铜冶炼企业的环境影响评价.pdf

第6 l 卷第1 期 2009 年2 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t a l s V 0 1 ．6 1 ．N o ．1 F e b r u a r y20 09 铜冶炼企业的环境影响评价 马倩玲1 ，郭泉2 1 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 ；2 ．金川集团有限公司，甘肃金昌7 3 7 1 0 4 摘要从铜冶炼企业采用的主要原料、主要生产工艺和污染治理设施分析生产过程中污染物的排放情况，探讨铜冶炼企业 环境影响评价的主要内容。结果表明。铜冶炼项目排放的主要污染物为S 0 2 、烟粉尘、酸性废水和工业固体废物。对于尾气中的 S 0 2 一般采用烟气制酸来回收烟气中的S ，烟粉尘经过布袋收尘后返回工艺，酸性废水采用石灰中和法来处理以达到国家和地方 排放标准，工业固体废物采用堆存或者综合利用来处置。 关键词环境工程；环境影响评价；铜冶炼；污染物排放；污染治理设施 中图分类号X 7 0 8 ；X 7 5 8文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 9 0 1 0 1 2 5 0 4 近年来，我国铜冶炼工业发展很快，为了加快结 构调整，国家制定了一系列法律法规规范铜冶炼行 业的发展。最新的铜冶炼准入条件里要求单系统铜 熔炼能力在1 0 万t ／a 以上，落实铜精矿、交通运输 等外部生产条件，自有矿山原料比例达到2 5 ％以 上，项目资本金比例达到3 5 ％及以上等。可见在国 家目前的产业政策中已要求控制新建冶炼企业以及 冶炼生产能力的扩大，仅要求围绕目前的产能推行 清洁生产，进一步降低消耗、提高技术装备和综合利 用水平，改善环境。 1 铜冶炼原料介绍 铜冶炼所用原料主要为经选矿富集的硫化铜精 矿，铜精矿中铜的含量一般为2 0 ％～3 0 ％。我国各 矿山所生产的铜精矿含杂质不同，而铜精矿的一些 杂质为污染元素，如C A ，P b ，A s 等元素。这些元素 在不同矿山所产的精矿中含量差别较大，尤其是A s 元素，不同地区的精矿含量差别很大。由于我国铜 资源短缺，每年大量进口铜精矿，进口矿的成分与国 产矿也有较大区别。因此，严格地说我国各冶炼企 业所使用的主要原料均不相同，这是铜冶炼行业的 特点，在其他有色金属冶炼中也存在此问题。铜冶 炼所用的其他辅助原料有石英石、煤，煤中主要污染 物为S 0 2 。 收稿日期2 0 0 8 1 0 2 0 基金项目全国第一次污染源普查产排污系数核算项目 作者简介马倩玲 1 9 7 5 一 ，女，西安市人，工程师。主要从事环境 影响评价和清洁生产等方面的研究。 2 铜冶炼工艺介绍 铜冶炼工艺分为火法和湿法工艺。我国湿法工 艺发展较慢，9 0 ％以上的产量均由火法生产。因此 主要讨论火法冶炼过程中的环境影响评价。 火法炼铜生产过程一般工序为备料、熔炼、吹 炼、火法精炼成最终产品一一阳极铜。 在熔炼工序，将含铜物料，配入适当数量的熔 剂、返料、燃料，送入氧气或空气，将物料熔化，氧气 与精矿内元素发生反应，产生含S 0 2 烟气、铜锍 冰 铜 及炉渣。熔炼工序是铜冶炼过程的重要环节，也 是最易造成环境污染的环节之一，熔炼技术水平直 接影响冶炼企业生产技术水平。 造锍熔炼的传统方法如鼓风炉熔炼、反射炉熔 炼和电炉熔炼，由于效率低、能耗高、环境污染严重 而逐渐被新的强化熔炼所代替。新型强化熔炼工艺 有闪速熔炼和熔池熔炼两大类，这些强化熔炼工艺 技术趋向连续化、自动化，金属和硫的回收率提高， 环境状况获得很大改善。 在冰铜吹炼技术方面，我国目前主要还是采用 转炉吹炼工艺，有的企业已经采用闪速吹炼技术，各 生产企业的吹炼设备及生产技术存在一定差距。一 些大型企业由于近年来进行技术改造，生产规模不 断增加，因此要求转炉设备大型化，目前贵溪冶炼厂 等大型企业的吹炼转炉已增大了炉体尺寸，扩大了 单炉产能。在转炉操作方面，高品位冰铜 6 3 ％ 的 吹炼以及富氧 2 5 ％ 吹炼已得到成功应用，大大强 化了吹炼过程。 目前我国粗铜火法精炼基本采用阳极炉精炼， 万方数据 1 2 6 有色金属 第6 1 卷 传统固定式精炼炉主要依靠人工操作、劳动强度大、 环保效果差、易跑铜、难控制，其正逐步被机械化程 度高、炉体密闭、易操作的回转式阳极炉所替代。转 炉的大型化必然使阳极炉和浇铸机也趋向于大型 化。从国外引进及国内自行设计制造的阳极炉已达 3 5 0 t 。 熔炼工序是铜冶炼过程的重要环节，也是最易 造成环境污染的环节，不同熔炼工艺与转炉吹炼、火 法精炼、电解精炼组合成不同的铜冶炼生产工艺。 铜冶炼厂的原则工艺流程见图1 。 塑盟_ 叫] 墨j 匠困 图1 铜冶炼原则工艺流程图 F i g ．1 F l o w s h e e to fc o p p e rs m e l t i n g 值得一提的是，铜冶炼准入条件要求铜冶炼工 业采用先进的闪速熔炼、顶吹熔炼、诺兰达熔炼以及 具有自主知识产权的白银炉熔炼、合成炉熔炼、底吹 熔炼等生产效率高、工艺先进、能耗低、环保达标、资 源综合利用效果好的富氧熔池熔炼或者富氧漂浮熔 炼工艺，淘汰落后的鼓风炉熔炼、反射炉熔炼和电炉 熔炼工艺。 3 铜冶炼过程中污染物产生排放情况 3 ．1 大气污染物 1 备料粉尘。备料工序在原、辅材料和燃料的 储存、输送和配料过程，会在贮矿仓、配料仓下料口、 胶带输送转运处受料点产生的粉尘。一般在这些产 尘点设置集风罩将粉尘收集起来。 2 制酸烟气。熔炼炉产生的烟气主要污染物 是烟尘和S 0 2 。熔炼炉出来的高温烟气，一般采用 余热锅炉等降温预除尘，烟气中的高温熔体及大粒 尘可在余热锅炉中除去一部分，降温后的烟气直接 进入电除尘器除尘，以达到送制酸净化工段要求。 烟气温度1 2 3 0 ℃，s 0 2 浓度1 2 ％一1 5 ％，含尘量3 0 - - 3 5 9 ／m 3 ，经余热锅炉回收余热及冷却后进入电收 尘器收尘，收尘后符合制酸要求进制酸系统。 吹炼烟气主要污染物是烟尘和S 0 2 。烟气S 0 2 含量6 ％左右，出口温度8 0 0 ℃左右，烟气经沉降室、 电收尘器收尘后送制酸。 自收尘工段来的烟气进入制酸系统，制酸工艺 一般为双转双吸。烟气进入制酸系统净化工段后， 依次经高效洗涤器、气体冷却塔、一级电除雾器、二 级电除雾器，除去尘等杂质。净化后烟气经干燥及 两次换热、转化、吸收，最后得到硫酸。硫酸尾气中 主要污染物为s c h 和硫酸雾。S 0 2 排放浓度为 8 0 0 m g ／m 3 ，硫酸雾排放浓度为4 0 m g ／m 3 。 3 贫化烟气。贫化烟气来自于阳极炉贫化，贫 化烟气的主要成分是烟尘和s c h 。阳极炉烟气经过 旋风收尘管道或者布袋收尘后如果达标直接排放， 否则采取碱液吸收废气中的S 0 2 。 4 环保烟气。熔炼车间熔炼炉、沉降电炉、连 续吹炼炉的各炉门口、铜锍出口、出渣口等处设密闭 吸风罩，以收集逸散的含尘烟气。各吸风点组成环 保排烟系统，环保烟气主要成分为烟尘和s c h 。收 集的烟气直接排放，可达到工业炉窑大气污染物排 放标准G B 9 0 7 8 1 9 9 6 二级标准 烟尘1 0 0 m g ／m 3 ， S 0 28 5 0 m g ／m 3 的要求。 5 无组织排放。无组织排放来自于物料输送 过程，物料输送过程中设置了粉尘收集罩，无组织排 放按收尘罩可以收集排放粉尘量的9 0 ％来估算无 组织粉尘的排放量。 3 ．2 水污染物 铜冶炼企业的废水主要来自4 个方面。 1 设 备冷却水，主要是冷却冶炼炉窑等产生，废水排放量 大，一般直接回用于熔炼炉水淬渣用水。 2 水淬渣 水 冲渣水 ，主要是对火法冶炼中产生的熔融态炉 渣进行水淬冷却时产生的，其中含有炉渣微粒及少 量重金属离子等。这部分水一般排往废水处理总站 处理后回用。 3 冲洗废水，主要是对设备、地板、滤 料等进行冲洗所产生的废水，废水中含悬浮物和重 金属离子，排往废水处理站处理。 4 污酸和酸性废 水，制酸系统产生的废水主要有污酸和酸性废水。 污酸来自硫酸车间净化工段，污酸的主要成分为 H 2 S 0 41 0 4 k g ／m 3 、H 2 S 0 39 8 k g ／m 3 、尘1 7 ．3 9 ／L 、舳 1 1 ．5 9 几。酸性废水来自于净化、干吸工段地坪冲 洗水，废水H 2 S 0 4 含量0 ．5 ％。 3 ．3 工业固体废物 铜冶炼项目产生的固体废物包括冶炼渣、冶炼 万方数据 第1 期 马倩玲等铜冶炼企业的环境影响评价1 2 7 收尘、制酸系统废触媒、污酸和污水处理站废渣。主 要固体废物的性质及一般处理处置方式见表1 。 表1 铜冶炼产生的工业固废一览 T a b l e1 S o l i dw s s t e 8f r o mc o p p e rs m e l t i n g 注由于铜资源短缺，有些企业已尝试水淬渣选矿提取其中有效 成分。 3 ．4 噪声 铜冶炼项目主要噪声源有余热锅炉排汽管、离 心通风机、收尘高温风机、空压机、s 0 2 鼓风机、氧压 机、鼓风机、引风机等动力设备，噪声值一般在9 0 ～ 1 2 0 d B A 之间。 4铜冶炼企业污染治理设施 4 ．1 废气的治理措施 1 粉尘的治理措施。铜冶炼厂烟气收尘及生 产性粉尘处理分干式和湿式两类。 目前，铜冶炼含尘废气9 0 ％以上都采用干式收 尘。常用的设备有沉降室、旋风收尘器、滤袋收尘器 和电收尘器等，这些设备可单独使用，也可以组合使 用。一般除根据烟气温度、含尘量和含湿量以及烟 尘比电阻等因素外，还考虑收尘装置的造价，材料消 耗量，占地面积及维护管理的难易程度等因素加以 选择。 湿法收尘适用于净化含湿量大的含尘烟气，如 精矿和渣干燥的烟气治理用的最多。由于其易造成 设备管道腐蚀，收下的烟尘呈浆状并有废水产生，难 于处理，故在重有色金属冶炼烟气治理中用的较少。 原料贮运、制备过程中产生的粉尘一般设置通 风集气系统，并配备布袋除尘器，除尘效率大于 9 9 ％，排放粉尘浓度2 0 ～1 0 0 m g ／m 3 ，大多可以做到 达标排放。 铜冶炼熔炼炉、吹炼炉等产生的高浓度s c h 冶 炼烟气送制酸系统前，一般先利用余热锅炉，在回收 热能的同时起沉降作用，去除粗颗粒物，然后设置电 收尘器系统收尘，能满足入制酸系统的要求。贫化 炉、精炼炉产生的含尘、低浓度s 0 2 烟气一般设置 多管旋风或者布袋除尘器，低浓度s c h 采用碱液吸 附法去除。 各类炉窑炉口、渣口等处散发的少量烟气一般 设置环保烟罩和吸风点，及时收集到环保通风系统。 烟气中烟尘和s c h 浓度均较低，能满足排放标准要 求的可由环保烟囱排放，否则采取治理措施。 2 s 0 2 的治理措施。冶炼烟气中的s c h 浓度 在3 ．5 ％以上的烟气，可采用接触法制成硫酸，在 3 ．5 ％以下的低浓度烟气和冶炼烟气制酸后排放的 尾气，则可用吸收、吸附、催化氧化法等技术进行治 理。 铜冶炼工艺中熔炼、吹炼产生的废气中s c h 浓 度在6 ％以上，这部分烟气经过除尘后送去制酸，制 酸工艺采用两转两吸，制酸后的尾气虽然达到排放 标准，但是为了减少s 0 2 排放总量，新建企业一般 采取制酸尾气先通过碱液吸收后再排放。 4 ．2 废水的治理措施 废水的治理原则是首先应根据清洁生产原理尽 量做到清污分流，减少废水的产生，其次对于有色冶 炼厂产生的废水，目前仍以石灰中和法为主，常用的 处理方法还有硫化法、曝气还原法等。凡能综合回 收利用的，要采取相应措施，回收利用其中有价值金 属。 铜冶炼企业排放的废水主要是污酸以及酸性废 水。常用的处理方法为分步石灰中和法。先将污酸 用石灰乳中和至p H 2 ，再进入酸水处理站处理。 污酸处理过程中产生的石膏渣一般属于Ⅱ类一般固 废。酸水处理站采用石灰一铁盐两段处理法，每段 用石灰乳中和酸，并投加铁盐，将p H 调整至9 ，去除 污水中的重金属离子。产生的污泥属于危险固废。 污酸进废水处理站处理前预先处理，可以减少危险 固废的产生量。 4 ．3 固体废物治理措施 铜冶炼固体废渣的处理技术向两个方向发展。 首先是资源化再利用，即从废渣中提取有价金属或 综合利用。其次是根据渣的性质、种类、组成，经鉴 别确定，分清一般固体废物和危险固体废物，分别进 行处置或处理。铜冶炼项目产生的水淬渣为一般固 体废物，无毒害可综合利用，目前利用率很高。 万方数据 1 2 8有色金属第6 1 卷 5结语 目前国家要求控制新建冶炼企业以及冶炼生产 能力的扩大，仅要求围绕目前的产能推行清洁生产， 进一步降低消耗、提高技术装备和综合利用水平。 新建、改扩建铜冶炼项目必须采用先进的闪速熔炼、 顶吹熔炼、诺兰达熔炼以及白银炉熔炼、合成炉熔 炼、底吹熔炼等生产效率高、工艺先进、能耗低、环保 达标、资源综合利用效果好的富氧熔池熔炼或者富 参考文献 氧漂浮熔炼工艺，淘汰落后的鼓风炉、反射炉和电炉 熔炼工艺。 铜冶炼项目排放的主要污染物为s o z 、烟粉尘、 酸性废水和工业固体废物。对于尾气中的s 0 2 一 般采用烟气制酸来回收烟气中的S ，烟粉尘经过布 袋收尘后返回工艺，酸性废水采用石灰中和法来处 理以达到国家和地方排放标准，工业固体废物采用 堆存或者综合利用来处置。 [ 1 ] 宗子就．环境影响评价工程师职业资格登记培训系列教材一冶金机电[ M ] ．北京国家环境保护总局环境影响评价工程 师职业资格登记管理办公室，2 0 0 6 4 5 4 6 ． [ 2 ] 关晓东，李韧，林星杰，等．台鹏晖铜业有限公司铜硫化矿物无污染强化熔炼技术改造工程环境影响报告书[ R ] ．北 京北京矿冶研究总院，2 0 0 8 7 6 7 7 ，8 1 ． [ 3 ] 汪靖，杨晓松，马倩玲，等．第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数核算项目铜冶炼行业产排污系数核算课题 技术报告[ R ] ．北京北京矿冶研究总院，2 0 0 7 8 9 ． E n v i r o n m e n t a lI m p a c tA s s e s s m e n tf o rC o p p e rE x t r a c t i v eM e t a l l u r g yI n d u s t r y M r AQ 缸，1 ．1 i n 9 1 ，G U OQ ／／, a n 2 1 ．B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a ； 2 ．J i n c h u a nG r o u pL i m i t e d ，J i n c h a n g7 3 7 1 0 4 ，G a n s u ，C h i n a A b s t r a c t T h ep o l l u t a n t sd i s c h a r g ei nt h ec o p p e rs m e l t i n ga r ea n a l y z e db a s e do nt h eo ft h em a i nm a t e r i a l s ，p r o d u c t i o n t e c h n o l o g i e sa n dt h ep o l l u t i o nt r e a t m e n tf a c i l i t i e s ，a n dt h em a i nc o n t e n t so ft h ee n v i r o n m e n t a li m p a c ta s s e s s m e n t o fc o p p e rs m e l t e r sa r ed i s c u s s e d ．I ti si n d i c a t e db yt h ea n a l y s i sr e s u l t st h a tt h em a i np o l l u t a n t si nc o p p e rs m e l t i n g i sS 0 2 ，d u s ta n df u m e s ，a c i dw a s t ew a t e ra n di n d u s t r i a ls o l i dw a s t e ．T h eS 0 2i sr e c o v e r e df r o mt h ew a s t eg a st o p r o d u c es u l f u r i ca c i d ，t h ed u s ti sc o l l e c t e db yt h eb a g t y p ed u s tc o l l e c t o rt or e t u r nt ot h ef l o w s h e e t ，a n dt h e a c i dw a s t ew a t e ri sn e u t r a l i z e dw i t hl i m ea n dd i s c h a r g e dc o n s o n a n t l yw i t ht h en a t i o n a la n dl o c a ld i s c h a r g es t a n d a r d s ，t h ei n d u s t r i a ls o l i dw a s t ei sd i s p o s e db ys t o c kp i l i n go rc o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o n ． K e y w o r d s e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g ；e n v i r o n m e n t a li m p a c ta s s e s s m e n t ；c o p p e rs m e l t i n g ；p o l l u t a n td i s - c h a r g e ；p o l l u t i o nt r e a t m e n tf a c i l i t y 万方数据