶部设有b排气管；二级陶瓷过滤器下部的侧壁上设有c进气口，其底部设有c集料箱，顶部设有c排气管，c进气口处设有熟石灰加料装置；一级陶瓷过滤器和二级陶瓷过滤器都内装陶瓷
滤芯，且陶瓷滤芯上方安装有在线脉动装置；抽风机采用变速控制，外套配备了一个自动抽吸点，用于除去冷凝水，适用于处理温度小于300℃尾气；
[0020] 二燃室的a排气管从降温管侧壁接入，降温管的一端通过管道连接鼓风机，另一端通过管道接通一级陶瓷过滤器的b进气口，一级陶瓷过滤器的b排气管通过管道接通二级陶瓷过滤器的c进气口，二级陶瓷过滤器的c排气管通过管道连接抽风机，抽风机通过管道接通烟道，连续监测系统（CEMS）端口位于抽风机和烟道之间，PLC一端接连续监测系统（CEMS）端口，另一端接抽风机，PLC和抽风机之间接有电机。
[0021] 所述一级陶瓷过滤器和二级陶瓷过滤器都内装90～110根陶瓷滤芯。
[0022] 所述陶瓷滤芯为中空的圆柱形陶瓷体，一端开口，另一端封闭，其侧壁上设有细微毛孔隙。
[0023] 所述鼓风机和降温管通过软管连接。
[0024] 所述一级陶瓷过滤器和二级陶瓷过滤器内的线脉动装置用压缩空气定时吹洗陶瓷滤芯表面。
[0025] 本发明具有以下有益效果：
[0026] 1、本发明提供的方法操作简单、成本较低，能够燃尽尾气中少量的冶金焦炭，并使尾气中CO完全转化为CO2和沉降尾气中较重的颗粒物。
[0027] 2、本发明将燃烧后的高温尾气快速降温，能使尾气中的颗粒物质再次沉降。
[0028] 3、本发明经一级过滤能将熔炼尾气中携带的颗粒物质全部过滤；二级过滤中的吸附剂熟石灰能进行吸附中和有毒的酸性气体SO2。
[0029] 4、本发明两级过滤器内设有吹洗装置，能定时吹洗过滤器，防止堵塞，及时回收熔炼尾气中的颗粒物质。
[0030] 5、本发明连续测量排放尾气中酸性气体SO2和CO的浓度，通过PLC控制抽风机的抽吸速度，调整整个装置内的反应时间，从而控制有毒气体的排放量。
[0031] 6、本发明能收集有价的
烟尘，有价烟尘中铂族金属量约占失效催化剂中铂族金属量的1%，收集的有价烟尘返回等离子炉，提高1%铂族金属回收率，变废为宝。
[0032] 7、本发明适于广泛推行，可处理较高温度的各种尾气。
[0033] 8、经本发明处理，排放尾气中总尘量的日平均值小于10mg/m3，二氧化硫和一氧化3 3
碳的日平均值小于50mg/m，氯化氢的日平均值小于10mg/m，二恶英及氧茂的日平均值小
3
于0.1ng/m，均达到欧洲议会和委员会的2000/76/EC安全指令环保标准。
[0034] 9、本发明提供的方法所使用的装置的陶瓷滤芯的材质及结构容易过滤尾气中的颗粒物质。
[0035] 10、本发明提供的方法所使用的装置的抽风机外套配备了一个自动抽吸点，能够除去尾气中的冷凝水。
[0037] 图1为本发明等离子炉熔炼富集贵金属过程中尾气净化的方法所使用的装置的示意图。
[0038] 图中，1-二燃室、2-空气稀释降温系统、3-一级陶瓷过滤器、4-二级陶瓷过滤器、5-抽风机、6-连续监测系统（CEMS）端口、7- PLC、8-电机、9-烟道、10-a进气口、11-柴油燃烧器、12-a集料箱、13-a排气管、14-支架、15-鼓风机、16-降温管、17-b进气口、18-b集料箱、19-b排气管、20-c进气口、21-c集料箱、22-c排气管、23-熟石灰加料装置、24-陶瓷滤芯、25-在线脉动装置。
具体实施方式
[0039]
实施例1：等离子炉熔炼富集贵金属过程中尾气净化的方法，通过以下步骤完成：
[0040] A、等离子炉内的气体压力为0～100 Pa，物料在温度为1500℃的等离子炉内熔炼，启动抽风机5，熔炼过程中尾气净化装置保持全密闭，抽风机5使整个装置保持微负压，气体和少量的细颗粒粉尘被抽风机5微负压带出并通过a进气口10进入二燃室1内，从等离子炉出来的尾气温度为850℃，安装在二燃室1下部的柴油燃烧器11开始按照固定速率向二燃室1内提供一级空气和喷入柴油，二燃室1内开始燃烧，尾气在二燃室1内的燃烧温度为1000℃，气相
停留时间为2s；
[0041] 二燃室1主要作用是燃尽尾气中微量的冶金焦炭，使尾气中的CO完全转化为CO2和沉降尾气中较重的颗粒物；
[0042] 进入二燃室1的尾气中含有微量的冶金焦炭，在1000℃高温和鼓入空气富氧条件下，冶金焦炭在二燃室1内燃烧生成CO2：
[0043] C+O2→CO2 （1）
[0044] 在1000℃高温和鼓入空气富氧条件下，尾气中的CO气体在二燃室1内短暂停留2s能全部转化为CO2，CO转化为CO2化学反应：
[0045] 2CO+O2→2CO2 （2）
[0046] 剩余尾气从二燃室1顶部的a排气管13进入空气稀释降温系统2的降温管16内，较大的颗粒物在二燃室1内沉降，落入二燃室1底部的a集料箱12中，返回等离子炉内熔炼，实现有价物质的循环利用。
[0047] B、启动鼓风机15，鼓风机15向降温管16中鼓入大量的稀释空气，将二燃室1出来的尾气火焰扑灭，大量稀释空气与高温尾气混合、稀释后，高温尾气的温度大幅度降低至350℃。
[0048] C、降温后的尾气通过b进气口17进入一级陶瓷过滤器3内，且沉积在降温管16内的粉尘被吹到一级陶瓷过滤器3中，尾气中的颗粒物被一级陶瓷过滤器3内的90根圆柱形中空陶瓷滤芯24全部过滤，留在陶瓷滤芯24外表面，气流穿过陶瓷滤芯24，在线脉动装置25 用压缩空气定时吹洗粘附在陶瓷滤芯24表面的粉尘，颗粒物及陶瓷滤芯24表面的粉尘脱落后落入一级陶瓷过滤器3底部的b集料箱20中，返回等离子炉内熔炼，实现有价物质的循环利用，剩余的尾气从b排气管21出来后通过c进气口22进入二级陶瓷过滤器4。
[0049] D、进入二级陶瓷过滤器4的尾气温度控制在200℃，熟石灰加料装置23开始对二级陶瓷过滤器4加熟石灰，压缩空气使熟石灰雾化，通过抽风机5负压作用，熟石灰微粒吸附在陶瓷滤芯24表面，尾气穿过熟石灰层、陶瓷滤芯层，进入中空陶瓷滤芯24内，被抽风机5引出；
[0050] 熟石灰接触水蒸气后增大了有效吸附酸性气体的表面积，在200℃条件下，二级陶瓷过滤器4中的熟石灰不吸附酸性气体CO2，能吸附有毒的酸性气体SO2，生成CaSO3，反应见式（3），在200℃及有氧条件下，CaSO3不稳定，会氧化成CaSO4，反应见（4）式；
[0051] 2Ca(OH)2 + 2SO2 → 2CaSO3 + 2H2O （3）
[0052] 2CaSO3 + O2 → 2CaSO4 （4）
[0053] 在线脉动装置25用压缩空气定时吹洗粘附在陶瓷滤芯24表面的熟石灰，熟石灰能从陶瓷滤芯24中脱落，落入二级陶瓷过滤器4底部的c集料箱21中，并收集存放，剩余的尾气从c排气管22出来。
[0054] E、从二级陶瓷过滤器4出来的尾气经过变频控制的抽风机5抽吸，除去冷凝水后；通过烟道9排放到大气中，抽风机5排气口的温度约120℃，抽风机5和烟道9之间的连续监测系统（CEMS）端口6连续测量尾气中酸性气体SO2和CO的浓度，当尾气中酸性气体SO2和CO的浓度超标时，连续监测系统（CEMS）端口6将信号发给PLC7，PLC7接到信号之后将减速命令发送给抽风机5，抽风机5减慢抽吸速度，从而使尾气停留在前面几个步骤的时间增加，使其完全反应和沉降，避免排量超标。
[0055] 实施例2：等离子炉熔炼富集贵金属过程中尾气净化的方法，通过以下步骤完成：
[0056] A、等离子炉内的气体压力为0～100 Pa，物料在温度为1600℃的等离子炉内熔炼，启动抽风机5，熔炼过程中尾气净化装置保持全密闭，抽风机5使整个装置保持微负压，气体和少量的细颗粒粉尘被抽风机5微负压带出并通过a进气口10进入二燃室1内，从等离子炉出来的尾气温度为950℃，安装在二燃室1下部的柴油燃烧器11开始按照固定速率向二燃室1内提供一级空气和喷入柴油，二燃室1内开始燃烧，尾气在二燃室1内的燃烧温度为1050℃，气相停留时间为3s；
[0057] 二燃室1主要作用是燃尽尾气中微量的冶金焦炭，使尾气中的CO完全转化为CO2和沉降尾气中较重的颗粒物；
[0058] 进入二燃室1的尾气中含有微量的冶金焦炭，在1050℃高温和鼓入空气富氧条件下，冶金焦炭在二燃室1内燃烧生成CO2：
[0059] C+O2→CO2 （1）
[0060] 在1050℃高温和鼓入空气富氧条件下，尾气中的CO气体在二燃室1内短暂停留3s能全部转化为CO2，CO转化为CO2化学反应：
[0061] 2CO+O2→2CO2 （2）
[0062] 剩余尾气从二燃室1顶部的a排气管13进入空气稀释降温系统2的降温管16内，较大的颗粒物在二燃室1内沉降，落入二燃室1底部的a集料箱12中，返回等离子炉内熔炼，实现有价物质的循环利用。
[0063] B、启动鼓风机15，鼓风机15向降温管16中鼓入大量的稀释空气，将二燃室1出来的尾气火焰扑灭，大量稀释空气与高温尾气混合、稀释后，高温尾气的温度大幅度降低至400℃。
[0064] C、降温后的尾气通过b进气口17进入一级陶瓷过滤器3内，且沉积在降温管16内的粉尘被吹到一级陶瓷过滤器3中，尾气中的颗粒物被一级陶瓷过滤器3内的100根圆柱形中空陶瓷滤芯24全部过滤，留在陶瓷滤芯24外表面，气流穿过陶瓷滤芯24，在线脉动装置25用压缩空气定时吹洗粘附在陶瓷滤芯24表面的粉尘，颗粒物及陶瓷滤芯24表面的粉尘脱落后落入一级陶瓷过滤器3底部的b集料箱20中，返回等离子炉内熔炼，实现有价物质的循环利用，剩余的尾气从b排气管21出来后通过c进气口22进入二级陶瓷过滤器4。
[0065] D、进入二级陶瓷过滤器4的尾气温度控制在250℃，熟石灰加料装置23开始对二级陶瓷过滤器4加熟石灰，压缩空气使熟石灰雾化，通过抽风机5负压作用，熟石灰微粒吸附在陶瓷滤芯24表面，尾气穿过熟石灰层、陶瓷滤芯层，进入中空陶瓷滤芯24内，被抽风机5引出；
[0066] 熟石灰接触水蒸气后增大了有效吸附酸性气体的表面积，在250℃条件下，二级陶瓷过滤器4中的熟石灰不吸附酸性气体CO2，能吸附有毒的酸性气体SO2，生成CaSO3，反应见式（3），在250℃及有氧条件下，CaSO3不稳定，会氧化成CaSO4，反应见（4）式；
[0067] 2Ca(OH)2 + 2SO2 → 2CaSO3 + 2H2O （3）
[0068] 2CaSO3 + O2 → 2CaSO4 （4）
[0069] 在线脉动装置25用压缩空气定时吹洗粘附在陶瓷滤芯24表面的熟石灰，熟石灰能从陶瓷滤芯24中脱落，落入二级陶瓷过滤器4底部的c集料箱21中，并收集存放，剩余的尾气从c排气管22出来。
[0070] E、从二级陶瓷过滤器4出来的尾气经过变频控制的抽风机5抽吸，除去冷凝水后；通过烟道9排放到大气中，抽风机5排气口的温度约120℃，抽风机5和烟道9之间的连续监测系统（CEMS）端口6连续测量尾气中酸性气体SO2和CO的浓度，当尾气中酸性气体SO2和CO的浓度超标时，连续监测系统（CEMS）端口6将信号发给PLC7，PLC7接到信号之后将减速命令发送给抽风机5，抽风机5减慢抽吸速度，从而使尾气停留在前面几个步骤的时间增加，使其完全反应和沉降，避免排量超标。
[0071] 实施例3：等离子炉熔炼富集贵金属过程中尾气净化的方法，通过以下步骤完成：
[0072] A、等离子炉内的气体压力为0～100 Pa，物料在温度为1650℃的等离子炉内熔炼，启动抽风机5，熔炼过程中尾气净化装置保持全密闭，抽风机5使整个装置保持微负压，气体和少量的细颗粒粉尘被抽风机5微负压带出并通过a进气口10进入二燃室1内，从等离子炉出来的尾气温度为1050℃，安装在二燃室1下部的柴油燃烧器11开始按照固定速率向二燃室1内提供一级空气和喷入柴油，二燃室1内开始燃烧，尾气在二燃室1内的燃烧温度为1100℃，气相停留时间为5s；
[0073] 二燃室1主要作用是燃尽尾气中微量的冶金焦炭，使尾气中的CO完全转化为CO2和沉降尾气中较重的颗粒物；
[0074] 进入二燃室1的尾气中含有微量的冶金焦炭，在1100℃高温和鼓入空气富氧条件下，冶金焦炭在二燃室1内燃烧生成CO2：
[0075] C+O2→CO2 （1）
[0076] 在1100℃高温和鼓入空气富氧条件下，尾气中的CO气体在二燃室1内短暂停留5s能全部转化为CO2，CO转化为CO2化学反应：
[0077] 2CO+O2→2CO2 （2）
[0078] 剩余尾气从二燃室1顶部的a排气管13进入空气稀释降温系统2的降温管16内，较大的颗粒物在二燃室1内沉降，落入二燃室1底部的a集料箱12中，返回等离子炉内熔炼，实现有价物质的循环利用。
[0079] B、启动鼓风机15，鼓风机15向降温管16中鼓入大量的稀释空气，将二燃室1出来的尾气火焰扑灭，大量稀释空气与高温尾气混合、稀释后，高温尾气的温度大幅度降低至450℃。
[0080] C、降温后的尾气通过b进气口17进入一级陶瓷过滤器3内，且沉积在降温管16内的粉尘被吹到一级陶瓷过滤器3中，尾气中的颗粒物被一级陶瓷过滤器3内的110根圆柱形中空陶瓷滤芯24全部过滤，留在陶瓷滤芯24外表面，气流穿过陶瓷滤芯24，在线脉动装置25用压缩空气定时吹洗粘附在陶瓷滤芯24表面的粉尘，颗粒物及陶瓷滤芯24表面的粉尘脱落后落入一级陶瓷过滤器3底部的b集料箱20中，返回等离子炉内熔炼，实现有价物质的循环利用，剩余的尾气从b排气管21出来后通过c进气口22进入二级陶瓷过滤器4。
[0081] D、进入二级陶瓷过滤器4的尾气温度控制在300℃，熟石灰加料装置23开始对二级陶瓷过滤器4加熟石灰，压缩空气使熟石灰雾化，通过抽风机5负压作用，熟石灰微粒吸附在陶瓷滤芯24表面，尾气穿过熟石灰层、陶瓷滤芯层，进入中空陶瓷滤芯24内，被抽风机5引出；
[0082] 熟石灰接触水蒸气后增大了有效吸附酸性气体的表面积，在300℃条件下，二级陶瓷过滤器4中的熟石灰不吸附酸性气体CO2，能吸附有毒的酸性气体SO2，生成CaSO3，反应见式（3），在300℃及有氧条件下，CaSO3不稳定，会氧化成CaSO4，反应见（4）式；
[0083] 2Ca(OH)2 + 2SO2 → 2CaSO3 + 2H2O （3）
[0084] 2CaSO3 + O2 → 2CaSO4 （4）
[0085] 在线脉动装置25用压缩空气定时吹洗粘附在陶瓷滤芯24表面的熟石灰，熟石灰能从陶瓷滤芯24中脱落，落入二级陶瓷过滤器4底部的c集料箱21中，并收集存放，剩余的尾气从c排气管22出来。
[0086] E、从二级陶瓷过滤器4出来的尾气经过变频控制的抽风机5抽吸，除去冷凝水后；通过烟道9排放到大气中，抽风机5排气口的温度约120℃，抽风机5和烟道9之间的连续监测系统（CEMS）端口6连续测量尾气中酸性气体SO2和CO的浓度，当尾气中酸性气体SO2和CO的浓度超标时，连续监测系统（CEMS）端口6将信号发给PLC7，PLC7接到信号之后将减速命令发送给抽风机5，抽风机5减慢抽吸速度，从而使尾气停留在前面几个步骤的时间增加，使其完全反应和沉降，避免排量超标。
