銅精煉廠清潔生產(chǎn)與污染治理技改實(shí)踐

□文/陳長順張家港聯(lián)合銅業(yè)有限公司

銅精煉廠清潔生產(chǎn)與污染治理技改實(shí)踐

The Reform of Copper Refi nery Clean Production and Pollution Control Technology Practice

□文/陳長順
張家港聯(lián)合銅業(yè)有限公司

編者按：張家港聯(lián)合銅業(yè)有限公司結(jié)合自身生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，近年來實(shí)施了一系列污染治理、節(jié)能減排技改，清潔生產(chǎn)與節(jié)能減排工作取得較大進(jìn)步，主要能耗技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷優(yōu)化改進(jìn)，給公司創(chuàng)造了非常可觀的經(jīng)濟(jì)效益，也贏得了良好的環(huán)保效益和社會效益。該公司技改實(shí)踐對于國內(nèi)同類型電銅精煉企業(yè)進(jìn)行環(huán)保升級改造也具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)推廣價值。

張家港聯(lián)合銅業(yè)有限公司生產(chǎn)系統(tǒng)由銅火法精煉系統(tǒng)、常規(guī)電解精煉系統(tǒng)和電解液凈化系統(tǒng)這三部分組成，銅火法精煉與銅電解精煉系統(tǒng)分別于1996年6月、1997年7月投產(chǎn)，設(shè)計年產(chǎn)電解銅3萬噸。后經(jīng)實(shí)施電解槽加高、電銅加長、縮短極距及提高電流密度等一系列技改及擴(kuò)建，電銅產(chǎn)能不斷擴(kuò)大，至2007年電銅產(chǎn)能達(dá)到20萬噸，2010年電銅產(chǎn)量為201 436噸。

該公司近年來高度重視環(huán)境保護(hù)與清潔生產(chǎn)工作，結(jié)合自身生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，不斷加大資金投入，實(shí)施了一系列污染治理、節(jié)能減排技術(shù)改造，并取得了顯著成效。

一、清潔生產(chǎn)方面取得的進(jìn)步

1. 煙囪煙塵、煙氣達(dá)標(biāo)排放

該公司廠區(qū)共設(shè)置二根煙囪，50m高煙囪用于收集陽極爐煙道煙氣，40m高煙囪用于收集鍋爐煙道煙氣。該公司投產(chǎn)后持續(xù)很多年二根煙囪排放煙氣一直未能很好地達(dá)標(biāo)排放且經(jīng)常性排放“黑煙”。今年對該公司陽極爐煙氣進(jìn)行環(huán)保收塵系統(tǒng)有效技改后，陽極爐煙囪徹底消除了“黑煙”現(xiàn)象，從煙囪排放的煙氣為無塵白煙，實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放；鍋爐煙氣經(jīng)多次技改，在采用水膜旋風(fēng)除塵器+新型高效文丘里脫硫系統(tǒng)處理后，煙塵、SO2均實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放。

2. 陽極爐低空與地面粉塵、煙塵大幅降低，作業(yè)環(huán)境明顯改善

陽極爐爐口與渣口上方增設(shè)負(fù)壓吸入式環(huán)集吸煙罩，爐膛作業(yè)方式改為負(fù)壓操作后，爐口、渣口煙氣煙塵排放大幅度減少，爐臺低空與地面作業(yè)環(huán)境有了明顯改善。

3. 對酸霧進(jìn)行了治理，實(shí)現(xiàn)了綜合回收利用與達(dá)標(biāo)排放

銅電解精煉與電解液凈化2個工序因生產(chǎn)工藝特點(diǎn)使得部分崗位作業(yè)現(xiàn)場產(chǎn)生酸霧，對酸霧實(shí)施治理前，這些崗位刺激性氣味明顯，經(jīng)實(shí)施多項(xiàng)技改后，作業(yè)現(xiàn)場消除了刺激性氣味，酸霧實(shí)現(xiàn)了綜合回收利用與達(dá)標(biāo)排放。

4. 噪聲超標(biāo)得到有效治理

近年來，該公司對噪聲大的設(shè)備進(jìn)行了淘汰、重新選型替代或采取降噪措施，廠區(qū)與廠界外圍的噪聲有了明顯降低，消除了設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲超標(biāo)擾民現(xiàn)象。

5. 廠區(qū)水系統(tǒng)不斷優(yōu)化改進(jìn)，水循環(huán)利用率不斷提高

針對水系統(tǒng)存在的不足，對水系統(tǒng)進(jìn)行了多次優(yōu)化改造，經(jīng)過改造后，原相互連通的三個水池隔斷為擁有不同功能的三個獨(dú)立水池，水循環(huán)利用率由以前低于85%提高到95%以上。

6. 避免或減少了發(fā)生環(huán)境污染事故的風(fēng)險

實(shí)施一系列污染治理與節(jié)能減排技改，一方面有效地促進(jìn)了清潔化生產(chǎn)水平邁上新臺階，另一方面還消除了一些引發(fā)環(huán)境污染事故的隱患，大大降低了公司發(fā)生環(huán)境污染事故的風(fēng)險。

7. 節(jié)能減排技改工作有效地促進(jìn)了多項(xiàng)主要能耗指標(biāo)優(yōu)化

近年來，該公司有部分主要能耗指標(biāo)不斷優(yōu)化進(jìn)步，這與堅持不懈實(shí)施的節(jié)能減排技改工作密不可分，如陽極銅重油單耗、陰極銅煤單耗等能耗指標(biāo)得到明顯優(yōu)化，為公司創(chuàng)造了非常可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

8. 廠容廠貌得到有效改善

重視環(huán)境保護(hù)與清潔化生產(chǎn)，客觀上也推動了公司廠容廠貌不斷改善。如今，廠區(qū)地面整潔干凈，各類管道有了醒目的識別色，管道設(shè)施設(shè)置更加科學(xué)合理，廠區(qū)各類車輛行駛更加規(guī)范，道路更加通暢，廠區(qū)環(huán)境顯得更加整潔優(yōu)美，有助于塑造一流企業(yè)形象。

二、近年來采取的主要污染治理與節(jié)能減排技改措施

為持續(xù)改進(jìn)作業(yè)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)、達(dá)標(biāo)排放與污染物排放總量達(dá)標(biāo)，該公司近年來針對生產(chǎn)系統(tǒng)、生產(chǎn)輔助系統(tǒng)存在的不足先后實(shí)施了多項(xiàng)污染治理、節(jié)能減排技改。

1. 銅火法精煉系統(tǒng)

銅火法精煉系統(tǒng)原始設(shè)計為2臺60噸固定式火法精煉爐，后經(jīng)多次擴(kuò)建與技改，目前共設(shè)置6臺單爐產(chǎn)量為100噸的固定式火法精煉爐（其中4號陽極爐大修拆除后暫未恢復(fù)砌筑）。銅火法精煉生產(chǎn)過程為周期性作業(yè)，共包括六個作業(yè)階段即作業(yè)準(zhǔn)備、加料、熔化、氧化與扒渣、還原和澆鑄。為提高陽極爐精煉工序清潔生產(chǎn)水平，針對各作業(yè)階段工藝特點(diǎn)和原始設(shè)計中存在的諸多不足，近年來在實(shí)施了多項(xiàng)技改，銅火法精煉工序取得了多方面積極進(jìn)步。

（1）還原劑改進(jìn)

投產(chǎn)前幾年采用重柴油還原，存在成本高、還原期黑煙污染重、現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境差、還原終點(diǎn)難掌握等不足，后改用插樹還原替代。插樹還原也存在諸多的不足：樹資源消耗過大、每次插樹還原后期有20%以上樹木無法繼續(xù)使用、樹木運(yùn)上爐臺勞動強(qiáng)度大、還原初期黑煙污染、樹木資源持續(xù)供應(yīng)難于得到有效保障等。而新型煤基還原劑可以克服上述的諸多不足，尤其在還原期間可杜絕黑煙的產(chǎn)生。公司是從今年元月份起全面停用樹還原，還原劑全部使用煤基還原劑，噸銅消耗14kg左右，低于使用樹還原的成本。

（2）陽極爐煙氣增設(shè)布袋收塵器過濾處理，杜絕冒黑煙

陽極爐煙氣投產(chǎn)后數(shù)年內(nèi)是通過50m煙囪形成的自然負(fù)壓抽力引入直接對外排放，生產(chǎn)運(yùn)行期間不時有黑煙現(xiàn)象且煙塵污染較為明顯。隨著陽極爐由2臺增加到6臺，生產(chǎn)負(fù)荷明顯增大，廠區(qū)附近居民投訴也明顯增多，消除煙囪黑煙及確保煙氣達(dá)標(biāo)排放成為公司迫切需要解決的問題，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門也要求限期進(jìn)行治理。

最初實(shí)施的技改方案是在煙道內(nèi)增設(shè)多管路噴淋水捕獲煙塵或在煙道內(nèi)增設(shè)除塵室加大煙塵沉降，但治污效果并不明顯。后多次技改優(yōu)化，目前煙氣處理工藝流程為：陽極精煉爐→磚煙道→鋼管煙道→汽化冷卻→U型水冷表面冷卻器→鋼管道→布袋收塵器→引風(fēng)機(jī)→鋼管煙囪排空，各爐煙氣治理系統(tǒng)獨(dú)立成套。對于爐口與渣口溢出無組織排放的煙氣，在爐前上方增設(shè)了帶負(fù)壓的半封閉集煙罩，從煙罩吸入的煙氣也引入到主煙道，與主煙道煙氣混合降溫再經(jīng)布袋過濾收塵。煙氣經(jīng)上述凈化處理后，徹底杜絕了黑煙污染，煙囪排放口只有無塵白煙。在每臺陽極爐均設(shè)置單獨(dú)布袋收塵系統(tǒng)后，未發(fā)生過居民投訴事件，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門組織的多次監(jiān)測結(jié)果也表明，陽極爐煙氣實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放。

（3）供風(fēng)與燒火系統(tǒng)改進(jìn)

公司陽極爐供風(fēng)與燒火系統(tǒng)原始設(shè)計為：每臺陽極爐用一臺55KW9-26型風(fēng)機(jī)提供燃燒風(fēng)，重油霧化采用活塞式空氣壓縮機(jī)提供的不低于0.45MPa的壓縮風(fēng)作為霧化劑，經(jīng)高壓機(jī)械噴嘴霧化，霧化效果不理想。后經(jīng)過多次技術(shù)改造和不斷對比改進(jìn)，目前供風(fēng)與燒火系統(tǒng)為：每臺陽極爐用二臺功率不高于22KW的9-19型風(fēng)機(jī)提供燃燒風(fēng)和重油霧化風(fēng)，取消了高壓風(fēng)霧化，采用新型低壓空氣霧化比例調(diào)節(jié)噴嘴。供氧化用的三臺22m3/min活塞式空氣壓縮機(jī)已運(yùn)行多年，目前已經(jīng)用一臺43m3/min螺桿式空氣壓縮機(jī)淘汰更換掉一臺，計劃再增設(shè)一臺43m3/min螺桿式空壓機(jī)淘汰掉另外二臺，螺桿式空壓機(jī)較之活塞式空氣壓縮機(jī)具有更節(jié)能、運(yùn)行噪聲更低、故障率更小的特點(diǎn)。

供風(fēng)與燒火系統(tǒng)經(jīng)多次技改后，陽極銅重油單耗有了大幅降低，陽極爐供風(fēng)與燒火系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲也大幅減弱，爐口、渣口爐火與煙氣外溢現(xiàn)象有了明顯減少。

2. 銅電解精煉系統(tǒng)

銅電解精煉系統(tǒng)原始設(shè)計僅包括電解Ⅰ期（192只電解槽）和電解Ⅱ期（200只電解槽），后經(jīng)多次技改和擴(kuò)建，現(xiàn)有五個獨(dú)立的銅電解精煉生產(chǎn)系統(tǒng)共配置1192只電解槽。銅電解精煉工序正常生產(chǎn)運(yùn)行產(chǎn)生的含酸廢水通過加強(qiáng)管理可實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)利用，做到零排放；產(chǎn)生的銅陽極泥作為副產(chǎn)品對外銷售；產(chǎn)生的其它含銅物料如陽極泡洗氧化銅粉、含銅清理物等作為有價物料則轉(zhuǎn)移到銅火法精煉工序或電解液凈化工序回收處理。但生產(chǎn)工藝特點(diǎn)決定了不可避免地會產(chǎn)生低濃度的酸霧，使得部分崗位作業(yè)現(xiàn)場有刺激性酸味產(chǎn)生。為改善電解生產(chǎn)的作業(yè)環(huán)境，近年來在電解實(shí)施了一些酸霧技改。

（1）電銅二次煮洗水產(chǎn)生的酸霧治理

該公司電銅煮洗原采用二次進(jìn)行，一次煮洗水溫在60℃~70℃；二次煮洗控制PH1.5~3.0，水溫要求大于85℃，每次電銅從二次煮洗水起吊時伴隨有刺激性酸味產(chǎn)生。而采用陰極聯(lián)動機(jī)組后，取消了二次煮洗，利用陰極聯(lián)動機(jī)組在半封閉集霧罩內(nèi)用60℃~70℃低熱水對電銅進(jìn)行快速沖洗，產(chǎn)生的酸霧用引風(fēng)機(jī)強(qiáng)排并用塑料小球進(jìn)行捕獲回收利用。取消二次煮洗減少了加溫所需蒸汽消耗量，酸霧得到有效治理，明顯改善了作業(yè)環(huán)境。

（2）處理3#陽極泥坑電解液加溫產(chǎn)生的酸霧治理

公司電解生產(chǎn)投產(chǎn)后至2003年，處理3#陽極泥坑電解液一直延用傳統(tǒng)的“加溫沉淀”方式。此方法處理能力小、效率低，無法滿足產(chǎn)能挖潛擴(kuò)產(chǎn)后的工藝需要；同時，“加溫沉淀”要求對電解液加溫到100℃，蒸發(fā)出來的酸霧對設(shè)備及廠房腐蝕比較嚴(yán)重，還存在蒸汽量消耗大、操作崗位工作環(huán)境差等諸多不足。為解決這一問題，該公司于2004年實(shí)施了“板框過濾”電解廢液處理方案，淘汰掉落后的“加溫沉淀”方式，電解廢液處理方法的改進(jìn)，消除了“加溫沉淀”處理方式的不足，酸霧得到了有效治理。

（3）敞開式電解槽增設(shè)槽蓋布，減輕槽面酸霧

敞開式電解槽增設(shè)耐酸腐蝕的玻璃纖維蓋布，增強(qiáng)了電解槽上表層電解液保溫，減少了電解液熱量損失，有助于節(jié)約蒸汽降低陰極銅煤單耗，對減輕槽面酸霧、改善作業(yè)環(huán)境也起到了積極效果。（未完待續(xù)）