申能含铜多金属危险固废综合利用技术与装备汇报材料Word格式.docx
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1、各类危险废物的产生量迅速增加
2008年以前，我国危险固体废物产生量稳定在1000万吨左右，自2008年增速加快，2010年我国危险固体废物产生量已达到1708.60万吨，2012年我国危废产生量达到了3725.81万吨，是2010年的两倍多，2013年全国危废产生量为3795.60万吨左右。
预计到2020年，我国危险废弃物的产生量将达到16000万吨。
2、我国危险废物无害化处置率低
每年通过持证单位处理的危险废物占全国危废产生量的20%左右，资源化综合利用率更低。
3、处理技术落后
对于渣、污泥类的固体废物，我国目前普遍采用的是湿法熔炼提取其中的金属元素，存在金属元素回收率不高和环境污染严重的特点。
4、管理力度不够
国内关于危险废物处置行业的标准体系很不健全，缺乏相应的管理制度；
对任意排放危险废物和不遵守有关规定的违法行为，未给予应有的法律制裁；
对于某些严重污染环境的行为，也未依法追究其刑事责任。
在实践中，不少企业为降低危险废物的处置费用，在明知他人未取得经营许可证或者超出经营许可范围的情况下，向他人提供或者委托他人收集、贮存、利用、处置危险废物的现象十分普遍。
他人接收危险废物后，由于实际不具备相应的处置能力，往往将危险废物直接倾倒在土壤、河流中，严重污染环境。
这些现象时有发生。
三、项目研究思路、原则和目标
1、思路和原则
本项目“含铜多金属危险固废综合利用技术与装备”是全面落实节能、减排、降污、增效的清洁生产理念，建立在绿色生产以及综合利用废物的基础上，根据国内外有色金属废渣、废泥处理的发展趋势，通过广泛征求有关专家和用户的意见，并结合公司多年在有色金属废渣、废泥处理方面积累的研发经验，研究制定多金属危险固废绿色处置及综合利用技术的初步设计方案，并进行公司内部评审，与用户联合评价，专家评审等多层次论证和比较，最终形成该技术开发方案。
2、目标
本项目的总体目标是通过改进工艺流程，提高有色金属废渣、废泥、收尘烟灰的资源化综合利用水平，降低生产处置过程中能源消耗，同时实现含有色金属危险废物处置过程中零污染、零排放的目标。
四、项目研究过程
组建研发团队：
总经理担任组长，公司主管生产的副总经理担任副组长，生产、工艺和技术等部门各抽调一名骨干力量，理论研究结合生产实践，组成该项目的研发小组。
实地调研和市场考察：
通过对目前废铜处理生产企业和市场的实地调研和考察，获得了同类产品的主要技术水平状况及技术优势。
研究确定工艺方案：
经过前期充分调研和考察，在传统带式焙烧法、竖炉冶炼的基础上，多次充分讨论，并经专家反复论证，初步确定逆流法焙烧、富氧侧吹和静电除雾技术在内的工艺方案。
中试：
由于该项目是在原有工艺基础上进行的工艺改造，所以不需要进行实验室小试阶段，直接进入中试。
中试过程的目的是检验在规模生产条件下，各项工艺参数、经济指标、产品质量的稳定性，发现生产过程中由于工况改变而带来的不确定性，并对工艺参数进行适当的调整，最终确定工艺流程和操作方法。
规模化试生产：
将经过中试修正后的工艺流程、工艺参数和操作方法实施到规模化的生产，详细、如实记录生产过程中的各项动态数据和指标，并同项目目标值做预实对比。
对于同目标值有差异的指标，进行原因分析，再改进，直到一切技术指标稳定为止。
项目总结：
做好技术归档工作，使得发现类似问题时可及时处理解决。
五、项目主要研发内容、关键工艺技术及创新点
（一）主要研究开发内容
本项目通过开展对多金属危险固废绿色处置和综合利用技术研究，开发了一种逆流法焙烧-富氧侧吹-静电除雾产业化成套工艺技术，实现了火法回收多种金属，将锌、锡、镍、铅、金、银、钯金属富集到铜合金中进行固废绿色处置，最终获得了高值黑铜合金，取得了显著的经济、环境和社会效益。
（二）关键工艺技术
1、总工艺流程
通过对多金属危险固废绿色处置和综合利用技术项目的研究，申能公司成功开发出了逆流法焙烧-富氧侧吹-静电除雾成套的技术，实现了利用火法回收含金属危险固废中的铜、锌、锡、镍、铅、金、银、钯等多种金属的工艺。
图1-1项目的总体技术路线
该项目开发的逆流法焙烧多金属危险固废技术和装备，其处理效率由原来的10t/h提高到现在的40t/h，脱除了入炉物料原有的35%结晶水，节能60%以上。
富氧侧吹冶炼技术和装备，生产效率提高了1倍，冶炼造渣充分，渣相中铜元素含量由原来1.2-1.5%降低到0.7%以下，仅仅是铜元素的回收率就提高了0.8％。
该项目开发的静电除雾霾技术和装备，实现了高压电场下微米级颗粒电荷加载、阳极吸附除去10µ
m以下固体颗粒，大大降低了外排烟气中固体颗粒的含量。
2、关键工艺流程
杭州富阳申能固废环保再生有限公司自2011年1月开始，自筹资金3000万元，开展多金属危险固废绿色处置和综合利用技术研究。
历时4年，成功开发出逆流法焙烧-富氧侧吹-静电除雾的成套技术，将锌、锡、镍、铅、金、银、钯金属富集在铜合金得到高值黑铜合金，实现了火法回收危险固废中铜、锌、锡、镍、铅、金、银、钯等多种金属的工艺。
关键工艺技术如下：
（1）逆流法焙烧
逆流法焙烧的工艺流程图如图1-2：
图1-2逆流法焙烧工艺流程
关键工艺流程说明：
●配料：
将含多种金属的危险固废、残极粉末（能源物料）、石灰（造渣剂）等分别装入配料仓斗，经电子皮带秤配料。
目前生产企业一般采用石灰石作为熔剂，石灰石在焙烧料中起到粘结剂和均化干湿度的作用，增加了原料的成球性，并提高了混合料成球后的强度，改善了焙烧料的粒度组成，提高了料层的透气性。
其次石灰分解放出的热量可以提高混合料料温。
经过多次试验，本公司在生产过程中采用石灰来代替石灰石，具有如下作用：
○1石灰粒度很细，亲水性强，而且有粘性，大大改善焙烧料透气性，提高小球强度；
○2石灰比表面积大，增加混合料最大湿容量，可使焙烧料过湿层有较好的透气性；
○3与混合料中其它成分能更好的接触，加快固相反应，不仅加速焙烧过程，防止游离CaO存在，而且它还可以均匀分布在焙烧料中，有利于焙烧过程中化学反应的完全进行。
●搅拌：
配料后的物料经皮带机输送至双轴搅拌机进行搅拌，得到含2%残极粉末的混合料。
●造粒：
造粒是将粉状物料变成球状或块状物料，使其物理性能和化学组成均能够满足下一步工序的要求。
粒径大小对焙烧流程有直接影响。
造粒过程中，物料不断滚动，粒子不断密集，物料的密度、空隙率、形状、大小和机械强度等物理性能均发生了变化，更重要的是物料的成分组成、还原性、膨胀性、高温还原软化性、低温还原粉化性以及熔融性能等化学性质也发生了变化，物料的冶金性能得到改善。
造粒得到粒径为2-5cm的物料颗粒。
●逆流焙烧：
目前使用最广的焙烧方法为带式焙烧法，带式焙烧法的主要缺点是效率低、占地面积较大且能耗较高。
申能公司通过该项目自主研发的逆流法焙烧，其采用炉体上部干燥生球，提高了干球质量，亦防止了湿球入炉产生的变形和彼此粘结的现象，改善了炉内料层的透气性，为炉料顺行创造条件。
逆流焙烧的主要影响因素包括焙烧温度和时间、焙烧气氛等。
①焙烧温度和时间：
焙烧温度的高低和时间的长短影响到焙烧体的孔隙率、致密度、强度和硬度等。
焙烧温度过高和时间过长，将降低产品性能，甚至出现制品过烧缺陷；
焙烧温度过低或时间过短，制品会因欠烧而引起性能下降。
经过多次试验，焙烧温度为900-1000℃较为合适。
②焙烧气氛：
焙烧气氛很关键，将直接影响到焙烧体的性能。
具体采用什么焙烧气氛要根据物料的金属成分而定。
如铜基、铜基制品常采用发生炉煤气或分解氨气氛，硬质合金、不锈钢常采用纯氢气氛，活性金属或难熔金属（如铍、钛、锆、钽）、含TiC的硬质合金及不锈钢等采用真空气氛焙烧。
针对不同的金属元素采取不同的焙烧气氛，对于有价金属元素的提取和冶炼非常关键。
●筛选：
将焙烧的物料通过滚筒筛进行筛选，符合粒径要求的物料进入富氧侧吹炉进行冶炼。
本工艺对于物料的大小要求是粒径在3－10cm。
对于不符合粒径要求的物料返回均化工序。
（2）多金属危险固废富氧侧吹冶炼
采用富氧侧吹工艺冶炼多金属危险固废，和传统的竖炉冶炼工艺相比，具有三大优点：
○1渣型由高铁为主转变为高硅高钙低铁为主，此种渣型过热性较好，渣相比重小，渣质流动性好，黑铜合金同渣相分离彻底，渣相中铜含量由原来1.2-1.5%降低到0.7%以下，提高了金属的回收率；
○2富氧侧吹炉密封性好，能源利用率高，同传统竖炉相比，焦比从传统的14％下降到9％，单位能耗降低36％左右；
○3富氧侧吹炉炉身长，冶炼效率高，还原充分。
富养侧吹冶炼工艺流程如下图1-3：
图1-3富氧侧吹冶炼工艺流程
（3）多金属危险固废处理过程的烟气治理系统
在传统的旋风除尘、布袋除尘和碱液脱硫基础上，申能公司开发了静电除雾技术和装备，利用高压电场下微米级颗粒电荷加载、阳极吸附除去10µ
m以下固体颗粒的技术，明显降低了外排烟气中10µ
m以下雾霾的含量。
图1-4烟气处理系统
●旋风除尘
旋风除尘是利用旋转的含尘气流所产生的离心力将颗粒污染物从气体中分离出来的过程。
当含尘气流由进气管进入旋风除尘器时，气流由直线运动变为圆周运动。
旋转气流沿旋风除尘器内壁呈成螺旋向下方向运动，含尘气体在旋转过程中产生离心力，将密度大于气体的颗粒甩向除尘器器壁，颗粒一旦与器壁接触，便失去惯性，在入口速度的动量和向下重力的共同作用下沿除尘器器壁下落，进入排灰管。
旋转下降的旋转气流在到达除尘器底部时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢，其切向速度不断提高。
当气流到达椎体下端某一位置时，便以同样的旋转方向在旋风除尘器中由下回旋而上，继续做螺旋运动。
最终，经过净化的气体经排气管排出，一部分未被捕集的颗粒也随之排出。
●布袋除尘
布袋除尘是一种干式滤尘装置。
滤料使用一段时间后，由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等效应，滤袋表面积聚了一层粉尘，这层粉尘称为初层，在此以后的工作过程中，初层成了滤料的主要过滤层，依靠初层的作用，网孔较大的滤料也能获得较高的过滤效率。
随着粉尘在滤料表面的积聚，除尘器的效率和阻力都相应的增加，当滤料两侧的压力差很大时，会把有些已附着在滤料上的细小尘粒挤压过去，使除尘器效率下降。
另外，除尘器的阻力过高会使除尘系统的风量显著下降。
因此，除尘器的阻力达到一定数值后，需及时清灰。
清灰时不能破坏初层，以免效率下降。
●静电除雾霾
通过静电控制装置和直流高压发生装置，将交流电变成直流电送至静电除雾装置中，在电晕线（阴极）和酸雾捕集极板（阳极）之间形成强大的电场，使空气分子被电离，瞬间产生大量的电子和正、负离子，这些电子及离子在电场力的作用下作定向运动，构成了捕集酸雾的动力。
同时使酸雾微粒荷电，这些荷电的酸雾粒子在电场力的作用下，作定向运动，抵达到捕集酸雾的阳极板上。
之后，荷电粒子在极板上释放电子，于是酸雾被集聚，结晶，形成酸液，在重力作用下流到酸雾捕集器下方的储酸槽中，从而达到了净化酸雾的目的。
静电除雾霾技术和装备利用高压电场对微米级颗粒加载电荷，然后采用阳极吸附的原理除去烟尘气氛中10µ
m以下的固体颗粒，大大降低了雾霾污染源的排放浓度。
（三）创新点
1、自主设计了逆流法焙烧多金属危险固废技术和装备（实用新型专利：
一种水冷渣流槽，ZL201320158923.0），使得处理量效率由原来的10t/h提高到40t/h，脱除入炉物料原有的35%结晶水，实现60%的节能。
目前的焙烧工艺中，一般都采用带式焙烧机。
带式焙烧机虽然具有寿命长、较高的团矿质量以及适合于多种原料的焙烧的优点，但其处理效率低下，对于入炉物的结晶水也不能有效的脱除。
本项目开发的逆流法焙烧相较于带式焙烧机，具有占地面积较少，能耗低等特点。
其主要工作流程如下：
炉体顶部设有烘干床，焙烧室中央设有导风墙。
燃烧室内产生的高温气体从两侧喷入焙烧室向顶部运动，生球由皮带输送再从上部均匀地铺在烘干床上被上升热气体干燥、预热，然后沿烘干床斜坡滑入焙烧室内焙烧固结，生球在滑出焙烧室后与从底部鼓进的冷风气相遇，得到冷却。
最后用排矿机排出最终焙烧产物，经皮带输送再筛选，投入富氧侧吹冶炼炉，可有效实现处理效率由原来的10t/h提高到40t/h，脱除了入炉物料原有的35%结晶水，实现了60%的节能。
2、自主设计了富氧侧吹冶炼工艺流程（实用新型专利：
一种炉顶加料平台：
ZL201320158946.1；
一种金属冶炼用加料斗：
ZL201320158932.X；
一种可移动式炉缸：
ZL201320158934.9），由原有的高铁渣型转变为高硅高钙低铁渣型，其铜含量由原来的1.2%-1.5%降低到0.7%以下，提高多金属总回收率。
目前，传统的多金属危险固废的冶炼一般都是采用竖炉冶炼，采用高热值的燃料（重油）或天然气、焦炉煤气，其具有电耗高、下料速度不均、焙烧和固结不均等缺点。
为解决上述缺点，本项目自主设计富氧侧吹冶炼流程，由原有的高铁渣型转变为高硅高钙低铁渣型，设计垂直作业空间，可使得冶金设备，铜炉料、熔剂和焦炭从炉子上部加料口分批加入，靠其自身重力垂直向下移动，解决了下料速度不均的问题；
同时在高温下，与从炉子下部两侧风口鼓入的空气或富氧空气相遇,发生各种反应，而达到熔炼目的，其铜含量由原来的1.2%-1.5%降低到0.7%以下，提高多金属总回收率。
3、自主设计了静电除霾技术以取代传统的旋风除尘、布袋除尘和碱液脱硫，实现高压电场下微米级颗粒电荷加载，吸附除去10μm以下固体颗粒，明显降低雾霾的污染源排放。
本项目在上述流程之后自主设计静电除霾技术，通过静电控制装置和直流高压发生装置，将交流电变成直流电送至除雾装置中，在电晕线（阴极）和酸雾捕集极板（阳极）之间形成强大的电场，使空气分子被电离，瞬间产生大量的电子和正、负离子，这些电子及离子在电场力的作用下作定向运动，构成捕集酸雾的媒介。
之后，荷电粒子在极板上释放电子，于是酸雾被集聚，在重力作用下流到除酸雾器的储酸槽中，这样就达到净化酸雾的目的，实现高压电场下微米级颗粒电荷加载，吸附除去10μm以下固体颗粒，从而降低了排放空气中雾霾的浓度。
六、技术先进性对比
本项目实施后，实现了含有色金属危险固体废物资源化综合利用过程中有价金属元素回收率的突破，同时能源消耗降低近40%，改变了国内含有色金属危险废物资源化综合利用率低的局面。
本项目各项技术指标与国外同行指标对比如下：
七、项目组成员
本项目在实施过程中，为了加强项目进程中的人员协调和技术管理，成立了专门的“含铜多金属危险固废综合利用技术与装备”项目研发小组。
序号
姓名
学历
职称/职务
所学专业
项目分工
1
胡显春
高中
总经理
/
项目负责人
2
何军
大专
生产副总
冶金工程
工艺研发
3
赵震宇
硕士
高级工程师
有色金属冶金
装备及工艺研发
4
郭小刚
本科
工程师
环境科学
环保技术研发
5
饶浩繁
技术员
设备改进
八、取得的成果
1、知识产权情况
项目核心技术已获得10项实用新型专利。
专利名称
专利类型
授权号/申请号
货梯安全保护装置
实用新型
ZL201320158922.6
一种降料烟气处理系统
ZL201320158925.X
一种铜口烟尘收集系统
ZL201320158935.3
一种水冷渣流槽
ZL201320158923.0
具有自动安全门的货梯
ZL201320158924.5
6
一种可移动式炉缸
ZL201320158934.9
7
一种炉顶加料平台
ZL201320158946.1
8
一种金属冶炼用加料斗
ZL201320158932.X
9
一种熔炼烟气自动控制系统
ZL201320158933.4
10
炉缸
ZL201320158931.5
2、科技查新情况
经教育部科技查新工作站查新，查新结论为：
在国内外已公开发表的文献和专利中，尚未见有关于多金属危险固废逆流法焙烧（40t/h的处理量、无结晶水的处理后物料、40%的能耗节约）、多金属危险固废富氧侧吹冶炼（近一倍的处理量的提升、造渣中铜的成分将至0.7%以下）和高压静电除雾霾（10μm以下固体颗粒的处理对象、静电除雾霾原理）等方面内容的报道（报告编号：
201536000L010298）。
3、产品检测情况
项目主要产品经中国有色金属工业华东产品质量监督检验中心检测，结论为元素成分含量符合YS/T632-2007标准中Cu80.00（黑铜）要求。
4、用户使用情况
产品经兰溪自立铜业有限公司和江西省屹立铜业有限公司使用，其铜含量平均达80%，具有稳定的产品性能。
水淬渣也经过北京矿冶研究总院检测，符合有关质量标准。
5、标准制定情况
公司制订了水淬渣的企业质量标准，并在有关质量管理部门备案。
6、成果鉴定情况
本项目经中国环境科学学会鉴定：
为高效处置与利用含铜多金属危险固废，研发了具有自主知识产权的含铜多金属危险固废综合利用技术与装备，通过火法冶炼将锡、镍、铅、金、银、钯等金属富集在铜合金得到高价值黑铜合金，实现了多种金属的综合利用；
研制了逆流法焙烧多金属危险固废技术和装备，使处理效率及结晶水脱除率有了明显提高，与原有工艺相比，可降低能耗60%左右；
设计了富氧侧吹冶炼工艺流程，优化了渣系结构，提高了铜等多金属的总回收率；
设计了静电除雾除尘系统，弥补了传统的旋风除尘、布袋除尘和碱液脱硫技术的不足，降低了烟气中极微细颗粒的排放浓度。
鉴定委员会认为，该研究成果在含铜多金属危险固废规模化处置上达到国际先进水平。
九、经济效益和社会效益
1、经济效益
2013年-2015年，本项目产品累计生产133954吨，平均售价为42500元/吨（不含增值税），共实现销售收入569305.21万元，扣除成本497136.06万元，共实现净利润32896.61万元，共缴税39272.54万元。
（1）节能：
从能源耗量上分析，原来干燥工艺残极沫耗量为0.035t/t原料，后续铜冶炼残极耗量0.5t/t产品。
技改后干燥工艺残极沫耗量0.02t/t原料，后续铜冶炼残极耗量0.45t/t产品，按企业铜泥干燥量20万吨/年、产量7.2万吨黑铜/年计，本配套工程项目的实施可减少企业残极使用量约6600t/a（折成标煤6411t/a），比原来的传统工艺节约了近40％的能源消耗。
（2）金属回收率提高：
由于渣相中铜元素含量由原来的1.5％降到了0.7％，按照年处理20万吨铜泥、渣量60％计算，同传统工艺相比，每年可以多回收840吨铜。
（3）自动化程度高：
改进后的物料干燥过程中各工段的衔接全部采用输送机输送，自动化程度高，工人劳动强度低，定员少。
同传统工艺相比，每条生产线每班定员人数可以减少6人，对于年处理20万吨含有色金属危险废料的产能，可以节省人工近100万元。
（4）对于后续工艺具有极大的促进作用：
使熔炼焦率减少，单位熔炼产品残极耗量可减少10%及以上，同时可以减少二次冶炼。
2、社会效益
（1）大幅度降低了工业三废的排放，减少了环境污染。
本项目废水100％循环利用，实现废水零排放；
废气方面，采用了富氧燃烧技术使反应过程更加充分彻底，在废气排放前先进旋风除尘、布袋除尘收集粒径较大的固体颗粒，然后进行石膏脱硫去除其中的SO2，最后进行静电除尘，去除10μm以下固体颗粒，再将废气对外排放。
外排废气SO2浓度为180mg/m3,氮氧化物浓度为120mg/m3，远远优于国家排放标准。
（2）对多金属危险固废的资源综合利用行业具有良好的示范作用，能有效带动行业整体进步，有利于优化多金属危险固废资源综合利用行业的产业结构。
本项目的建设可带动多金属危险废弃物资源综合利用行业的新发展，对该行业的发展提出了新的要求，有利于产业结构的优化，进一步促进我国多金属危险固废产业的发展。
（3）有利于促进地区经济发展。
本项目对于繁荣富阳经济、促进本地区相关产业持续、快速、健康地发展将产生积极的影响。
项目与区域及所在地互适性较强，对地方经济和产业结构调整具有积极的意义，对促进人员就业、发展当地经济、社会稳定和保护环境具有重要的意义。
二零一六年五月
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