箱式實(shí)驗(yàn)電爐燒結(jié)材料時(shí)產(chǎn)生污染怎么辦

一

、污染預(yù)防：從源頭減少污染物產(chǎn)生

1. 材料預(yù)處理控制

• 揮發(fā)物去除：
  對(duì)含有機(jī)物（如粘結(jié)劑、涂層）的材料

  ，先在低溫段（200-400℃）進(jìn)行預(yù)燒排膠（升溫速率≤5℃/min）

  ，避免高溫下突然揮發(fā)導(dǎo)致大量煙塵附著爐壁（例：陶瓷燒結(jié)前需在空氣氣氛中完成排膠工藝）

  ；

• 表面清潔：
  金屬粉末、陶瓷坯體等燒結(jié)前用乙醇或丙酮擦拭表面油污

  、氧化物

  ，減少燒結(jié)時(shí)的揮發(fā)性污染物（如油脂高溫分解產(chǎn)生 CO?和碳顆粒）。

2. 爐內(nèi)氣氛優(yōu)化

• 惰性氣氛隔離：
  對(duì)易揮發(fā)或氧化材料（如硫化物

  、稀土金屬）

  ，采用高純氮?dú)猓?9.99%）或氬氣保護(hù)，抑制材料與空氣中氧氣反應(yīng)生成腐蝕性氣體（如硫化物燒結(jié)時(shí)通入 N?可減少 SO?排放）

  ；

• 負(fù)壓抽氣設(shè)計(jì)：
  爐體配備排氣口并連接除塵裝置（如布袋除塵器）

  ，燒結(jié)過程中保持微負(fù)壓（-50Pa），避免揮發(fā)物在爐內(nèi)沉積（適用于產(chǎn)生大量粉塵的金屬粉末燒結(jié)）

  。

3. 工藝參數(shù)優(yōu)化

• 升溫速率控制：
  針對(duì)高揮發(fā)分材料（如高分子基復(fù)合材料）

  ，采用階梯式升溫（例：0-300℃/5℃/min，300-800℃/10℃/min）

  ，降低揮發(fā)物集中釋放導(dǎo)致的污染

  ；

• 保溫時(shí)間調(diào)整：
  避免過度保溫造成材料分解加劇（如某些陶瓷材料超過燒結(jié)溫度 20℃且保溫超 2 小時(shí)

  ，易析出低熔點(diǎn)氧化物污染爐襯）

  。

二、污染類型及針對(duì)性處理方法

1. 固態(tài)污染物（粉塵

、燒結(jié)渣）

• 物理清理：

• 冷卻至室溫后

  ，用陶瓷刮刀（避免金屬工具刮傷爐襯）清除爐壁、加熱元件表面的塊狀燒結(jié)渣

  ；

• 超細(xì)粉塵用真空吸塵器（配備 HEPA 濾芯）吸附

  ，避免揚(yáng)塵（例：氧化鋁粉塵若飛揚(yáng)可能堵塞溫控?zé)犭娕伎紫叮?/p>

• 化學(xué)清洗：
  對(duì)金屬氧化物殘留（如 Fe?O?、CuO）

  ，用 5% 稀鹽酸溶液浸泡過的無塵布擦拭

  ，再用去離子水沖洗并烘干（注意：鹽酸濃度≤5%，避免腐蝕爐襯耐火材料）

  。

2. 氣態(tài)污染物（酸性氣體

、有機(jī)物蒸氣）

• 中和吸附：

• 燒結(jié)產(chǎn)生 SO?、NOx 等酸性氣體時(shí)

  ，在爐內(nèi)放置盛有 NaOH 溶液（0.1mol/L）的敞口容器
  ，反應(yīng)生成可溶性鹽后清理；

• 有機(jī)物蒸氣（如樹脂分解產(chǎn)物）可用活性炭吸附板（比表面積≥1000m2/g）安裝在排氣口

  ，定期更換
  ；

• 爐內(nèi)通風(fēng)循環(huán)：
  污染事件后，以 300℃空燒 2 小時(shí)（空氣氣氛）

  ，配合爐體風(fēng)扇循環(huán)

  ，加速殘留氣體分解排出（適用于有機(jī)物污染）

  。

3. 熔融物污染（金屬熔滴

、玻璃相物質(zhì)）

• 凝固剝離：
  若金屬熔滴（如燒結(jié)銅基材料時(shí)的熔融銅）粘在爐襯上

  ，需待冷卻后用剛玉鏟小心剝離（避免熔滴未凝固時(shí)鏟除導(dǎo)致爐襯破損）；

• 助熔劑清理：
  玻璃相污染物（如硅酸鹽燒結(jié)后的熔融物）可在高溫（高于熔點(diǎn) 50℃）下用剛玉棒攪動(dòng)使其軟化

  ，再快速清理（例：石英玻璃熔融物需在 1200℃以上軟化后鏟除）

  。

三、深度清理流程：分步恢復(fù)爐體潔凈度

1. 可拆卸部件處理

2. 爐腔整體清潔

• 高溫灼燒法：
  空爐升溫至 1000℃（空氣氣氛）保溫 4 小時(shí)

  ，使有機(jī)物污染碳化分解

  ，冷卻后用壓縮空氣（壓力≤0.5MPa）吹掃爐腔；

• 惰性氣氛清洗：
  對(duì)易氧化爐襯（如鎂質(zhì)耐火材料）

  ，通入高純氮?dú)猓髁?5L/min）并升溫至 800℃保溫 2 小時(shí)

  ，防止空氣中氧氣與殘留污染物反應(yīng)生成新雜質(zhì)。

四

、長(zhǎng)期維護(hù)策略：建立污染防控體系

1. 定期預(yù)防性維護(hù)

• 季度檢查：
  拆卸爐門密封件

  ，清除密封槽內(nèi)的粉塵和揮發(fā)物殘留（可用棉簽蘸丙酮擦拭），檢查爐襯裂縫（超過 1mm 時(shí)需修補(bǔ)）

  ；

• 年度大修：
  測(cè)量加熱元件電阻值

  ，偏差超過標(biāo)稱值 20% 時(shí)更換（如硅鉬棒使用 1 年后電阻增大可能導(dǎo)致局部過熱污染加劇）

  。

2. 污染監(jiān)測(cè)與記錄

• 建立污染檔案：
  記錄每次燒結(jié)材料的成分

  、燒結(jié)溫度、氣氛類型及污染程度

  ，形成數(shù)據(jù)庫（例：某批次不銹鋼燒結(jié)后爐壁出現(xiàn)藍(lán)色氧化層

  ，需調(diào)整燒結(jié)溫度或氣氛）；

• 傳感器預(yù)警：
  在排氣口安裝氣體傳感器（如 CO

  、VOCs 傳感器）
  ，污染超標(biāo)時(shí)自動(dòng)報(bào)警并啟動(dòng)抽氣系統(tǒng)（響應(yīng)時(shí)間≤10s）。

五

、安全注意事項(xiàng)

• 化學(xué)清洗防護(hù)：處理酸性污染物時(shí)佩戴耐酸堿手套（如丁腈橡膠手套）

  ，操作區(qū)域保持通風(fēng)（風(fēng)速≥0.5m/s）；

• 高溫清理禁忌：爐腔溫度高于 50℃時(shí)禁止用濕抹布擦拭

  ，避免耐火材料因溫差開裂
  ；

• 特殊材料處理：燒結(jié)含重金屬（如鉛、鎘）的材料后

  ，需專用工具清理（避免交叉污染）
  ，廢棄物按危險(xiǎn)化學(xué)品處理
  。

通過上述多維度干預(yù)