【摘要】我国铝型材行业近年来发展迅速，产量和生产规模均居有色金属之首。但由于该行业环保工作还比较落后，极大地制约了企业的发展壮大。本文对铝型材行业冶炼过程中产生的废气处理技术进行分析废铝加工后性能，并结合天元二手料相关工程实例，得出一套行之有效的废气处理技术，实现铝型材快速发展的统一工业和环境保护。 。

随着国民经济建设的快速发展、国防军工现代化和科技进步的需要，各种铝及铝合金材料优先作为解决能源、环境和安全问题的基础材料，并被广泛应用于各种相关领域。铝及铝合金加工业进入快速发展的新时期。经过半个世纪的发展，我国现已成为全球最大的铝型材生产国、出口国和消费国。目前，我国工业铝型材消费增速明显高于建筑铝型材。工业铝型材将成为我国铝挤压行业的发展趋势。铝在熔炼和铸造过程中会产生大量的废气和粉尘。如果控制不当，将会对环境造成很大的污染。本文结合天元二手材料项目对铝加工和铸造过程中产生的烟尘的收集和净化进行研究。

1 熔炼、铸造烟尘的产生及危害

铝型材的熔炼和铸造过程主要是准备铝型材产品的合金成分，是保证铝型材产品质量的关键步骤。在铝加工过程中，熔铝炉需要加热到较高的温度，以熔化铝锭和其他金属材料。因此，在原料添加、熔炼、除杂、净化等过程中，熔铝炉开启时会逸出大量含尘气体。含尘废气污染物的成分主要由熔炼过程中添加的原料成分决定。铝型材厂家的主要生产原材料是铝锭。为了提高产品的某些特殊性能，一般在熔铝炉中添加少量的镁、硅和稀土元素来调整成分。此外，还添加精炼剂（含有冰晶）。 Stone）和少量惰性气体，以除去铝熔体中的少量H2。因此，含尘废气中主要含有铝、镁等金属颗粒，以及氟化物和一些稀土元素。这些污染物颗粒很小，有些以气溶胶的形式产生。对于一些以废铝为主要原料的铝型材生产企业来说，由于废铝表面还含有镍、锡、铬、有机镀层等物质，此类企业熔铝炉产生的工艺废气和灰渣搓炉还含有镍、锡、铬等金属和有机物质，污染物成分比较复杂。为了有效减少熔铝炉工艺废气对环境造成的污染，铝型材厂家一般在熔铝炉等设备上方设置集气罩，并利用风机将含尘废气引入布袋中。除尘器用于除尘[1]。对于那些以废铝为主要原料的铝型材生产企业来说，控制入炉废铝的纯度，尽量减少废铝中的杂质含量，是减少铝熔炼过程中污染物的有效途径。熔铝炉烟气的特点是粉尘细、轻。当粉尘排放到大气中时，也会造成大气污染。某些有害气体、液体或某些金属元素会吸附在灰尘上，并随着人们呼吸而被带入肺部。深入或粘附于支气管壁，引起或加重呼吸器官的各种疾病。此外，空气中的灰尘也会降低大气的能见度，产生的烟雾会减少到达地球表面的太阳辐射能量。

2 铸造烟尘的控制

烟尘治理的首要目的是最大程度地捕集烟气中的粉尘颗粒，将有害气体转化为无害、稳定的物质，以满足相关排放标准。对于铝合金冶炼和磨烟灰产生的烟尘的控制，首先要从源头上控制，加强原材料的预处理和分级，尽量使用杂质较少的原材料和燃料，减少烟尘的产生量。产生的污染物；其次，尽量使用无毒材料、无污染的添加剂；三是改进冶炼技术，减少废物产生量[2]。除尘是一种捕获并分离含尘气流中灰尘等固体颗粒的技术。除尘器是用于捕获和分离悬浮在空气或气体中的灰尘颗粒的装置。除尘器的类型有很多种。一般按主要除尘机理可分为六类：重力式、惯性式、离心式、过滤式、洗涤式、静电式。具体分析对比如下：

2.1重力除尘

重力除尘技术是利用尘粒的重力沉降作用来分离粉尘和气体的除尘技术。采用重力除尘是最古老、最简单的除尘方法之一。其主要优点是：1）结构简单，维护方便； (2)阻力小，一般在50-150Pa左右，主要是气体进出口处的压力损失； (3)维护成本低、耐用； (4)可靠 性能优良，故障少。其缺点是1）除尘效率低，一般只有40%-50%，适合捕集大于50μm的粉尘颗粒； (2)设备比较大型，适合处理中等风量常温或高温气体，多用作多级除尘系统使用前的预除尘。当粉尘量较大或粒径很粗时，会对串联使用的下一级除尘器产生有害影响。使用重力除尘器进行预净化是特别有利的。

2.2 惯性除尘

惯性除尘技术是指利用挡板改变气流方向，利用气流中尘粒的惯性力将其分离的技术。在惯性除尘器中，主要目的是使气流快速转向，或冲击挡板然后快速转向。由于惯性作用，颗粒的运动轨迹与气流轨迹不同，从而使两者分离。气流速度越高，惯性效应越大。因此，该型除尘器的体积可大大减小废铝加工后性能，且占地面积小。它没有运动部件，可在高温、高浓度粉尘场合使用。细颗粒物的分离效率高于重力除尘。探测器得到很大改进，可以捕获小至10μm的颗粒。惯性除尘器的阻力在600Ω之间。惯性除尘器的主要缺点是磨损严重，影响其性能。

2.3旋风除尘器

旋风除尘器的工作过程是当含尘气体从切向进风口进入旋风分离器时，气流将由直线运动变为圆周运动。大部分旋转气流从圆柱体沿容器壁螺旋向下流向圆锥体。这通常称为外部旋转气流。含尘气体在旋转过程中产生离心力，去除相对密度大于气体的尘粒。将其扔向墙壁。尘粒一旦与器壁接触，就失去径向惯性力，以向下的动量和向下的重力沿着器壁落下，进入排灰管。当旋转下降的外旋气体到达锥体时，由于锥体的收缩，而向除尘器中心靠拢。当气流到达锥体下端一定位置时，从旋风分离器中部以相同转动力方向自下而上反向，继续以螺旋方式流动，即内旋气流。最后，净化后的气体从排气管排出，部分未收集到的尘粒也被排出。旋风除尘器的优点是结构简单、成本低、体积小、无运转部件、操作维护方便、压力损失适中、电耗低；缺点是除尘效率不高，对流量变化较大的含尘气体性能较差。 。旋风除尘器可单独使用，也可作为多级除尘系统中的预除尘。

2.4 袋式除尘器

布袋除尘器是通过多孔滤料的作用，收集气固两相流中的粉尘，净化气体的装置。根据过滤材料和工作对象的不同，可分为袋式除尘器、颗粒层除尘器和空气过滤器三种类型。使用滤袋过滤分离粉尘颗粒时，可以让含尘气体从滤袋的外侧进入内侧，在滤袋的外表面上实现粉尘的分离。还可以使含尘气体从滤袋内部流向外部，在滤袋外表面上实现粉尘分离。滤袋的内表面。含尘气体通过滤袋分离过滤，完成除尘过程。袋式除尘器的突出优点是除尘效率高。是一种高效除尘器，除尘效率一般大于99%。运行稳定，不受风量波动影响，适应性强，不受粉尘阻值限制。因此应用最为广泛，其应用数量约占各类除尘器总数的60%-70%。袋式除尘器的缺点是不适合处理潮解性和粘性粉尘。

2.5 湿式除尘器

湿式除尘器主要利用含尘气流与液滴或液膜的接触。在液体与粗尘粒的碰撞、截留、细尘的扩散、相互凝聚等净化机制的共同作用下，尘粒被从气流中除去。与净化空气流分离。湿式除尘器结构简单，投资省，占地面积小，除尘效率高。同时可以净化有害气体，但不能干法回收物料，泥浆处理难度大。有时需要建立专门的废水处理系统。

2.6 静电除尘器

静电除尘器是利用静电力从气体中分离灰尘或液滴的除尘设备。与其他除尘器相比，其显着特点是：对几乎所有种类的粉尘、烟雾等，小至极小的颗粒都有较高的除尘效率；即使是高温高压气体也能使用；设备阻力低（100～300Pa），能耗少；维护和修理并不复杂[3]。

3 长袋低压脉冲布袋除尘器工作原理

低压脉冲布袋除尘器在借鉴国外先进经验的基础上，结合铝加工行业熔化保温炉烟尘排放特点，具有体积小、重量轻、安装短等特点周期长，设备价格低，除尘效率高。目前在铝加工行业熔炼保温炉的烟气净化处理中得到很好的应用[4]。长袋低压脉冲袋除尘器主要由洁净气室（上箱体）、除尘气室、灰斗、喷吹装置、滤袋及滤袋架、输灰装置等组成和其他组件。含尘气体从除尘器进风口进入集尘室后，由于气流断面突然扩大，气流中部分大颗粒粉尘因惯性落入灰斗。小颗粒粉尘进入滤袋室后，经过筛分和惯性作用。 、粘附、扩散和静电被收集并保留在滤袋的外侧。净化后的气体进入布袋，收集到洁净气室，通过出气管排出。滤袋内部有骨架，防止负压运行时塌陷。滤袋过滤一定时间后，由于粘附等作用，尘粒会在滤布的网孔之间形成架桥现象，导致气流滤布的孔径变得较小，滤布的网孔和表面会迅速截留粉尘，形成粉尘层。 。随着滤袋外表面含尘量的不断增加，设备阻力随之上升。当运行达到设定时间或压差达到设定值时，压力控制器发出信号，吹气装置工作，压缩空气从气囊中通过脉冲阀。通过喷吹管上的喷嘴注入每个滤袋中。由于膨胀产生的加速度和反向气流的作用，附着在滤袋外表面的粉尘脱离滤袋落入灰斗，通过输灰装置排出。吹气完成后，滤袋恢复过滤状态。

4 长袋低压脉冲袋式除尘器主要特点

(1)喷吹压力低：在长袋低压脉冲袋除尘器中，为获得较好的清灰效果，通常采用浸没式脉冲阀。由于浸没式脉冲阀直接安装在稳定气囊上，减少了脉冲阀的阻力，因此可以快速启闭，所需的清洗压力较低。浸没式脉冲阀的喷射压力一般不超过0.25~0.60MPa。在同等清灰能力条件下，仅为高压脉冲喷吹压力的1/3~1/4。由于其喷射压力较低，即使在气源压力不足的情况下，通常也能达到预期的清灰效果。

(2)喷射时间短：采用浸没式脉冲阀，脉冲阀的喷射时间一般小于0.1s，保证了较短时间内的有效性。

(3)清灰能力强：省略了传统的喷射器，直接利用袋门实现喷射功能。加大注射管直径，用喷嘴代替注射孔。采用压缩空气（或氮气）作为除尘气源。清灰气流可有效作用于10m长的滤袋。通常一个脉冲可以满足34m2甚至更多滤袋的清灰。对于长袋低压脉冲袋式除尘器，滤袋长径比为（20：1）～（30：1）较为合适。

（4）滤袋更换方便，收尘效率高：采用针刺毡滤袋，滤袋口通过弹性胀圈嵌入花板孔内，安装牢固、紧密，因此可以达到较高的收尘效率。 ，入口处粉尘浓度可达30g/m3。这是通过捆扎或压紧等安装方法无法实现的。

(5)设备重量轻、成本低：由于除尘设备采用新型长袋式，有效减少了设备的占地面积，设备的重量也大大减轻，成本降低。

（6）自动化程度高：系统控制采用PLC为控制核心，触摸屏为人机界面，引风机采用变频调速，全自动化。实践表明，该系统具有运行稳定可靠、人机界面友好的特点。包括除尘设备系统各种参数的监测和控制（温度、压力、流量、清灰间隔和周期、阀门位置等）、各种故障的显示（如阀门故障等）、清灰程序控制、抗干扰性能强，在电源电压波动、环境温度高低、灰尘干扰等条件下都能稳定工作。

5 结论

铝型材生产加工过程中环境污染源的分析必须从实际生产过程开始。随着铝型材生产工艺和技术的发展，可能会出现新的污染源。为了减少铝型材生产加工对环境的影响，防治污染最有效的办法是在生产过程中实施清洁生产，使用低污染原材料，研究推广低能耗、低污染的生产过程，最终实现环保效率与经济效益的“双赢”。

参考：

[1]王军，李东源。铝型材生产企业流程介绍及污染源分析[J].科技创新导报，2012.6，61～63。

[2] 陈卫平，黄丹，蒋凡，罗洪峰，李媛媛。铸造行业节能减排对策分析[J]. 2008中国铸造活动周论文集，2008，65～74。

[3] 阮彩群，李芳艳，裴庆庆。工业安全与环境保护[J]． 2009.35(6), 13～14

[4]王子涛.我国铝型材行业的发展及现状[J].轻合金加工技术，2002，30(2)：11～15。

（中国科技透视2015（2）吉兰沉阳环境科学研究院）