銅精煉廠清潔生產與污染治理技改實踐

□文/陳長順張家港聯合銅業有限公司

銅精煉廠清潔生產與污染治理技改實踐

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

□文/陳長順
張家港聯合銅業有限公司

編者按：張家港聯合銅業有限公司結合自身生產工藝特點，近年來實施了一系列污染治理、節能減排技改，清潔生產與節能減排工作取得較大進步，主要能耗技術經濟指標不斷優化改進，給公司創造了非常可觀的經濟效益，也贏得了良好的環保效益和社會效益。該公司技改實踐對于國內同類型電銅精煉企業進行環保升級改造也具有很強的現實推廣價值。

張家港聯合銅業有限公司生產系統由銅火法精煉系統、常規電解精煉系統和電解液凈化系統這三部分組成，銅火法精煉與銅電解精煉系統分別于1996年6月、1997年7月投產，設計年產電解銅3萬噸。后經實施電解槽加高、電銅加長、縮短極距及提高電流密度等一系列技改及擴建，電銅產能不斷擴大，至2007年電銅產能達到20萬噸，2010年電銅產量為201 436噸。

該公司近年來高度重視環境保護與清潔生產工作，結合自身生產工藝特點，不斷加大資金投入，實施了一系列污染治理、節能減排技術改造，并取得了顯著成效。

一、清潔生產方面取得的進步

1. 煙囪煙塵、煙氣達標排放

該公司廠區共設置二根煙囪，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。該公司投產后持續很多年二根煙囪排放煙氣一直未能很好地達標排放且經常性排放“黑煙”。今年對該公司陽極爐煙氣進行環保收塵系統有效技改后，陽極爐煙囪徹底消除了“黑煙”現象，從煙囪排放的煙氣為無塵白煙，實現了達標排放；鍋爐煙氣經多次技改，在采用水膜旋風除塵器+新型高效文丘里脫硫系統處理后，煙塵、SO2均實現了達標排放。

2. 陽極爐低空與地面粉塵、煙塵大幅降低，作業環境明顯改善

陽極爐爐口與渣口上方增設負壓吸入式環集吸煙罩，爐膛作業方式改為負壓操作后，爐口、渣口煙氣煙塵排放大幅度減少，爐臺低空與地面作業環境有了明顯改善。

3. 對酸霧進行了治理，實現了綜合回收利用與達標排放

銅電解精煉與電解液凈化2個工序因生產工藝特點使得部分崗位作業現場產生酸霧，對酸霧實施治理前，這些崗位刺激性氣味明顯，經實施多項技改后，作業現場消除了刺激性氣味，酸霧實現了綜合回收利用與達標排放。

4. 噪聲超標得到有效治理

近年來，該公司對噪聲大的設備進行了淘汰、重新選型替代或采取降噪措施，廠區與廠界外圍的噪聲有了明顯降低，消除了設備運行產生的噪聲超標擾民現象。

5. 廠區水系統不斷優化改進，水循環利用率不斷提高

針對水系統存在的不足，對水系統進行了多次優化改造，經過改造后，原相互連通的三個水池隔斷為擁有不同功能的三個獨立水池，水循環利用率由以前低于85%提高到95%以上。

6. 避免或減少了發生環境污染事故的風險

實施一系列污染治理與節能減排技改，一方面有效地促進了清潔化生產水平邁上新臺階，另一方面還消除了一些引發環境污染事故的隱患，大大降低了公司發生環境污染事故的風險。

7. 節能減排技改工作有效地促進了多項主要能耗指標優化

近年來，該公司有部分主要能耗指標不斷優化進步，這與堅持不懈實施的節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得到明顯優化，為公司創造了非常可觀的經濟效益。

8. 廠容廠貌得到有效改善

重視環境保護與清潔化生產，客觀上也推動了公司廠容廠貌不斷改善。如今，廠區地面整潔干凈，各類管道有了醒目的識別色，管道設施設置更加科學合理，廠區各類車輛行駛更加規范，道路更加通暢，廠區環境顯得更加整潔優美，有助于塑造一流企業形象。

二、近年來采取的主要污染治理與節能減排技改措施

為持續改進作業環境，實現清潔生產、達標排放與污染物排放總量達標，該公司近年來針對生產系統、生產輔助系統存在的不足先后實施了多項污染治理、節能減排技改。

1. 銅火法精煉系統

銅火法精煉系統原始設計為2臺60噸固定式火法精煉爐，后經多次擴建與技改，目前共設置6臺單爐產量為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砌筑）。銅火法精煉生產過程為周期性作業，共包括六個作業階段即作業準備、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水平，針對各作業階段工藝特點和原始設計中存在的諸多不足，近年來在實施了多項技改，銅火法精煉工序取得了多方面積極進步。

（1）還原劑改進

投產前幾年采用重柴油還原，存在成本高、還原期黑煙污染重、現場作業環境差、還原終點難掌握等不足，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%以上樹木無法繼續使用、樹木運上爐臺勞動強度大、還原初期黑煙污染、樹木資源持續供應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）陽極爐煙氣增設布袋收塵器過濾處理，杜絕冒黑煙

陽極爐煙氣投產后數年內是通過50m煙囪形成的自然負壓抽力引入直接對外排放，生產運行期間不時有黑煙現象且煙塵污染較為明顯。隨著陽極爐由2臺增加到6臺，生產負荷明顯增大，廠區附近居民投訴也明顯增多，消除煙囪黑煙及確保煙氣達標排放成為公司迫切需要解決的問題，當地環保部門也要求限期進行治理。

最初實施的技改方案是在煙道內增設多管路噴淋水捕獲煙塵或在煙道內增設除塵室加大煙塵沉降，但治污效果并不明顯。后多次技改優化，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→引風機→鋼管煙囪排空，各爐煙氣治理系統獨立成套。對于爐口與渣口溢出無組織排放的煙氣，在爐前上方增設了帶負壓的半封閉集煙罩，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布袋過濾收塵。煙氣經上述凈化處理后，徹底杜絕了黑煙污染，煙囪排放口只有無塵白煙。在每臺陽極爐均設置單獨布袋收塵系統后，未發生過居民投訴事件，當地環保部門組織的多次監測結果也表明，陽極爐煙氣實現了達標排放。

（3）供風與燒火系統改進

公司陽極爐供風與燒火系統原始設計為：每臺陽極爐用一臺55KW9-26型風機提供燃燒風，重油霧化采用活塞式空氣壓縮機提供的不低于0.45MPa的壓縮風作為霧化劑，經高壓機械噴嘴霧化，霧化效果不理想。后經過多次技術改造和不斷對比改進，目前供風與燒火系統為：每臺陽極爐用二臺功率不高于22KW的9-19型風機提供燃燒風和重油霧化風，取消了高壓風霧化，采用新型低壓空氣霧化比例調節噴嘴。供氧化用的三臺22m3/min活塞式空氣壓縮機已運行多年，目前已經用一臺43m3/min螺桿式空氣壓縮機淘汰更換掉一臺，計劃再增設一臺43m3/min螺桿式空壓機淘汰掉另外二臺，螺桿式空壓機較之活塞式空氣壓縮機具有更節能、運行噪聲更低、故障率更小的特點。

供風與燒火系統經多次技改后，陽極銅重油單耗有了大幅降低，陽極爐供風與燒火系統產生的噪聲也大幅減弱，爐口、渣口爐火與煙氣外溢現象有了明顯減少。

2. 銅電解精煉系統

銅電解精煉系統原始設計僅包括電解Ⅰ期（192只電解槽）和電解Ⅱ期（200只電解槽），后經多次技改和擴建，現有五個獨立的銅電解精煉生產系統共配置1192只電解槽。銅電解精煉工序正常生產運行產生的含酸廢水通過加強管理可實現閉路循環利用，做到零排放；產生的銅陽極泥作為副產品對外銷售；產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移到銅火法精煉工序或電解液凈化工序回收處理。但生產工藝特點決定了不可避免地會產生低濃度的酸霧，使得部分崗位作業現場有刺激性酸味產生。為改善電解生產的作業環境，近年來在電解實施了一些酸霧技改。

（1）電銅二次煮洗水產生的酸霧治理

該公司電銅煮洗原采用二次進行，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生。而采用陰極聯動機組后，取消了二次煮洗，利用陰極聯動機組在半封閉集霧罩內用60℃~70℃低熱水對電銅進行快速沖洗，產生的酸霧用引風機強排并用塑料小球進行捕獲回收利用。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，明顯改善了作業環境。

（2）處理3#陽極泥坑電解液加溫產生的酸霧治理

公司電解生產投產后至2003年，處理3#陽極泥坑電解液一直延用傳統的“加溫沉淀”方式。此方法處理能力小、效率低，無法滿足產能挖潛擴產后的工藝需要；同時，“加溫沉淀”要求對電解液加溫到100℃，蒸發出來的酸霧對設備及廠房腐蝕比較嚴重，還存在蒸汽量消耗大、操作崗位工作環境差等諸多不足。為解決這一問題，該公司于2004年實施了“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，消除了“加溫沉淀”處理方式的不足，酸霧得到了有效治理。

（3）敞開式電解槽增設槽蓋布，減輕槽面酸霧

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