环境保护技术在金隆公司的应用及开发.pdf

5 环境保护技术在金隆公司的应用及开发 于熙广 金隆铜业有限公司，安徽铜陵，2 4 4 0 2 1 摘要舟绍金隆公司在采用高新技术改造传境产业中．应用和开发的先进环保技术以及运 行状况． 关键词环境保护；循环水；高{ 盘度S O ，转化；分步硫化 金隆公司是原铜陵有色金属 集团 公司 第一冶炼厂技术改造项目，旨在治理原老厂 的严重环境污染，因此工程在设计上选用 并开发了先进的环保技术。工程自1 9 9 7 年 建成投产以来，各项环保指标基本达到或超 过设计水平，体现出良好的环境效益。 1 选用先进的闪速炼铜工艺 与老厂工艺相比，闪速炼铜工艺具有节 能、硫资源利用率高、环境保护好等特点，再 配以富氧冶炼，烟气s 0 ，浓度将大幅度提 高，更利于两转两吸烟气制酸流程，为进 一步提高制酸工序的硫利用率创造了条件。 原老厂硫利用率在7 0 ％左右，而金隆公司采 用闪速炼铜工艺，1 9 9 9 年1 ～9 月硫利用率 为9 5 ．2 6 ％～9 6 ．5 3 ％，平均达9 6 ．0 6 ％。 2 采用先进的自动控制系统 为了保证生产在良好工艺条件下运行， 全厂主要生产工序均实行工艺参数D C S 和 P L C 集中操作控制，尤其在闪速炉操作中使 用计算机在线控制，使各项生产操作指标和 环境操作指标时刻处于严密的监视、控制和 最佳化操作状态。各工序有力地保障了本工 序操作在环保的控制要求之内，从而保障了 全厂“三废”得以达标排放。 为了进一步保障生产和保护环境，在主 工艺生产流水线上的设备之间建立了自动控 制联锁，即一旦流水线上某一设备 风机、 泵、加料设备等 停止工作，则线上设备立即 同时停止工作，可有效地保护环境。 3选用先进的设备和局部工艺 3 ．1消化吸收并改进了引进的干燥低温电 收尘器根据工艺要求，人闪速炉铜精矿必 须经过干燥，因此须设置精矿干燥工序，将 精矿含水从1 0 ％降到0 ．3 ％以下。采用精 矿与热烟气直接接触干燥，干燥后的烟气排 人大气，因此必须对干燥烟气进行严格的收 尘．选择的收尘工艺流程为烟气一沉尘 室一旋涡收尘一电收尘一排空。电收尘为 收尘流程中最后设备，因此起着关键的把关 作用，设计一台优良的电收尘器尤为重要。 鉴于国内对铜精矿低温干燥电收尘设计 缺乏经验，我们对贵溪冶炼厂引进的低温电 收尘器进行了吸收消化，并进行了改进。其 主要改进的内容有 1 缩短电场总长度，增加电场过滤面 积，烟气在电场有效停留时间不变．有利于 烟尘的沉降和捕集。 2 改善进E l 气流分布状态，使烟气在电 场分布更均匀。 万方数据 6 3 改变原超高压 1 0 万V 送电、宽极 距电场 同极距5 0 0 m m 为中高压 7 ．2 万 v 送电、中极距电场 前面电场同极距 4 9 0 r a m ，后面电场4 0 0 m m ，保证中高压送电 容易实现，使电场在中高压状态下能良好送 电。 4 将原全部方形阴极线改为新型的B S 芒剌线和星形线，并在前面电场采用芒剌 线，后面电场采用星形线，以提高电晕效果 和收尘效率。 经过改进后，运行效果良好。经测定在 人V I 实际含尘浓度低于设计人V I 含尘浓度的 情况下，收尘效率仍然达到了设计指标，并 高于改进前的水平，出口含尘浓度低于改进 前的出口含尘浓度。设计收尘指标和实际运 行检测结果见表1 。 表1干燥低温电收尘设计指标 与实际运行效果 3 ．2 开发高浓度s 0 2 转化技术由于采用 了富氧闪速熔炼工艺，烟气中S o z 浓度大大 提高，这给制酸采用两转两吸工艺创造了 良好的条件。而且烟气浓度提高，减少了烟 气量，整个工艺线的设备尺寸大大减小，并 减少了占地面积，也极大地节省了电能的消 耗，但由于烟气中S O 浓度大幅度地提高， 也就给制酸尾气达标排放增加了难度。传统 的两转两吸设计，一般转化器人口S O 浓度 不超过9 ％，排放尾气方能达到排放标准． 而本次S o 浓度达1 1 ％，因此必须更高地提 高转化率，才能使尾气达标排放． 根据转化理论，触媒在可起燃范围内，温 度越低平衡转化率越高，而温度升高，平衡 转化率下降，但平衡速度加快。如果超过允 许温度范围，触媒则易失效。为了保证高 浓度s O 的高转化率，考虑其S O 浓度高， 转化反应放热量大，升温温差大的特点，选 用了合理的转化流程，并降低第一次转化的 第一层触媒人口烟气温度，在此层触媒中采 用部分低温活性触媒，使s o 在较低的温度 3 9 0 ℃或更低 就开始有较高的转化率，从 而使一次一层转化终了，烟气温度仍在转化 极限温度范围之内，既提高了转化率，又有 较高的转化速度。同时选择适宜的一次转化 各层分配比例，使一次转化率达到较高水 平。在二次转化 只一层 采用部分低温触 媒，使二次转化在较低的温度区间内完成， 提高了极限转化率，从而保证了较高的总转 化率．金隆工程在采用了合理的低温转化人 口温度和合理低温触媒选型、优良的转化器 结构和换热器结构，并且配合合理的换热流 程和烟气调节副线，使最终总转化率达到 9 9 ．7 ％，即使在进转化烟气氧硫比值为1 的低 比例下，仍能使尾气达标排放。经检测1 9 9 9 年l ～9 月平均总转化率达9 9 ．7 ％左右，尾 气排放S O 浓度～4 0 0 p p m ，达到国家排放 标准。 3 ．3改进废酸处理工艺，全厂废水集中处理 达标排放制酸净化工序产生的废稀酸需经 处理才能达标排放。传统的稀酸处理工艺采 用先硫化处理，产出硫化铜，硫化砷混台物 滤饼，硫化后液再经石膏工序产生石膏滤 饼，石膏后液送中和排水处理，达标排放。 其特点是 1 产生的硫化铜、硫化砷滤饼为混合 物，不利于分别回收处理和利用，长期堆 存，必将污染环境。 2 由于稀酸先硫化，对硫化设备腐蚀加 剧，对生产稳定构成威胁，且废酸处理成本 增加。 经研究，试验对传境废酸处理工艺做了 局部改进 1 将原先硫化后石膏的废酸处理工艺 改为先石膏后硫化工艺，改后有利于进行分 万方数据 7 步硫化和碛轻硫化设备腐蚀。产生的石膏仍 为无害渣，作为制造建筑材料的原料． 2 将原一步硫化工艺改为分步硫化工 艺．分别产出硫化铜滤饼和硫化砷滤饼，便 于分别处理和回收有价金属元素，并有利于 环境保护。 经过改进后，流程畅通，运行正常，其硫 化后液达到了中和排水工序处理的要求。 为了保证厂区外排废水达标排放，在全 厂各区域设置了泄漏污水集水池，汇集的污 水集中输送到中和排水处理工序，与硫化后 液混合后集中处理，产出无害渣，集中堆 存．经过处理的污水每天对其中S S 、p H 、 C u 、P b 、Z n 、C d 、C r 、H g 、A s ，F 1 0 种成分含量 进行了测定，1 9 9 9 年l ～9 月总排放达标率 为9 3 ，7 1 ％～1 0 0 ％，目前达标率不到1 0 0 ％ 的主要原因是硫化工序砷滤饼压滤机及检测 控制仪表偶尔出故障，使硫化后液含砷有时 超标，导致中和排水工序负担过重，影响综合 达标率。 3 ．4采用文丘里喷管 水膜赊尘器净化低 压锅炉烟气金隆公司现有2 0 t ／h 燃煤低压 锅炉3 台，其中两台处于热备或开动状态，每 台锅炉满负荷供汽时，排出废烟气量为 3 5 0 0 0 h a3 ／h 。烟气含有烟尘及S O 。若直接 排放，将严重超标。我们选用了荣获国家环 保总局“9 2 年最佳实用新技术”的文丘里喷 管 水膜除尘的工艺设备净化烟气，使外排 烟气完全达到国家排放标准。该除尘设备新 技术的特点是 1 除尘器本体采用国家统一编号的 6 0 6 A 砻石，其耐酸度 9 0 ％。 2 水膜除坐器内径湿段筒体采用倒锥 形式，进烟口为蜗壳偏心，以改善烟气旋转 臂，提高除尘除污效率，降低烟气阻力。出 口采用轴向中心收缩，防止烟气带水。 3 文丘里喷管选用卧式矩形，以达到最 佳雾化状况，提高净化效果，并降低烟气阻 力系数。 4 除尘装置内表面磨光处理，以降低系 统阻力并提高净化效果。 5 水膜除尘器供水系统采用环型喷 嘴，并设有砻石挡水罩，防止喷嘴与烟气接 触造成腐蚀。 6 文丘里喷嘴采用不锈钢溅锥型喷 嘴，并附有防磨罩，以使其有良好的净化效 果和长久的寿命。 ． 7 整个除尘净化系统阻力小，设备简 单，净化效率高。 投 运行后效果良好，1 9 9 9 年】～9 月 低压锅炉烟气排放达标率均为1 0 0 ％。 3 ．5冷却水循环采用添加缓蚀阻垢剂技术 根据工艺设计，金隆公司每天生产用水2 0 ．4 6 万i n 3 ，如此大的水量，如果采用直流水，势 必造成大量水资源的浪费，而且也会造成排 污量增加，其经济损失也相当可观．因此必 须采用冷却水循环使用的方式，共设计八套 循环冷却水系统 1 闪速炉、电炉炉体循环水系统 2 电炉冲渣水循环系统 3 阳极炉浇铸循环水系统 4 硫酸循环水系统 5 电解循环水系统 6 动力中心循环水系统 7 制氧站循环水系统 8 低压锅炉循环水系统 其中 2 、 3 、 8 为浊水循环系统，其 余5 套为清水系统。全厂设计循环水使用量 1 6 4 3 万m 3 ／d d 新水使用量4 ．0 3 万d ／d ，设 计水循环率8 0 ．3 ％。 冷却水循环使用导致在较高的水温下运 行．水中重碳酸钙等分解，必然在换热器壁 上产生结垢，不仅换热能力要下降，而且会 堵塞换热器，对设备产生腐蚀。根据工艺的 需要和设备特点，我们采用了在清水循环系 统中添加缓蚀阻垢剂技术，并结合供水水 质，开发了添加缓蚀阻垢剂的配方。 由于闪速炉和电炉为主工艺的关键设 万方数据 8 备，设计采用了部分循环部分直流排放的方 式，并建有5 0 0 0 t 贮水池以保证其用水安 全。部分循环部分直流排放不利于缓蚀阻垢 剂的添加，因此只在其它四套清水系统中添 加缓蚀阻垢剂并采用较高浓缩倍数的循环方 式。而闪速炉水循环系统正计划改造，以达 到系统能够适合添加缓蚀阻垢剂的要求。为 了达到缓蚀阻垢的目的，除了保证水质化学 成分的稳定，还要保证水质的一定的洁净 度，为此在循环水系统中加设了自动旁路过 滤设备，对缓蚀阻垢起到良好的协同作用。 缓蚀阻垢剂是多种有机膦和多种其它有 机物、无机物的复方配方，其作用是络合水 中钙、镁等离子，免于结垢，并对水中形成少 量结垢的碳酸盐类等晶体起到晶体异变的作 用，抑制晶体长大，从而使细微晶体分散于 水中，减缓在设备壁上结垢。水中的缓蚀阻 垢剂可在换热设备壁上形成一层药膜，阻止 在器壁上发生结垢，并且药膜也可起到保护 设备壁不受腐蚀，从而使设备处于良好的运 转状态． 加缓蚀阻垢剂的4 套清水循环系统运行两 年多来，只有硫酸系统的板式换热器短时间 发现微量垢层，其它换热器和其它3 套水循 环系统换热设备冷却水壁肉眼观察光滑、光 亮如新，没有结垢和腐蚀。证明缓蚀阻垢的 配方是合理的，添加药剂是成功的，虽然增 加了一定的药剂费，但其节水所产生的收益 远大于循环水系统的药剂及设备运行成本， 而且减少了排污，保护了环境。设计供水及 循环水量、循环率与实际运行情况见表2 。 表2设计供水、循环率与实际运行情况 3 ．6 采用环境集烟和集尘技术 1 闪速炉、电炉、转炉和阳极炉的加 料、放铜及排渣时，易产生s O 烟气和重油 燃烧烟气泄漏而造成污染。为了维护现场作 业环境，在烟气泄漏点加设吸风口、活动烟 罩、回转烟罩，集烟箱、风机等排烟设备，将 泄漏的含S 0 烟气等通过1 2 0 m 烟囱集中排 放。因严格的生产操作控制，排放的泄漏烟 气S O 浓度完全在国家排放标准之内，而车 间环境却得到很大改善。 在制酸过程中，因稀酸和浓酸对烟气的 洗涤和吸收并在设备中循环及排出，在部分 设备易产生s o 泄漏，在易泄漏点加设吸气 管路，将逸出的S O 送人制酸系统回收利 用，保护了现场操作环境。 经检测各车间易产生S 0 泄漏处的S O 浓度完全达到国家标准，1 9 9 9 年2 ～9 月测 检合格率均达1 0 0 ％。 2 在厂内因物料运输装卸而产生粉尘 飞扬的地点，设立了由布袋收尘器、管路、风 机等构成环境集尘装置。这些设施可在粉尘 发生飞扬时及时捕集清除，保护职工的身 体健康。1 9 9 9 年检测岗位环境气体含尘合 格率见表3 1 月份未检测j 。 表31 9 9 9 年全厂各测点粉尘平均合格率 ％ 3 ．7 其它厂内其它岗位，如电解车间防酸 雾的环保技术、有关岗位防止噪音污染技术 以及其它环保技术的应用，都取得了良好效 果。由于开发和采用了新的环保技术，金隆 工程于1 9 9 8 年9 月份通过了国家环保局组 织的工程项目环保验收，各项指标达到了国 家环保排放标准。 万方数据