根据铜冶炼的工艺流程和特点,目前主要的腐蚀现象发生在烟气制酸、电解精炼、水处理等工段,根据腐蚀环境的不同,主要选用不锈钢、铅、耐酸砖/花岗岩、水玻璃、树脂等材料,其中环氧乙烯基酯树脂作为一种近几十年新兴的优良耐腐蚀材料,在铜冶金防腐蚀工业中发挥出重要的作用。特别是在烟气制酸中的净化、静电除雾、尾气脱硫等工段。烟气管道和酸管道等设备大量使用环氧乙烯基酯树脂玻璃钢制作。中国是世界最大的精炼铜生产国和消费国。随着我国铜冶炼技术的提高以及对环境保护的日益重视,铜冶炼工业中的防腐蚀要求也越来越严格。下面主要重点介绍以下环氧乙烯基酯树脂在铜冶炼工业中烟气制酸工段的防腐蚀应用。
环氧乙烯基酯树脂是一种优良的耐腐蚀耐高温树脂材料,于20世纪70年代末由华东理工大学最早在国内研究成功,并很快推出商品名为MFE-2的环氧乙烯基酯树脂。环氧乙烯基酯树脂主链由不饱和羧酸与环氧树脂进行开环酯化反应得到,环氧乙烯基酯树脂具有良好的成形性、力学性能和耐化学品腐蚀性,在100℃下能耐大部分酸、碱及盐溶液的侵蚀。环氧乙烯基酯树脂作为一种性能优良、价格合理,应用范围广的优秀耐腐蚀树脂,已渐渐取代常规树脂和金属材料,成为防腐蚀设计的主力选材。
烟气制酸各工段防腐蚀应用
地球上大约80%的铜矿物组成是Cu-Fe-S矿,通常采用火法冶金方式提取铜。释放的硫化物多以SO2的形式存在,如奥托昆普闪速熔炼炉排出的烟气中SO2体积百分比约占25%~50%;皮氏卧式(Peirce-Smith)转炉烟气中SO2约占8%~15%。此外,烟气中还含有少量的SO3,Cl2,F2等气体和灰尘。过去,SO2烟气一般都直接排放到大气中,如今随着国家对环境保护的重视,这种做法已被严格禁止,火法冶铜必须捕获硫化物,回收的硫化物一般都制成硫酸。图1是利用熔炼尾气中SO2制酸的流程。其中净化、静电除雾、尾气脱硫等工段大量使用环氧乙烯基酯树脂制作玻璃钢设备。
1. 净化工段
冶炼产生的烟气经静电除尘后,主要为SO2和少量的Cl2,F2,SO3等气体和灰尘,温度在300℃左右,需首先进入洗涤塔(流量塔或文氏管)内被水冷却至55~60℃。