清潔生產在銅冶煉行業中的應用研究

田 剛

（太原市環境科學研究院， 山西 太原 030002）

銅元素是人類廣泛使用的一種金屬，屬于重金屬。銅在自然界中主要是呈化合物的方式所存在的，要想得到金屬銅需要對銅礦石進行開采和冶煉。然而，由于我國銅工業工藝落后，且存在高能耗和高污染等問題，因此，目前我國銅冶煉行業面臨著巨大的發展阻礙。清潔生產作為現階段綜合預防環境問題最為有效的措施之一，其能夠借助于各種理論技術，將生產技術、生產過程、產品以及管理層面進行相應的整合，進而起到對環境影響最小，能源利用最少及風險存在最小和效益增收最大等作用，即達到“節能、降耗、減污、增效”的目的。因此，探討清潔生產管理在銅冶煉行業中的應用對銅冶煉行業的可持續發展具有重要的現實意義。

1 我國銅冶煉行業工藝及其特點

1.1 銅冶煉的原料和副產品

銅元素是一種金屬化學元素，也是人類發現最早的金屬之一。銅在自然界中主要是呈化合物的方式所存在的，開采后的銅礦石（銅礦物）需經過一系列的處理后最終得到銅精礦，然后則需要提取銅。也就是說，銅冶煉主要的原料是銅精礦，其主要成分為硫化銅，而主要輔料為石英石，能源主要是水、電、煤、重油和天然氣。我國銅資源并不豐富，所以每年會大量進口銅精礦。進口礦銅品位相對高一些，含銅量可達30%左右。而對于我國而言，不同地方開采的硫化銅的含銅量是不同的，整體而言，品位也相對較低，一般為18%～26%[1]。

1.2 銅冶煉工藝及其特點

目前，銅冶煉的工藝主要分為火法工藝與濕法工藝。根據我國銅礦產品特點，我國主要采用的是火法工藝。火法煉銅生產流程主要有備料、熔煉、吹煉、精煉，使得最終冶煉成為陽極銅。火法工藝又分為傳統熔煉、閃速熔煉和熔池熔煉三大類[2]。目前我國先后從國外引進了一些先進的銅冶煉的新技術，因此，較落后的傳統銅熔煉工藝已被其他兩種方法所代替。其中，閃速熔煉的工藝過程中的控制水平比較高，可以提高銅產品的品位，節約銅礦能源，減少耗能，降低成本。

火法煉銅工藝具有的特點：工藝呈動態平衡，能通過條件反應溫度，控制反應過程，且回收和富集貴金屬的效果好；銅鎦/粗銅與熔煉渣/吹煉渣易分離，不會造成二次污染；能將硫化精礦作為燃料，于高溫條件下高效反應；產能高，能適合大規模工業生產需求等。

1.3 銅冶煉工藝對環境的影響

火法煉銅工藝的具體冶煉過程會對大氣、水等生態環境產生影響，具體為影響大氣環境。如備料粉塵、制酸煙氣、貧化煙氣等含有大量煙塵和二氧化硫，直接排放會嚴重影響當地及周圍大氣環境和水環境。火法煉銅工藝的主要能源之一便是水，其工藝過程中的設備冷卻、沖渣等都需要大量的水資源，而設備冷卻水、水淬渣水/沖渣水、沖洗廢水等含有酸等污染物質，大量排放會直接影響水環境健康。造成工業固廢及噪聲污染。工業固廢包括冶煉渣、酸性廢渣等，噪聲主要包括冶煉工藝中各種機械設備噪聲等。

2 清潔生產內涵、特點及原則

2.1 清潔生產的內涵及特點

清潔生產思想是為了減輕高速工業發展給環境的壓力而產生的。根據《中華人們共和國清潔生產促進法》定義，清潔生產是將環境因素納入到從立項、設計、生產等全過程中，不斷采用先進的工藝、設備及管理技術，以增加生態效益和減少人類及環境的風險的新理念。

清潔生產是要從根本上解決工業污染的問題，其有三個顯著特點[3]：第一，在污染產生前采取防止對策，體現了預防為主的思想。清潔生產要求從產品設計到生產運行和服務的全過程，減少乃至消除污染物的產生，側重點是“防”。第二，注重調整產品結構，革新生產工藝，體現了節約型的增長方式。清潔生產要求企業合理、高效配置資源，并革新技術，走節約型經濟增長發展道路。第三，實現節能、降耗、增效，體現了環境效益與經濟效益的統一。清潔生產從源頭抓起，實現生產全過程控制，能夠實現經濟與環境的“雙贏”。

2.2 清潔生產的原則

清潔生產注重污染產生前的防止，找到了環境效益與經濟效益相統一的結合點。其所遵循的原則：

1）預防性原則。清潔生產尋求改變生產和消費系統的上游部分，將污染物消除在生產過程中，即注重對現行的過量物質消耗的生產等系統進行重新設計。

2）廣泛性原則。廣泛性原則體現在兩個方面，一是清潔生產要求生產活動所涉及的所有職工等的普遍參與；二是清潔生產管理思想應用范圍較廣，適用于幾乎所有產品生產和服務過程。

3）集成性原則。即采用全局的觀點和生命周期分析的方法，從更大時間和空間跨度上尋找經濟效益和環境問題的雙贏。

4）持續性原則。清潔生產要求不斷采取改進設計、使用清潔的能源和材料，持續提高資源利用效率，減少污染排放。即，清潔生產是一個沒有終極目標的活動。

3 銅冶煉行業推行清潔生產的必要性

相對來說，目前我國銅冶煉行業廣泛運用的火法煉銅工藝技術難度較大，成本較高，并且對于生態環境的破壞較為突出，其具體冶煉過程中會對大氣、水等生態環境產生嚴重的影響，社會、經濟以及環境效益無法達到一致性的目標。加之，現階段在全球注重環境保護與治理的新常態，及面對國際市場的激烈競爭的壓力下，我國銅冶煉高污染和高能耗等問題制約了其發展，面臨非常嚴酷的挑戰。

而清潔生產作為現階段綜合預防環境問題最為有效的措施之一，給銅冶煉行業帶來了曙光和福音。因為清潔生產要求將環境因素及節能降耗納入到從立項、設計、生產等全過程中，體現了預防為主、節約型增長等思想，能夠實現環境與經濟統一、協調的可持續發展。因此，在銅冶煉行業推行清潔生產思想及管理方法，是促進其經濟與環境長效“雙贏”的最優解決途徑，已勢在必行。

4 銅冶煉行業清潔生產途徑研究與探討

4.1 提高生產技術

通過多年的實踐以及生產過程表明，有效的技術手段能夠減少能源與原料的整體消耗量，實現原料與能源的合理使用。銅冶煉行業的清潔生產重點主要就是在于提升資源與原料的利用率，最終提高從礦石中提取銅產品。因此，未來一定要加強對銅冶煉先進技術的引進與研發，從而提升生產工藝等級，提高各個工藝階段的效率，有效的縮短工藝流程，減少生產中能源損失。

4.2 降低資源、能源消耗

原材料等均具有自身所固有的特點，如一些原材料對環境沒有任何危害，可以循環再利用；一些原材料本身具有毒性，其對生態環境具有污染或潛在的危害等。與此同時，能源作為行業發展的強大支撐，存在著一部分能源在使用過程中無污染或有較少的污染排放，而一部分能源如煤炭等在進行使用的過程種會產生大量污染物。銅冶煉行業生產過程中，其資源能源消耗決定了其廢物產生的量和生產效率，而石英石、水、天然氣、煤和重油在銅冶煉中使用比例最大，其產生的三廢也較多。因此，未來在進行利用和選擇銅冶煉原材料時，應盡最大可能利用原材料并減少污染物的產生，要盡量選擇對環境無危害且可循環利用的材料。

4.3 實現資源綜合利用

銅冶煉會產生污酸、酸性廢水及爐渣、危險固體廢物等。然而，廢棄物所具備的固有特點以及具體狀態情況決定了其部分是可以回收降解、循環使用的。為此，未來在銅冶煉過程中，應注重對廢水、廢氣、廢渣這三廢的回收及循環再利用，以降低治理難度以及成本，實現資源的綜合利用。

4.4 改善產品特征

銅冶煉行業所生產的銅產品純度、相關種類以及整體包裝等，都會對能源與材料消耗量、污染排放等方面產生相應的影響。因此，未來銅冶煉過程中，應注重改善產品的特征，進而從生產流程、性能、結構以及種類產品的設計等方面，提高產品的質量與產出率，同時，降低污染物的排放。

4.5 減少污染物產生

銅冶煉行業所產生的相關廢棄物，對于行業的發展非常不利。為此，未來銅冶煉行業應通過改造工藝，提升技術等途徑，減少污染物的產生，并根據相關大氣及水排放排放標準，在進行廢物治理達到排放標準時再排放。其中，最主要的途徑就是應盡可能采用循環經濟的理念來做有效的廢物利用處理，進而促進銅冶煉行業的可持續發展。

4.6 加強環境管理

研究顯示，工業企業生產環節的管理不當是工業污染產生的最主要原因。而環境管理具體涉及到生產流程、法律法規、政策執行、清潔生產等，為此，相關部門應從環境管理涉及的各個方面，加強銅冶煉行業及企業的環境管理。具體可通過如下措施：加強設備管理，提高整體的運營效率；落實崗位與目標責任制度，對物料以及使用情況進行具體的審核，將浪費及低利用現象降低到最小程度等。

5 結語

銅冶煉行業屬于重污染行業，直接產生的問題是損耗大、消耗高以及廢棄物多。而清潔生產能有效地對以上問題進行解決，實現環境與經濟統一、協調的可持續發展。因此，應加強清潔生產在銅冶煉行業及企業的應用。

[1]付偉岸.我國銅冶煉技術的進步及發展[J].大科技，2015（10）：187-188.

[3]李熹，易光明.淺析銅冶煉技術的創新[J].有色金屬文摘，2016，31（1）：143-146.

[5]張平，陳東輝.清潔生產指標體系的評價模式探討[J].污染防治技術，2004（1）：107-108.