清潔生產理念在銅冶煉環境影響評價中的應用

古屏，徐潔

1.安徽省銅陵生態環境監測中心；2.南京市江寧生態環境局

一、清潔生產在環評中作用

清潔生產是一種新的創造性的思想，是實現可持續發展的必然選擇。清潔生產則從源頭抓起，實行生產全過程控制，使污染物最大限度消除在生產過程中。這樣既可以節約末端治理設施的建設和運行費用，又可以節省企業原輔材料的消耗，實現清潔生產，可提高建設項目（特別是擴建改造項目）的環境可靠性和市場競爭力，促進企業生產持久、健康、有序的發展。建設項目特別是建設項目中的擴建改造項目的環境影響評價，增加清潔生產評價內容，是控制環境污染的有效手段，可實現從末端治理至源頭控制的戰略轉移。實踐證明，特別是建設項目中的擴建改造項目推行清潔生產，經濟、環保均可收到了實效。如金隆銅業有限公司210kt/a擴建改造工程，在設計、環境影響評價中運用清潔生產理念，匯同企業生產經營、管理者，對部分工藝、設備進行了改進，達到了“增產減污”的目的。

二、環境影響評價中清潔生產內容

建設項目新建項目環境影響評價通常根據清潔生產的一般要求，從生產工藝與裝備要求、資源能源利用指標、產品指標、污染物產生指標（末端處理前）、廢物回收利用指標和環境管理要求等六類進行分析和評價。評價過程通常將建設項目的原材料消耗、噸產品污染物排放量與國內同行業較先進的企業進行比較，確定建設項目原材料是否達到清潔生產要求。建設項目擴建改造項目除與國內同行業較先進的企業進行比較外，通常將擴建改造項目前后噸產品能耗、噸產品物耗、噸產品污染物排放量進行比較，分析和評價擴建改造項目前后清潔生產水平是否提高。建設項目環境影響評價增加清潔生產內容，不僅要判斷建設項目是否滿足清潔生產要求，更重要的是發現建設項目（特別是擴建改造項目）清潔生產的機會，提出擴建改造項目清潔生產建議，才能達到項目經濟效益和環境保護的“雙贏”。

三、清潔生產在金隆210kt/a擴建改造工程中的運用

（一）項目概況及工藝特點

1.項目概況

（1）生產規模。金隆銅業有限公司210kt/a擴建改造工程生產規模為：銅產量：銅產量由現150kt/a提高到210kt/a，其中：陽極銅產量由現150kt/a提高到210kt/a，190kt/a陽極銅生產陰極銅，20kt/a陽極銅作為產品直接外銷；陰極銅產量由現150kt/a提高到190kt/a。硫酸：產量由現495kt/a（100%硫酸）提高到634kt/a（100%硫酸）。

（2）項目主要內容。金隆銅業有限公司210kt/a擴建改造工程主要內容涉及閃速爐熔煉工序、貧化電爐及渣水淬工序、吹煉工序、電解精煉工序、硫酸工序等，項目主要內容詳見表1。

表1 改擴建工程主要內容一覽表

2.工藝及污染物排放

（1）工藝流程。金隆銅業有限公司銅冶煉工藝采用倉式配料、氣流干燥、閃速熔煉、爐渣電爐貧化、轉爐吹煉、陽極爐精煉、大極板常規電解精煉的生產工藝。擴建改造工程仍采用閃速熔煉+PS轉爐的主工藝。利用閃速爐首次冷修，采用目前世界先進成熟的閃速熔煉技術對FF、EF、WHB進行改造，充分利用現有制氧機、轉爐設施及電解預留設施的能力，在其它熔煉設備不需改造或增加的情況下，達到210kt/a礦銅（190kt/a陰極銅+20kt/a陽極銅）的生產能力。

（2）工藝特點。銅的粗熔煉工藝：金隆銅的粗熔煉采用閃速熔煉工藝。閃速熔煉工藝具有工藝成熟、設備運行可靠等特點，煙氣含SO2濃度高，硫回收率高；能充分利用燃燒的化學反應熱，熱效率高，能耗低，容易實現生產過程的機械化和自動化，作業環境和勞動條件均較好；強化熔煉，生產效率高，適合大規模生產；爐子操作穩定、壽命長。精煉工藝：陽極爐工序采用金隆自主開發的科研成果“銅火法精煉新工藝研究開發應用”，取消陽極爐氧化作業，直接通往混合氣（N2+LPG）進行帶硫還原達到脫硫除氧雙重目的。大大縮短作業時間，降低重油及LPG消耗，解決了世界銅火法精煉普遍存在的黑煙污染問題。煙氣制酸工藝：冶煉煙氣制酸采用稀酸洗滌、絕熱蒸發、兩轉兩吸加尾氣脫硫的工藝，其中洗滌技術采用美國孟山都公司的動力波技術，轉化選用丹麥托普索公司的高效觸媒。

（3）擴建改造工程前后污染物排放情況。金隆銅業有限公司210kt/a擴建改造工程污染物排放涉及廢氣、廢水、廢渣。本文主要論述項目的廢氣中的主要污染物SO2的排放情況。建設項目廢氣主要來源于干燥尾氣、陽極爐煙氣、硫酸脫硫尾氣、環境集煙煙氣（通過環境集煙罩收集閃速爐等冶金爐泄漏煙氣）4個高架排放源。根據項目的可研報告：擴建改造后金隆銅業有限公司高架點源廢氣及主要污染物排放量見表2。主要污染物排放濃度及排放速率見表3。擴建改造工程建成投產后，廢氣中主要污染物SO2年排放量為1948t。金隆銅業有限公司210kt/a擴建改造工程采取了相應增產減污措施，使擴建改造后的大氣污染源中主要污染物SO2比擴建前有所減少。擴建改造工程前后廢氣中主要污染物對比見表4。擴建改造工程實驗后，主要污染物SO2的排放量較擴建前減少了183噸。擴建改造工程前后排污水平對比見表5。擴建改造工程前后噸銅SO2排放量由14.2 Kg/t降至9.28Kg/t。擴建改造工程后SO2排污水平大大降低。

表2 擴建后高架點源廢氣及主要污染物排放量

表3 擴建后高架點源主要污染物排放濃度和速率

表4 擴建改造工程前后廢氣中SO2排放量對比

表5 擴建改造工程前后排污水平對比

（二）清潔思想在環價中具體運用

雖然金隆銅業有限公司的銅粗熔煉、銅精煉、煙氣制酸系統技術工藝、生產控制、企業生產管理、污染的防治和治理在國內均處于先進水平，擴建改造工程實施后噸銅SO2排放量有大幅下降，但仍有清潔生產機會。我們通過現場踏勘、針對建設項目的工藝特點，發現可以采用加強閃速熔煉系統（包括閃速爐、余熱鍋爐、沉塵室、電收塵器、排風機等）和吹煉系統（包括轉爐、余熱鍋爐、沉塵室、電收塵器、排風機等）及煙氣管道、閥門的查漏、堵漏措施，降低系統的漏風率。對閃速爐、轉爐排風機進行改造，增加排煙能力。配套的硫酸系統動力波入口煙氣壓力按0Pa或微負壓設計（現硫酸系統按+500-+1000Pa設計），從而使冶煉系統負壓提高，減少甚至可避免煙氣外泄。冶煉系統煙氣進入制酸部分的煙氣量提高，特別是轉爐爐口等SO2濃度較高的煙氣幾乎全部進入制酸系統，可以增加硫酸產量，減少煙氣進入環境集煙煙囪外排，降低SO2的排放量。在項目環境影響評價過程中，我們發現硫酸產量由現495kt/a（100%硫酸）提高到634kt/a（100%硫酸），制酸系統具有較大的富余能力，單位觸媒SO2轉化率可以進一步提高，由99.7%提高到99.87%。加上金隆閃速熔煉煙氣和轉爐煙氣中SO2濃度較高，可將轉爐爐口等SO2濃度較高的煙氣幾乎全部進入制酸系統。因此環境影響評價建議中我們提出：制酸系統能力的提高，從而減少閃速爐、轉爐系統外逸煙氣量，是本項目增產減污的關鍵，設計中應予以高度重視。確保外逸煙氣量按設計指標進入制酸系統，減少環境集煙煙氣主要污染物SO2的外排量。

（三）效果分析

1.具體措施：金隆銅業有限公司十分重視擴建改造項目環境影響評價中清潔生產建議，在擴建改造項目建設過程中，運用清潔生產思想理念，提高制酸能力，減少外逸煙氣，具體措施如下：（1）對環境集煙系統改造，新增一臺環集風機，將轉爐環集煙氣實行單獨管道捕集，送至新增加的環集脫硫系統，用鎂法脫硫。對原集煙系統（包括對轉爐煙罩、排煙管道等）進行改進，解決熔煉主廠房的低空污染問題。（2）新增一套煙氣制酸轉化干吸裝置，采用高效銫觸媒、兩次轉化、兩次吸收的流程；并對原凈化工序改進，增加一級動力波逆噴管、二級動力波逆噴管。（3）陽極爐采用“粗銅無氧化摻氮還原火法精煉工藝”專利技術，取消氧化過程，還原作業采用混合氣（N2+還原劑）帶硫還原，用氮氣取代空氣排渣。（4）新硫酸系統尾氣煙囪增設二氧化硫在線自動監控裝置。（5）硫酸老系統采用石灰—石膏法脫硫工藝，使尾氣中SO2排放濃度控制在100ppm以下。

2.擴建改造項目驗收結果：2005年7月安徽省環境監測中心站對金隆210kt/a擴建改造項目進行了竣工環境保護驗收監測，廢氣監測結果詳見表6。金隆210kt/a擴建改造項目污染物SO2排放可研設計值與驗收監測值比較詳見表7。

表6 廢氣監測結果一覽表

表7 SO2高架點源排放量設計值與實測值對比表 單位：kg/h

3.效果分析：從表7可以看出：除硫酸尾氣排放量實測值較設計值略高外，干燥尾氣、環境集煙煙氣、陽極爐煙氣中的SO2排放量實測值比設計值均有大幅下降。環境集煙煙氣SO2實測值較設計值降低一半，原設計進入環境集煙煙囪排放的部分高濃度的SO2均進入制酸系統。僅環境集煙煙氣少排的SO2就可增加硫酸產量約45kg/h，全年可增加硫酸367.2噸。既增加了硫酸的產量，又減少了SO2的排放量。金隆210kt/a擴建改造項目可研設計值SO2年排放量為1948t，驗收監測值年排放量1201t，年SO2排放量減少了747t，不僅達到了擴建改造項目、提高了企業經濟效益的目的，而且還達到了增產減污、改善環境的效果。金隆210kt/a擴建改造項目環境影響評價實例說明，將清潔生產理念應用于建設項目環境影響評價中，不僅可以從源頭預防和削減污染物，還可以增加產品的產量，達到經濟與環境保護的“雙贏”。

四、結論

在建設項目環境影響評價工作中，不僅要對建設項目是否達到清潔生產的要求進行分析和評價，判斷建設項目是否達到清潔生產的要求；還要對建設項目可能的清潔生產機會進行分析論述，提出建設項目清潔生產建議，便于企業落實和實施。建設項目環境影響評價中所提出的清潔生產建議一般建設單位愿意采納，并在建設項目的設計、建設過程中進一步完善、實施，因此，環評人員要掌握建設項目的工藝特點，提高自身專業知識水平，善于發現建設項目（特別是擴建改造項目）的清潔生產機會，與企業技術人員進行溝通，提出相應的清潔生產建議、措施、方案，才能真正做到將清潔生產理念應用于項目環境影響評價中。改造擴建項目一般是在現有企業生產的工藝、生產過程的基礎上進行工藝、生產過程的改進，只要認真考察現有生產工藝、生產過程，就可以發現現有企業的環境問題，用清潔生產的理念便可以發現生產工藝、生產過程中等的清潔生產機會，并與有關技術人員探討可實施方案。“以新帶老”提出對現有生產工藝、過程等清潔生產方案、措施。同時對改造擴建項目進行分析，提出改造擴建項目生產過程、控制過程等清潔生產的建議，使清潔生產建議、方案、措施在建設項目實施過程中予以落實、實施。