汞蒸氣冷凝(condensation of mercury va-por)是指使含汞爐氣中的汞蒸氣冷凝成液態汞回收的過程，為火法鍊汞流程的主要組成部分。包括爐氣除塵、冷凝收汞和汞炱處理三個主要環節。
基本介紹
- 中文名：汞蒸氣冷凝
- 外文名：condensation of mercury va-por
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 範圍：能源
- 屬性：火法鍊汞流程
簡介,爐氣除塵,冷凝收汞,汞炱處理,
簡介
汞蒸氣冷凝(condensation of mercury va-por)是指使含汞爐氣中的汞蒸氣冷凝成液態汞回收的過程，為火法鍊汞流程的主要組成部分。包括爐氣除塵、冷凝收汞和汞炱處理三個主要環節。
爐氣除塵
爐氣除含汞蒸氣外，還含有氮40%-70%、水蒸氣5%-25%、金屬氧化揮發物、二氧化硫、過剩氧、二氧化碳和被氣流帶進的微細礦塵。這些礦塵在汞蒸氣冷凝前如不除去，就會在汞蒸氣冷凝中和汞蒸氣一道沉集，形成一種含汞量很少、夾帶有大量雜質難以處理的疏鬆物質，這種疏鬆物質被稱為汞炱。煙塵量越大，汞炱含汞量越少，處理越困難，為減少汞炱的產生，提高金成汞產出率，在汞蒸氣冷凝前，需儘可能除去含汞爐氣中的煙塵。在除塵過程中，為避免汞蒸氣凝結進入煙塵，除塵設備和管道都必須保持高溫和絕熱，汞礦石豎爐焙燒、汞精礦迴轉蒸餾爐焙燒產出的含汞爐氣，含煙塵量較少，採用自然沉降室和旋風除塵器除塵即可。汞礦石流態化焙燒產出的含汞爐氣含塵量高達280-300g/m3，須採用兩段旋風除塵器除塵和高溫乾式電除塵器除塵，方可把99.5%以上的煙塵除去，其中一段旋風除塵器和二段旋風除塵器的除塵效率分別為84%-93%和64%-67%，電除塵器的除塵效率為84%-97%。汞礦石迴轉窯焙燒和汞精礦多膛爐焙燒產出的含汞爐氣，採用旋風除塵器除塵或電除塵器除塵。用高溫電除塵器處理迴轉窯含汞爐氣，如爐氣量為6500m3/h。流速0.3m/s。溫度633K、含塵量42.6g/m3時，除塵效率為99.6%-99.8%。採用電除塵器除塵時，含汞爐氣溫度不要低於613-633K，以利細塵中的HgS繼續揮發並氧化生成金屬汞熱氣，而不會被捕集進入煙塵，增加汞的損失，同時可防止汞蒸氣與SO2和O2結合形成HgSO4。除塵後的含汞煙氣溫度為473-573K，含有不能凝結的氮、二氧化碳及氧，可凝結的水熱氣、汞蒸氣和砷、銻等金屬長化物，以及還含有一些不易除去的細礦塵和呈煙炱狀的碳。
冷凝收汞
含汞爐氣降溫、汞冷凝和汞回收的過程。
1.影響汞蒸氣冷凝效果的因素
冷凝溫度是重要因素。將含汞爐氣溫度降到臨界點時，可冷凝氣體的蒸氣壓隨之相應降低，開始凝結成液體。
除冷凝溫度外，保持冷凝系統中適當的氣流速度、高的汞蒸氣濃度和合適的冷卻速度，均有利於汞蒸氣的凝結。
冷凝形成的小汞珠在冷凝管降落過程中和在水冷汞槽中流動時，由於表層薄膜的破裂而匯合集結成金屬(活)汞。如煙氣含汞量少、含煙塵量多時，灰塵常常成為汞蒸氣凝結的晶核：以及在煙氣流速較大、冷卻很快的條件下冷凝，一般形成極細的金屬汞珠，表面蒙上一層汞的氧化物或硫化物形成的牢固的薄膜。汞珠不易集結而進入沉降的礦塵、煤灰和碳粒中，生成汞臭。汞蒸氣在冷凝過程中也會與煙氣中的二氧化硫、三氧化硫氣體作用，生成硫酸汞塊和亞硫酸汞塊進入汞炱，在不同的爐氣成分和不同的冷卻條件下，金屬汞產出率波動在60%-90%內，其餘10%-40%的汞呈汞炱形態產出。
2.工藝
汞礦石豎爐焙燒、汞精礦迴轉蒸餾爐焙燒和汞礦石迴轉窯焙燒鍊汞所產含汞護氣，都採用垂直型多級管狀冷凝器冷凝。這種冷凝器一般用鋼、鑄鐵或上釉陶瓷管作冷凝管，管徑為250-400mm，冷凝面積根據需要確定。汞礦石豎護倍燒鍊汞日處理1t汞礦石所濡的冷凝面積為2.7-4.5m2，小爐取上限，大爐取下限。為使汞微粒在冷凝管內有效沉集，管內含汞護氣流度以4-6m/s為宜。中國在汞礦石流態化焙燒鍊汞系統中，用文氏管冷凝系統取代龐大的管式冷凝器。含汞爐氣先通過文氏管快速降低溫度，使汞蒸氣冷凝，除去爐氣中大部分粉塵，粉塵進入沉澱他，凝結的大粒汞珠進入水封槽。被冷卻的含汞爐氣繼而進入旋渦收汞器，使細粒汞珠、霧狀汞變成較大的汞珠降落在水封槽中。含汞爐氣再進入列管式水套冷凝器，繼續降低溫度以冷凝收集汞。含汞爐氣最後引入淋洗塔，用循環水淋洗，進一步降低其含汞量。
3.冷凝器
要用高導熱性、耐腐蝕性和不易形成汞齊的材料製造。鋼鐵的導熱性較好，也不易與汞形成汞齊，但耐腐蝕性能較差。陶瓷的耐腐蝕性能較好，不易與汞形成汞齊，但導熱性較差。鎳鉻不鏽鋼、鈦材的性能都可滿足要求。
汞炱處理
破壞包裹小汞珠的薄膜，將汞放出匯成大汞滴而得以回收的過程。
1.汞炱成分和性質
汞炱主要由細小的汞珠、礦塵、砷和銻的氧化物、硫化汞、硫酸汞、碳氫化合物和水分等組成，為一種多相體系物質。其中存在懸浮體和膠體。含固體雜質10%-30%，含汞20%-80%。汞炱的顏色取決於煙塵的含量，煙塵含量少時呈灰色，煙塵含量多時呈黑色。汞炱的稠密度隨水分的增加由濃稠狀變成稀琉的泥漿。小汞珠被一層薄膜包裹，分散在淤泥介質中不能融合匯集成大汞珠。
2.處理方法
有機械處理和蒸餾回收兩種。機械處理設備有打汞炱機和水力旋流器，蒸餾回收設備有馬弗爐、蒸餾鍋和迴轉蒸餾爐。其中以水力旋流器的處理效果較好，技術也先進，水力旋流器的直徑為125-250mm。其結構與旋風除塵器相似，系利用水的旋流產生的離心力達到分離汞的目的。將汞負調成濃度為25%-30%的漿狀物，用砂泵沿旋流器的切線方向高速打入器內，由於汞的密度比其他雜質煙塵大得多，細小的汞珠在旋流器內受到離心力的擠壓、摩擦和互相碰撞結合成大汞滴，沿壁沉入錐體底部聚合成金屬(活)汞流出直接裝瓶。汞炱中大量輕而細的雜質煙塵隨溢流帶出，經濃縮沉澱成汞炱殘渣。汞炱殘渣一般含汞少於2%，返回焙燒處理。
