銅冶煉廢氣超低排放治理

卓儉進

摘要：中原黃金冶煉廠銅冶煉廢氣量大、成分復雜、波動大，極端條件下會出現環保指標異常，即顆粒物、SO 2濃度超標，不符合日益嚴格的環保要求。針對銅冶煉廢氣特點、廢氣治理工藝及現狀，通過增加堿液噴淋塔、電除霧器、塔電一體化高效組合塔等環保設備，對環保煙氣進一步脫硫、除塵，處理后環保尾氣排放濃度顆粒物<10 mg/m3，SO 2 <50 mg/m3，滿足河南省超低排放標準要求，每年可節約環保稅90余萬元，并可回收煙氣中有價礦塵，環保效益和經濟效益顯著。

關鍵詞：銅冶煉廢氣;環集煙氣;制酸尾氣;超低排放;堿液噴淋塔;電除霧器

中圖分類號：X756文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2021）07-0086-03doi：10.11792/hj20210718

引 言

近年來，隨著大氣污染問題日趨嚴重，國家對大氣污染物排放要求日益嚴格，各省市和地區都將大氣污染防治工作作為重要的民生工程，政府也在不斷推出環保法令與新的排放標準，對企業的環保主體責任提出了更為嚴格的要求，環境行政處罰力度也在不斷強化，迫使企業加大環保投入，降低排放標準。河南省為強化工業污染治理，實施工業爐窯深度治理，出臺了《河南省2019年工業爐窯污染治理方案》，有色冶煉企業于2019年底前完成提標治理，工業煙氣中顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10 mg/m3、50 mg/m3、100 mg/m3。

河南中原黃金冶煉廠有限責任公司（下稱“中原黃金冶煉廠”）積極響應國家環保政策，先后加大環保設施升級改造力度，以制酸環集煙氣和制酸尾氣為研究對象，進行脫硫除塵超低排放改造，開創性采用離子液脫硫與電除霧法相結合技術、堿液噴淋塔和電除霧器組合塔電一體技術，對銅冶煉廢氣進行深度治理，處理后環保尾氣滿足河南省超低排放標準要求，并順利實現工業化應用。

1 銅冶煉廢氣特點

中原黃金冶煉廠為國內大型銅冶煉企業，采用中國自主研發的具有世界先進水平的富氧底吹造锍捕金技術，年處理混合金銅礦150萬t，年產黃金36 t，白銀300 t，電解銅35萬t，硫酸130萬t。在銅冶煉過程中，會產生大量冶煉廢氣。 其特點為：①煙氣量大，成分復雜。銅冶煉廢氣中含有二氧化硫、顆粒物、氮氧化物、硫酸霧、重金屬及其化合物等，危害嚴重。排放的顆粒物中砷、鋅、汞、鉛等重金屬及其化合物占比較大[1]，因此控制顆粒物排放濃度的同時也有效避免了煙氣所造成的重金屬污染。②煙氣成分波動大。在實際生產過程中，由于底吹熔煉爐和吹煉爐生產控制及檢修周期不一致，煙氣量會出現大幅波動，煙氣成分及相關指標隨之變化。例如：底吹熔煉爐放銅作業、系統開停車期間，煙氣量變化達1倍，SO 2 濃度變化高達幾十倍，煙氣溫度高，含塵量大。

2 銅冶煉廢氣治理

中原黃金冶煉廠制酸車間設1套煙氣制酸系統和1套環集煙氣脫硫系統。其中，煙氣制酸系統主要負責處理熔煉車間冶煉過程中產生的高濃度SO 2煙氣，處理量約20萬m3/h，SO 2濃度約為20 %，硫酸（100 %H 2SO 4）生產規模為130萬t/a。煙氣凈化采用動力波稀酸洗滌、絕熱蒸發、稀酸冷卻移熱工藝;干燥和吸收采用一級干燥、兩級吸收、循環酸泵后冷卻、HRS低溫位熱回收工藝;轉化采用美國孟莫克高濃度煙氣預轉化、“3+2”五層轉化及“Ⅲ-Ⅰ-Ⅴ-Ⅱ”換熱工藝;制酸尾氣采用離子液脫硫工藝。

環集煙氣脫硫系統主要負責處理熔煉、吹煉過程中的環境排煙、銅锍?；^程的排煙和精煉過程產生的煙氣，兼顧處理事故排煙和開車烘爐過程中產生的低硫煙氣。環集煙氣同樣采用動力波洗滌除塵+離子液吸附、再生脫硫技術處理，處理量約為45萬m3/h，SO 2濃度1 500～2 500 mg/m3，顆粒物濃度80～150 mg/m3，環集煙氣與制酸尾氣共用1個高150 m的環保煙囪排放廢氣，同時還共用1套脫附再生系統，產生的高濃度SO 2氣體返回制酸系統。工藝流程見圖1。

目前，中原黃金冶煉廠環保煙囪廢氣排放濃度分別為顆粒物15～20 mg/m3，SO 2 60 mg/m3（均值），NO x<100 mg/m3。其中，顆粒物及SO 2排放濃度不滿足銅冶煉廢氣超低排放要求。

2021年第7期/第42卷? 安全與環保安全與環保? 黃 金

為確保尾氣達標排放，中原黃金冶煉廠制定了更加嚴格的環保指標管控體系，要求環保尾氣排放濃度小時均值及瞬時值均符合超低排放標準要求。但是，在實際生產中，銅冶煉廢氣治理過程管控面臨諸多問題，如環集煙氣在底吹放銅或陽極爐氧化、還原等周期性生產作業過程中，以及重點設備突發故障、關鍵工藝指標異常時，均會導致煙氣中顆粒物、SO 2濃度超標，極端條件下會導致煙氣排放連續監測系統瞬時指標爆表現象。因此，為滿足日益嚴格的環保要求，有必要對制酸尾氣及環集煙氣進行超低排放治理，并實現資源化利用。

3 銅冶煉廢氣超低排放治理

3.1 除 塵

除塵技術比較成熟且取得工業化應用的工藝有濕法除塵（動力波洗滌+電除霧器）、干法除塵[2]（袋式收塵/電除塵器）、干濕法除塵（袋式收塵+動力波洗滌）等。中原黃金冶煉廠粉塵指標較高，這主要是由銅锍粒化造成的，且環集煙氣量較大，不宜采用洗滌法、布袋收塵法處理。因此，根據環集煙氣實際情況，采用電除霧法進行處理。

3.2 脫 硫

國內脫硫工藝[3]普遍采用的方法包括石灰/石灰石（電石渣）-石膏法、鈉堿法、雙堿法、活性焦吸附法、氨法、有機溶液循環吸收脫硫法等。其中，鈉堿脫硫工藝具有流程簡單、占地面積小、脫硫效率高、吸收能力大、吸收劑用量小等優點，且企業周邊有液堿生產供應商，滿足生產需求。

3.3 超低排放治理改造

結合中原黃金冶煉廠生產實際情況，對現有環保生產設施進行銅冶煉廢氣超低排放治理改造。在煙氣制酸系統末端增加1套塔電一體化高效組合塔（電除霧器+堿液噴淋裝置）脫硫除塵裝置;在環集煙氣脫硫系統末端增加1套鈉堿法脫硫裝置及2臺電除霧器裝置;新增裝置的脫硫率>95 %，除塵率>90 %，脫硫除塵處理后的環保尾氣經環保煙囪排放。堿液噴淋裝置可根據需要在環保指標異常時間斷性或連續性運行。改造后工藝流程見圖2。

3.4 應用效果

1）實現了銅冶煉廢氣的深度治理。環保尾氣顆粒物排放濃度由17.48 mg/m3降至2.42 mg/m3，SO 2排放濃度由61.52 mg/m3降至29.93 mg/m3，NO x排放濃度<100 mg/m3，滿足河南省超低排放標準要求。超低排放環保尾氣指標見表1。

2）環保尾氣超低達標排放每年可節約環保稅94.37萬元，具有很好的環保效益和經濟效益。根據中原黃金冶煉廠2018年環保稅納稅統計，銅冶煉廢氣排放量每月平均為40 796.88×104m3，以此為基數進行核算。其中，SO 2節約環保稅78.14萬元，粉塵節約環保稅16.23萬元。

3）回收有價礦塵，提高了資源回收率。銅冶煉廢氣經電除霧器處理后，每年可回收有價塵泥100～200 t，其重返系統參與配料，進行資源回收再利用。有價塵泥元素分析結果見表2。

4）系統開車率提高，確保生產連續穩定。在生產過程中，環保尾氣指標一旦出現異常，會觸發紅色預警，啟動環保應急預案響應，必要時需要熔煉-制酸系統停車處理，嚴重制約系統開車率。銅冶煉廢氣超低排放治理改造的實施，既保證了尾氣達標排放，又保證了系統生產平穩，減少了環保響應停車處理頻次，系統開車率得到有效保障。

4 結 論

1）中原黃金冶煉廠在現有環保設施基礎上進行了銅冶煉廢氣超低排放治理改造，通過對制酸尾氣增加塔電一體化高效組合塔、環集煙氣增加堿液噴淋塔+電除霧器等環保設備，對銅冶煉廢氣進一步脫硫、除塵，實現了廢氣的深度治理，處理后環保尾氣排放濃度顆粒物<10 mg/m3，SO 2<50 mg/m3，滿足河南省超低排放標準要求。

2）中原黃金冶煉廠銅冶煉廢氣超低排放治理的實施，每年可節約環保稅94.37萬元，同時實現回收有價礦塵100～200 t，環保效益和經濟效益顯著，具有很好的推廣應用價值。

[參 考 文 獻]

[1] 明揚，黃羽飛.我國銅冶煉廢氣治理技術研究[J].農業與技術，2015，35（18）：230-231.

[2] 趙娜，尤翔宇.干式除塵技術在國內有色冶煉行業的應用及發展趨勢[J].有色金屬科學與工程，2018，9（2）：96-102.

[3] 武春錦，呂武華，梅毅，等.濕法煙氣脫硫技術及運行經濟性分析[J].化工進展，2015，34（12）：4 368-4 374.

Ultra-low emission treatment of copper smelting flue gas

Zhuo Jianjin1，2

（1.Henan Zhongyuan Gold Smelter LLC.;

2.Henan Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Gold Resources）

Abstract：A large amount of flue gas is generated in the copper smelting process in Zhongyuan Gold Smelter.The quantity of the flue gas is large，the composition is complex and varying，and in some extreme occasions，the environmental index goes wrong and the concentration of PM and SO 2 exceeds standards against the increasingly rigid environmental protection requirement.According to the characteristics，treatment processes and status quo of copper smelting flue gas，the environmental flue gas is further desulfurized，dedusted by introducing environmental equipment such as liquid caustic soda spray tower，electric demister，tower electricity integration.The treated environmental flue gas emission concentration is PM<10 mg/m3，SO 2<50 mg/m3，meeting the ultra-low emission standard of Henan Province.The treatment process can save over 0.9 million yuan environmental tax annually，and can recover valuable dust and mud from the flue gas，achieving outstanding environmental and economic benefits.

Keywords：copper smelting flue gas;environment set smoke;acid-making tail gas;ultra-low emission;spray tower;electric demister