銅冶煉企業現場環境監察技術要點分析

林星杰，宋爽

北京礦冶研究總院，北京 100070

目前我國已成為全球最大的銅生產和消費國、銅加工制造基地和銅加工產品輸出國，因此，銅冶煉行業在我國國民經濟中占有重要地位。銅冶煉行業也是我國重金屬污染的主要控制行業之一。控制污染，要遵循“源頭控制、多措并舉”的方針，首先應嚴格控制污染物的產生和排放，加強執法力度，堅決淘汰落后工藝和落后產能;其次，應嚴格相關標準、規范，依法關閉環保不達標的企業。另外，從技術體系角度規范銅冶煉行業的生產行為也將為遏制污染提供有力支持。

由于環境監察工作的技術性強，專業化程度高，我國目前還缺少銅冶煉行業的相關環境監察指南。筆者針對銅冶煉企業的環?，F狀，提出了現場環境監察技術要點，以期供各級環境監察人員及企業環保管理人員參考。

1 銅冶煉行業現狀

1.1 銅冶煉行業發展現狀

隨著中國銅冶煉業的快速發展，我國銅冶煉產業集中度明顯提高。江西銅業集團公司、銅陵公司、金川集團公司等大企業已發展成為大型銅冶煉聯合企業。

中國有色金屬協會統計資料表明，2009年我國銅冶煉企業共計339家，精煉銅產量411萬t［1］。其中陰極銅年產量小于1萬 t的企業有311家，這些小冶煉企業的精煉銅總產量僅為19.67萬t，只占全國精煉銅總產量的4.7%;小冶煉企業生產工藝設備落后、管理差、產品回收率低、能耗高、污染嚴重。

由此可見，雖然我國銅冶煉行業已進行大規模產業升級，使用先進的富氧強化熔煉工藝的企業產量已占全國礦產粗銅總產量85%以上，但仍存在數百家使用高能耗、高污染落后工藝的銅冶煉小企業。因此，銅冶煉行業推行清潔生產技術，改造、淘汰落后產能的工作仍很艱巨。

1.2 銅冶煉工藝及產污節點

銅冶煉方法有火法冶煉和濕法冶煉2種:火法冶金是生產銅的主要方法，目前世界上80%以上的銅是用火法冶金生產的，特別是硫化銅礦，基本上全是用火法處理，濕法煉銅大部分集中在智利和美國［2］?；鸱ㄌ幚砹蚧~礦的主要優點是適應性強，冶煉速度快，能充分利用硫化礦中的硫，能耗低，特別適于處理硫化銅礦和富氧化礦。

我國精煉銅98%以上由火法冶煉獲得［3］，其生產過程一般由以下工序組成:備料、熔煉、吹煉、火法精煉、電解精煉成最終產品——精煉銅(電解銅)［4］?；鸱掋~生產工藝及主要產污環節見圖1［5］。

圖1 火法煉銅生產工藝流程及主要產污環節Fig.1 Pyrometallurgical copper production process and the major part of production pollution link

2 現場監察程序

2.1 監察準備

(1)收集相關資料和信息。主要包括相關法律法規、規范性文件及各類環保標準;轄區內銅冶煉企業的基本信息，包括企業數量、地理位置、基本工藝、生產規模、群眾投訴等;擬檢查銅冶煉企業的建設項目環評報告和環評審批文件、“三同時”驗收報告、排污申報登記表、排污費核定及繳納通知書，以及現場檢查歷史記錄、環境違法問題處理歷史記錄等基本環境管理信息。

(2)統籌安排現場執法需要的調查取證裝備、交通設備。

2.2 監察程序

根據收集的基本資料和數據，因地制宜，制定監察方案，確定監察重點、步驟、路線。必要時，可聯系專家或其他部門配合檢查。

2.3 重點監察內容

(1)污染物是否達標排放。水污染物重點監察重金屬濃度;大氣污染物重點監察SO2，煙塵和重金屬(鉛、砷等);危險固廢安全處置情況。

(2)環境風險應急預案與應急措施是否到位。

(3)企業選址、產業政策是否符合相關政策，綜合性環境管理制度是否健全。

3 現場監察方法

3.1 資料檢查

(1)檢查資料的完備性:需要檢查的資料內容視各監察要點的不同而不同。

(2)檢查資料內容:與相關法律法規相比較。

(3)檢查資料的真實性:根據不同資料在時間和工況上的一致性進行判斷。

3.2 現場檢查

根據所收集資料在現場對企業生產車間、公共工程設施進行觀察，主要檢查工藝設備銘牌參數、運行狀態、在線監測設備運行情況等，對可能存在環境違法行為的關鍵設備、場所、物品，應拍照取證。

3.3 現場測算

現場測算的方法主要包括便攜式儀器測量法、在線監測法、物料衡算法，測算內容主要是銅冶煉行業生產企業內重點工序廢氣污染物排放及污水處理站排口污染物濃度，具體測算內容視各監察要點而不同。

(1)便攜式儀器測量法:主要是指使用便攜式水質分析儀測定污水處理站排口污染物濃度。

(2)在線監測數據:檢測企業在線監測系統是否正常運行，調取最近一個月的在線監測數據。

(3)物料衡算法:在不具備快速測定污染物排放情況時，可根據收集的企業原輔料、產品的分析數據，根據元素在生產過程的走向，推算各污染源污染物排放濃度。

3.4 現場訪談

(1)與企業內部人員訪談:與車間工人進行隨機性的訪談，了解企業生產概況，尋找企業環境違法行為線索。

(2)與周邊居民訪談:走訪企業周邊居民，核實企業提供信息的真實性，了解企業長期運行過程中是否對附近居民帶來廢水、廢氣、噪聲、固廢等方面的污染。對居民提出的意見進行判斷篩選后，反饋于監察報告中。

4 現場監察要點

4.1 產業政策監察技術要點

4.1.1 環境敏感區判斷

在國家法律、法規、行政規章及規劃確定或縣級以上人民政府批準的需要特殊保護的地區及對環境質量要求高的區域，周邊1 km內不得新建銅冶煉企業及生產裝備［6］，大中城市近郊10萬 t以下粗銅冶煉生產線通過轉停產方式逐步退出。

4.1.2 衛生防護距離要求

符合已審批的環境影響報告書文件的規定要求。

4.1.3 環評制度執行

(1)新建、改建和擴建銅冶煉生產企業，應進行環境影響評價，環評審批手續齊全。

(2)項目的性質、規模、地點、采用的生產工藝或者防治污染的措施等應與環境影響評價文件或環評審批文件一致。

(3)從2009年3月1日起，新建和擴建銅冶煉建設項目環境影響評價文件全部由環境保護部直接審批。

(4)“三同時”制度執行

污染防治設施和生態保護措施嚴格按照環評審批文件要求與主體工程同時設計、同時施工、同時投產使用。

(5)試生產管理

需要進行試生產的建設項目應當按規定向環境保護主管部門提交試生產申請，并得到環境保護主管部門同意。試生產時間不得超過3個月。經有審批權的環境保護主管部門批準，試生產的期限最長不超過1年。

(6)淘汰現有全部在用鼓風爐、電爐、反射爐煉銅工藝及設備，嚴格落實淘汰單條5萬 t以下粗銅冶煉生產線。

4.2 生產現場環境監察技術要點

監察內容主要指生產工藝和主要設備，包括備料區、熔煉區、電解區和制酸區。

4.2.1 備料區

銅冶煉企業備料區一般設置有精礦庫、配料工序、干燥工序、粉煤制備等生產工序，備料工序應考慮精礦運輸車輛在廠區通行路徑短捷、車輛裝卸運輸作業高效以及避免與車間運輸作業產生交叉干擾等要求。

(1)精礦庫

檢查精礦堆存方式。精礦庫料堆一般為半地下式，精礦庫容積應滿足15～30天的精礦用量。膠帶運輸機受料點及混合精礦篩分應設置密閉罩抽風，并選用袋式除塵器凈化回收后排放。

(2)配料工序

混合精礦應自動配比后通過膠帶運輸機送至蒸汽干燥系統。配料倉頂、膠帶運輸機受料點及配料倉下給料機卸料處、轉運站膠帶運輸機受料點等應設置密閉罩抽風，并選用袋式除塵器凈化回收后排放。

(3)干燥工序

檢查銅精礦干燥方式。目前國內多采用間接干燥方式［7］，干燥機產出的煙氣應配有收塵系統，目前銅冶煉企業多采用袋式收塵裝置。

(4)粉煤制備

檢查原煤堆場應建有煤棚并配置有降塵措施。原煤至原煤倉的運輸方式，目前國內多采用皮帶運輸機，產生的揚塵較小。檢查粉煤制備方式，中間粉倉式較直接吹入式爆炸危險性大，但工作可靠性高。粉煤應采用氣流輸送送至陽極爐。

4.2.2 熔煉區

銅冶煉企業熔煉區一般包括熔煉工序、吹煉工序、火法精煉工序、煙氣脫硫系統、渣處理系統等。

(1)熔煉工序

檢查熔煉工藝。反射爐、電爐、鼓風爐熔煉工藝為淘汰工藝［8］。熔煉煙氣需經余熱鍋爐和電收塵器收塵后送制酸工序。熔煉爐的渣包箱、出銅口、出渣口均應設置集煙罩，收集的煙氣送環境集煙系統進行脫硫處理。

(2)吹煉工序

檢查吹煉工藝。目前國內銅冶煉企業大多采用PS轉爐［9］，該技術為間斷操作、煙氣量波動大、爐口漏風及SO2煙氣泄漏嚴重，閃速連續吹煉、氧氣頂吹浸沒噴槍連續吹煉、側吹連續吹煉、三菱連續吹煉等對環境的污染較?。?0-11］。吹煉爐的上部、兩側應設置集煙罩，收集的煙氣送環境集煙系統進行脫硫處理。

(3)火法精煉工序

檢查火法精煉工藝。傾動爐在氧化還原過程中爐門緊閉，煙氣不易外泄，環保效果好;反射爐由于密封性差，環保效果最差。目前國內大型銅冶煉企業大多采用回轉式陽極爐［12］。陽極爐煙氣一般經余熱鍋爐回收余熱后再經空氣冷卻器進一步降溫，然后送袋式收塵器除塵后匯入環境集煙脫硫系統，其中余熱鍋爐收集的煙塵含銅較高，返回系統。陽極爐放料口逸出的煙氣應由集煙罩收集后與加料、倒渣、澆注等過程收集的煙氣一并送環境集煙系統進行脫硫處理。

(4)煙氣脫硫系統

檢查脫硫方式、脫硫劑種類;檢查是否有硫回收系統或脫硫副產物的處理處置措施。銅冶煉污染防治最佳可行技術指南(試行)推薦的最佳可行脫硫技術為石灰/石灰石-石膏法煙氣脫硫技術、金屬氧化物吸收煙氣脫硫技術、有機溶液循環吸收煙氣脫硫技術。

(5)銅渣處理系統

檢查銅渣處理方式?；鸱ㄘ毣幚磴~渣［13］應考慮煙氣的處理，可將該部分煙氣匯入熔煉、吹煉混煙器混合后進電除塵器除塵再進制酸系統，也可將該部分煙氣收塵后送脫硫系統，具體情況視煙氣中的SO2濃度而定;貧化渣水淬后可作為建筑材料外售［14］。采用渣選礦工藝，應關注廢水的走向(產生源及處理措施)，選礦補充水應首先考慮利用污水處理站出水;同時應對銅渣破碎過程產生的粉塵進行收集處理后排放。濕法浸出應重點關注堆場的防滲措施及廢水處理措施。

4.2.3 電解區

(1)電解工段

檢查電解精煉工藝。永久陰極法電流密度高、極距小，陰極周期短、產品質量高，殘極率低，蒸汽耗量低［15］。電解工段應配備有硫酸霧的收集與處理裝置，一般采用堿液中和處理。電解車間底部應建有足夠容量的事故集液池，收集后返回生產系統。

(2)凈液工段

凈液工段應配備有硫酸霧的收集與處理裝置，一般采用堿液中和處理。凈液工段內部應建有足夠容量的事故集液池，收集后返回生產系統。凈液工段脫銅電解過程會產生砷化氫有毒氣體，需保證車間的良好通風環境。凈液工段產生的粗硫酸鎳或黑銅粉應堆存于臨時堆場。

4.2.4 制酸區

(1)制酸系統

檢查制酸系統制酸工藝。煙氣制酸須采用稀酸洗凈化、雙轉雙吸工藝，嚴禁采用熱濃酸洗工藝。制酸尾氣應經脫硫處理后排放。

(2)污酸處理站

硫酸車間應配置有污酸處理站，檢查污酸處理工藝。單純采用傳統石灰中和法處理出水一般無法滿足排放標準;硫化法+石灰中和法處理工藝應設置有硫化氫吸收塔，經堿液吸收后排放;污酸處理站產生的砷渣、鉛渣應堆存于臨時渣場，定期委托有危險廢物處置資質和能力的單位處理，也可堆存于危險廢物渣庫，臨時堆場和永久危險廢物渣庫應嚴格按照GB 18597—2001《危險廢物貯存污染控制標準》的要求建造［16］。

(3)污水處理站

檢查酸性廢水處理工藝。目前國內銅冶煉企業多采用石灰中和處理工藝或石灰-鐵鹽處理工藝，污水處理站產生的中和渣應堆存于臨時渣場，定期委托有危險廢物處置資質和能力的單位處理，也可堆存于危險廢物渣庫，臨時堆場和永久危險廢物渣庫應嚴格按照GB 18597—2001的要求建造。

(4)初期雨水收集系統

電解區和熔煉區應設置初期雨水收集系統，收集前15 mm降雨，收集的雨水送污水處理站處理。

4.3 環境風險監察技術要點

4.3.1 SO2泄漏

配備自動化管理系統及監控裝置，監測和控制煙氣在設備中的運行，一旦發生管線泄漏，監測報警系統在15～20 s內會作出反應，關閉應急閥，隔絕生產裝置以及制酸系統同煙氣輸送管線的聯系，以利于減少煙氣的泄漏并及時檢修。

4.3.2 硫酸輸送及儲罐的防范

硫酸由制酸車間通過輸送管線輸送至酸庫，應加強對輸送管線的定期檢查，發現問題及時排查、修復，解決潛在的風險隱患，確保管道的安全性。硫酸儲罐區應設置事故應急池，硫酸發生泄漏事故時，溢漏量較大時可緊急排入應急池處理。

4.3.3 重金屬及石油類污染物非正常排放

應考慮停電、檢修、故障停車或由于污水處理系統泵機出現短時故障而致使系統無法正常處理污水時的事故排放，以及由于各車間因事故而造成的排水。在電解車間底部和凈液車間內部建有足夠容量的事故集液池，收集后返回生產系統;在成品酸罐區內設置圍堰及收集池，回收事故狀態漏酸，事故排水都進入污水處理站進一步處理回用;事故水池要求防滲、防腐。

5 結語

環境管理和環境監察工作是防治環境污染的源頭，在環境保護工作中占有重要地位，現場監察中如發現異常情況應及時采樣監測，指導企業制定切實可行的整治方案，盡快消除環境污染隱患，確保環境安全，也有助于提升我國銅冶煉行業的清潔生產水平。

［1］中國有色金屬工業年鑒編輯委員會.2009年中國有色金屬工業年鑒［M］.北京:中國有色金屬工業年鑒編輯委員會，2010.

［2］陳立華.淺述銅冶煉技術發展方向及趨勢［J］.有色礦冶，2010(5):24-25.

［3］韓明霞，孫啟宏，喬琦，等.中國火法銅冶煉污染物排放情景分析［J］.環境科學與管理，2009(12):40-44.

［4］朱祖澤，賀家齊.現代銅冶金學［M］.北京:冶金工業出版社，2003.

［5］環境保護部.銅冶煉污染防治最佳可行技術指南(征求意見稿)［EB/OL］.［2010-09-25］.http://www.mep.gov.cn/gkml/hbb/bgth/201009/t20100930-195249.htm.

［6］中華人民共和國國家發展和改革委員會.銅冶煉行業準入條件［EB/OL］.［2006-07-21］.http://www.sdpc.gov.cn/zcfb/zcfbgg/gg2006/t20060721-77236.htm.

［7］宋僉.蒸氣間接干燥銅精礦的選擇與操作［J］.中國有色冶金，2009(6):7-11.

［8］中華人民共和國國家發展和改革委員會.產業結構調整指導目錄(2011 年本)［EB/OL］.［2011-04-26］.http://www.sdpc.gov.cn/zcfb/zcfbl/2011ling/t20110426-408008.htm.

［9］肖純.銅造锍熔煉工藝的選擇及發展方向［J］.銅業工程，2006(4):32-36.

［10］黃輝榮.銅锍吹煉工藝的選擇及發展方向［J］.礦冶，2004(13):72-75.

［11］唐尊球.銅PS轉爐與閃速吹煉技術比較［J］.有色金屬:冶煉部分，2003(1):9-11.

［12］鄧志文，黎劍華，陳靜娟.我國閃速煉銅廠的清潔生產［J］.有色金屬:冶煉部分，2006(3):16-18.

［13］王紅梅，劉四清，劉文彪.國內外銅爐渣選礦及提取技術綜述［J］.銅業工程，2006(4):19-22.

［14］張林楠，張力.銅渣的處理與資源化［J］.礦產綜合利用，2005(5):22-25.

［15］張邦琪，梁衛國.銅電解技術的進展［J］.中國有色冶金，2007(5):12-18.

［16］姚芝茂，徐成.銅冶煉工業固體廢物綜合環境管理方法研究［J］.環境工程，2010(28):230-234. △