冶炼厂熔炼工艺改造及环境治理工程总结终稿.docx

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冶炼厂熔炼工艺改造及环境治理工程总结终稿

（三）冶金、机电

案例二：

铜陵金昌冶炼厂熔炼工艺改造及环境治理工程

背景资料：

金昌冶炼厂位于铜陵县境内，拟实施技术改造及污染治理工程。

技改内容包括：

熔炼系统——采用顶吹浸没式喷枪熔炼技术淘汰现有密闭鼓风炉；制酸系统——改造原有单转单吸制酸系统为双转双吸制酸工艺；火法精炼系统——淘汰1台50t固定式阳极反射炉，新建2台200t回转式阳极炉，并以液化气替代重油作还原剂；新增污酸处理站，改造现有污水处理工艺。

设计规模为年产电解铜8万吨（含铜99.95％），硫酸32.71万吨，粗铜8万吨，阳级铜10万吨。

技改后冶炼工艺包括备料配料——火法粗炼（顶吹浸没熔炼、沉淀炉分离、转炉吹炼）——火法精炼（回转式阳极炉）——电解精炼——熔炼炉、转炉烟气制酸。

项目排水进入章家洲小汊江，砷、重金属满足Ⅱ类水质标准，酚超Ⅳ类标准；小汊江汇入长江铜陵段，该段水质基本满足Ⅱ类水质标准，但按渔业水质标准要求，铜浓度超过0.01mg/L，超Ⅲ类水质渔业标准。

评价区内SO2和城区TSP均有超标，空气中重金属浓度未超标。

现有熔炼系统SO2无组织排放较严重。

厂界噪声昼间和夜间均有超标现象。

评价区土壤中Cu、Zn、Cd含量超过《土壤环境质量标准》二级标准；稻谷样品中，Cu、Pb、As含量超标。

根据以上背景材料，回答下列问题。

一、铜冶炼行业的产业政策有哪些？

1、产业结构调整指导目录（2005年本）

（1）鼓励类：

硫化矿物无污染强化熔炼工艺开发及应用？

？

？

（2）限制类：

单系列10万t/a规模以下粗铜冶炼项目

（3）淘汰类：

①炉床面积1.5m2及以下密闭鼓风炉炼铜工艺及设备；

②炉床面积1.5～10m2密闭鼓风炉炼铜工艺及设备（2006年）

③10m2及以上密闭鼓风炉炼铜工艺及设备（2007年）

④电炉、反射炉炼铜工艺及设备（2006年）

2、关于制止铜冶炼行业盲目投资的若干意见（《国务院办公厅转发发展改革委等部门关于制止铜冶炼行业盲目投资若干意见的通知》国办发〔2005〕54号文）

（1）对已经备案的铜冶炼项目，如单系统在10万吨／年以下，或未采用闪速熔炼、艾萨炉熔炼、诺兰达熔炼等技术先进、能耗低、环保达标、资源综合利用率高的冶炼工艺，或者未落实铜精矿供应、交通运输等外部生产条件，自有矿山原料比例未达到1/4以上的，均停止建设，重新研究项目的合理性和可行性。

（2）要加快淘汰落后生产能力，根据相关产业政策和环保标准，立即淘汰1.5平方米以下密闭鼓风炉，2006年底前淘汰反射炉、电炉和10平方米以下（不含10平方米）密闭鼓风炉，2007年底前淘汰所有密闭鼓风炉。

3、其他：

行业环保政策的具体指标为：

工业水复用率达到85％以上，大中型冶炼加工企业环保设施达到国际先进水平。

4、国务院《关于落实科学发展观加强环境保护的决定》（国发（2005）39号），各企业改扩建项目必须做到增产不增污，增产减污。

二、本项目控制污染与环境保护目标是什么。

P176

1、控制污染目标：

控制制酸系统尾气中的SO2及含重金属的酸性废水达标排放。

2、保护目标：

厂址周围农村及县城的环境空气、土壤环境和地表水环境。

三、本项目环境质量现状监测应包括的环境要素及地表水现状调查的水质参数。

1、应包括的环境要素有：

环境空气、地表水、地下水、噪声、土壤、农作物、河流底泥。

2、地表水现状调查水质参数：

常规水质参数考虑水体现状挥发酚有超标现象，故选择SS、COD、BOD5、挥发酚；冶炼厂废水中特征水质参数为pH、Cu、Pb、Zn、Cd、Cr和As。

四、本项目工程分析的重点。

污染型项目工程分析的内容应包括：

工程概况、工艺流程及产污环节分析、污染物分析、清洁生产水平分析、环保措施方案分析、总图布置方案分析。

本项目工程分析中重点是生产工艺、产污节点和污染防治措施、清洁生产。

（专家点评）

1、生产工艺

（1）原料、燃料、熔剂及辅助材料的成分分析。

特别关注铜精矿成分中铜、硫、砷、铅、镉、氟的含量；燃料成分中的含硫量。

（2）物料平衡与水平衡。

铜冶炼工程分析中应有铜平衡、硫平衡、砷平衡和水量平衡。

（3）主要工艺流程和产污环节分析。

（4）技改工程主要污染物排放量。

技改扩建项目工程分析还应包括拟淘汰项目工艺流程、原辅材料及能源消耗，存在的环境问题，污染物产生及排放状况。

给出新老污染源“三本帐”。

（5）非正常生产排放分析。

2、产污节点和污染防治措施

（1）废气：

铜冶炼的废气污染物产生点主要为原料系统的落料点，熔炼炉及吹炼炉产生的含尘和高浓度SO2的烟气，阳极炉等产生的含尘烟气，制酸系统的含SO2、SO3尾气，电解车间的硫酸雾，而且也存在有组织排放和无组织排放并存现象。

原料贮运、制备过程产生的粉尘一般设置通风集气系统，并配备布袋除尘器，除尘效率>99％，排放粉尘浓度20～100mg/m3，大多可做到达标排放。

熔炼炉、吹炼炉、焙烧炉等产生的高浓度SO2冶炼烟气送制酸系统前，一般先利用余热锅炉起沉降作用，去除粗颗粒物，然后设置电收尘器系统收尘，能满足入制酸系统的要求。

精炼炉产生的含尘、低浓度SO2烟气应设置除尘脱硫处理系统。

（2）水污染物：

铜冶炼项目的用水主要为冷却循环用水，少量冷却循环排水可回用于水淬渣。

主要排水为烟气制酸系统排放的污酸、酸性废水和地面冲洗产生的酸性废水，一般采用中和—硫化法处理。

（3）固体废物：

铜冶炼项目大部分冶炼渣可作为原料返回生产系统。

需处置的为熔炼炉的水淬渣和污酸，酸性废水处理产生的含砷渣、石膏、中和渣等。

污酸，酸性废水处理站污泥、硫化渣、砷滤饼属于危险废物。

处置铜冶炼渣应首先按《危险废物鉴别标准—腐蚀性鉴别》（GB5085.1－1996），《危险废物鉴别标准—急性毒性初筛》（GB5085.2－1996）、《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》（GB5085.3－1996）进行鉴别，分清一般固体废物和危险废物后，再分别按《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599－2001）、《危险废物贮存污染控制标准》（GB18597－2001）和《危险废物填埋污染控制标准》（GB18598－2001）要求进行妥善处理。

本案例应分析危险废物处置的可靠性。

3、清洁生产

我国尚未制定铜冶炼项目的清洁生产标准，在环境影响评价中应阐明所采用的主要生产工艺的优缺点，与其他生产工艺相比所具有的主要特点：

用能耗、物耗、水耗、单位产品的污染物产生及排放量等指标与国内外同类型先进生产工艺进行比较，定量分析建设项目的清洁生产水平。

技改项目还须与原有生产装置进行对比，论证技改工程的必要性。

以硫化精矿为主要原料的铜冶炼厂，原料中硫的利用率，应按现行的《铜冶炼厂建设标准》要求，达到95％，吨粗铜能耗606～653kg标煤，SO2排放量10.7～16.9kg，烟粉尘0.71～1.89kg。

本工程能耗指标648kg标煤/t铜，SO2排放量为16.9kg标煤/t铜，烟粉尘0.71kg标煤/t铜，符合清洁生产要求。

五、铜冶炼项目物料平衡中应做几个平衡。

如何做。

1、应做铜平衡、硫平衡和砷平衡。

2、

（1）铜平衡：

铜投入来源于混合铜精矿原料，铜产出主要包括阴极铜、阳极泥、废电解液、水淬弃渣及损失和误差。

应列表说明铜投入量、铜产出量和所占比例。

投入与产出应相等。

（2）硫平衡：

硫投入来源于原料——混合铜精矿、燃料——煤和重油。

硫产出包括成品酸、水淬弃渣、外排烟气、制酸尾气外排、污酸污泥渣和损失。

列表说明硫的投入量和所占比例、硫的产出量和所占比例。

投入与产出应相等。

（3）砷平衡：

砷投入来源于混合铜精矿原料，砷产出主要包括水淬弃渣、阳极泥、污酸污泥渣、废水和损失。

应列表说明砷投入量、砷产出量和所占比例。

投入与产出相等。

六、给出水量平衡图，计算水重复利用率，说明是否符合相关标准要求和行业环保政策。

见P183图2

1、本项目总用水量319860m3/d，其中新水量13438m3/d，循环水量306350m3/d，二次用水72m3/d，水的重复利用率为95.8％。

（306350+72）/319860＝95.8％

2、《污水综合排放标准》（GB8978-1996）表5部分行业最高允许排水量中规定，有色金属冶炼及金属加工行业，最低允许水重复利用率为80％。

国家关于铜熔炼和电解铜行业环保政策的具体指标为：

工业水复用率达85％以上。

本项目符合标准要求和行业环保指标。

附：

《污水综合排放标准》GB8978-1996中相关内容。

1.1主要内容

本标准按照污水排放去向，分年限规定了69种水污染物最高允许排放浓度及部分行业最高允许排水量（或最低允许水重复利用率）。

注：

部分行业包括：

矿山工业（有色金属系统选矿；其他矿山工业采矿、选矿、选煤等；脉金选矿）、焦化企业（煤气厂）、有色金属冶炼及金属加工、石油炼制工业、制糖工业、制药工业医药原料药、有机磷农药工业、除草剂工业、火力发电工业等。

有国家行业水污染物排放标准的有：

造纸工业、海洋石油开发工业（含油污水排放标准）、纺织染整工业、肉类加工工业、钢铁工业、烧碱聚氯乙烯工业等。

七、如何进行技改工程前后“三本帐”的计算，试列表说明。

见案例书P189。

05技术方法教材P27页中，技改扩建项目污染物排放量统计列表应包括：

类别（废气、废水、固废）、污染物名称、技改前排放量、“以新带老”削减量、技改项目排放量、技改完成后排放量、技改完成后较技改前增减量。

其中：

技改完成后排放量＝技改前排放量－“以新带老削减量”＋技改项目排放量。

八、本项目如何进行清洁生产水平分析。

P193

1、生产工艺先进性

（1）浸没式喷枪熔炼工艺的先进性

（2）火法精炼工艺先进性分析

（3）制酸工艺先进性分析

（4）水循环系统，技改后水循环利用率大幅提高，节水明显。

2、清洁生产评价指标

（1）能耗指标：

根据资料调研，将本工程与全国同类企业综合能耗指标对比，说明在国内同行业中占领先水平。

（2）单位产品排污：

将技改后工程单位产品排污量与国内外先进工艺企业比较，说明处于先进行列。

九、分析本项目的主要产污环节和污染物排放方式，说明废气、废水污染物排放达标分析时应采用的标准。

※P185～187

1、废气：

（1）工艺废气：

①制酸尾气：

主要污染物SO2和硫酸雾。

由现有制酸系统H＝120m,ф＝1.6m烟囱排出。

其污染物排放浓度应执行《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996二级标准新污染源大气污染物排放限值中最高允许排放浓度，其中，SO2应执行“硫、二氧化硫、硫酸和其他含硫化合物生产”中的960mg/m3；硫酸雾执行“其他”中45mg/m3。

最高允许排放速率应以120m高烟囱和表列排气筒最高烟囱对应的最高允许排放速率，用外推法进行计算。

附：

外推法公式如下：

Q=Qb（h/hb）2。

式中Qb为表列排气筒最高高度对应的最高允许排放速率（SO2为170kg/h，硫酸雾为63kg/h）；hb为表列排气筒的最高高度（SO2为100m，硫酸雾为80m）。

经计算，烟囱高度h=120m时，SO2最高允许排放速率为244.8kg/h，硫酸雾为141.8kg/h。

②沉淀炉产生的烟气与转炉加料口、渣口设置的集烟罩收集的烟气，经现有H＝120m,ф＝4.0m的环保烟囱排出。

主要污染物为SO2、烟尘。

其污染物排放浓度应执行《工业炉窑大气污染物排放标准》GB9078-1996中，1997年1月1日起的新污染源二级标准，其中：

有色金属熔炼炉二级标准烟尘浓度排放限值为100mg/m3；SO2有色金属冶炼二级标准排放浓度为850mg/m3。

③回转式阳极炉外排烟气由高度60m的烟囱排出。

主要污染物为SO2。

同上，执行《工业炉窑大气污染物排放标准》GB9078-1996中相应标准。

④残极熔化反射炉外排烟气由高度50m的烟囱排出。

主要污染物为SO2、烟尘。

同上，执行《工业炉窑大气污染物排放标准》GB9078-1996中相应标准。

（2）粉尘

备料系统、配料系统、返料系统的落料点、皮带转运站等有粉尘产生的作业点设置通风除尘系统，并配备除尘效率为99％的布袋除尘器，收下的粉尘返回皮带，气体分别由高出屋顶2m的排气筒排出。

备料系统、配料系统排气筒高度20m；返料系统排气筒高度15m。

火法精炼中的浇铸期，将阳极铜经定量浇铸包流入圆盘浇铸机铸成阳极板过程中，圆盘制粒也会产生粉尘，经布袋除尘器收集除尘。

气体由高20m的排气筒排放。

粉尘排放应执行《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996二级标准新污染源大气污染物排放限值中，颗粒物“其他”最高允许排放浓度，120mg/m3。

（3）无组织排放

无组织排放中，主要污染物为SO2、烟尘、硫酸雾。

电解车间硫酸雾通过排风罩集中送入硫酸雾吸收塔，吸收率90％以上，有效控制面源污染。

2、废水

工程新水主要用于熔炼炉、鼓风机、制酸冷却器等设备的冷却水补充以及冲渣水补充，另有少量冲洗水。

生产过程中冷却水大部分为循环水。

工程总排水3348 m3/d，其中1130m3/d属一般性生产废水（净废水），可直接排放；硫酸车间废水1637m3/d送入污水处理站处理。

污酸581m3/d，先送入污酸处理站处理，之后送污水处理站继续处理。

（见P182-183水量平衡图表）

污水排放执行《污水综合排放标准》GB8978-1996中二级标准。

本项目废水特征污染物中，Pb、Cd、Cr和As属一类污染物，需在污水处理站达标排放。

pH、Cu、Zn、SS、COD和F在总排口达标。

3、固体废物（应参照前述专家点评）

本项目固废包括沉淀炉水淬渣、污酸、铅滤饼、石膏、硫化滤渣、中和渣。

其中沉淀炉水淬渣、石膏属一般固体废物；硫化渣、铅滤饼属危险废物。

熔炼炉产炉渣主要成分SiO2和Fe，属无害渣，经水淬后送厂内渣场暂时堆存，最终外销用于筑路、造船除锈或作建筑材料。

污酸处理站产生的铅滤渣和石膏压滤可作副产品出售；硫化滤渣内含砷等有害金属离子，压滤后外销回收有价金属。

外销的铅滤渣和硫化滤渣，在压滤车间内设有中间渣场暂存。

中和渣经污泥浓缩池浓缩后泵入卧螺离心机，经离心后的中和渣也送入压滤车间中间渣场堆存，定期集中运往渣场填埋。

渣场建堤坝工程，并作防治处理。

容量可满足本工程10年以上需求。

4、噪声

本工程源强大于85dB（A）的噪声源主要有：

余热锅炉排气管、离心压缩机、罗茨鼓风机、氧压机、收尘用的排烟机等。

工程设计采取设备消声和建筑隔声的方法，削减噪声对外的传播，使厂界噪声符合规定的标准要求。

十、铜冶炼项目如何进行环境现状调查与评价。

给出环境现状监测结果，筛选现状评价因子和影响预测因子。

1、按照导则确定评价等级，进行环境质量现状监测。

改扩建项目环境空气质量现状监测应进行无组织排放监控点测试。

还应进行厂区、渣场及界外农田处的土壤环境和农作物质量监测。

2、评价因子确定

（1）环境空气现状评价因子：

SO2、TSP。

TSP中将考虑重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Cr和As。

环境空气预测因子为SO2。

（2）地表水现状评价因子：

除选取冶炼厂废水中特征污染因子外，还考虑水体现状监测中挥发酚有超标现象，选定pH、SS、COD、挥发酚及Cu、Pb、Zn、Cd、Cr和As。

地表水环境影响预测因子：

Cu、As。

（3）土壤与农作物评价因子：

Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As。

（4）声环境：

等效连续A声级。

十一、预测模型及参数如何选择。

1、大气预测模式及参数选择：

该址地处沿江丘陵，地势较开阔，地形起伏不大，且主要以高架点源排放SO2。

故大气预测采用HJ/T2.2-93推荐的高斯扩散模式及其参数。

2、地表水环境影响预测模型选择：

铜冶炼厂废水中特征污染物是重金属，故水质预测模式应选用重金属衰减模型。

※

3、声环境影响预测模型选择：

通过实测和类比，获得技改工程实施后各高噪声源的声功率级数，采用工业噪声预测模式。

？

？

？

十二、本项目的环境风险主要是什么？

应如何预防。

P193

1、本项目的环境风险主要是制酸系统故障造成高浓度SO2排放的环境事故。

发生情况：

（1）制酸系统SO2转化率降低；

（2）制酸系统故障停产，粗铜熔炼烟气直接排空。

制酸系统转化率下降和故障停车时应有完善的监控手段和应急预案。

2、为防止SO2转化率降低，必须保证触媒性能良好，建议选用高效的进口触媒，同时必须使烟气中As、F等会造成触媒中毒的物质在净化过程中彻底去除。

SO2风机风量稳定也是保证转化率稳定的因素，应选用进口风机。

技改制酸系统由单转单吸改造为双转双吸制酸工艺，也可确保SO2转化率。

当转化率低于96％或因其他原因，制酸系统出现故障，设计配有先进的计算机连锁控制系统，控制系统将令熔炼炉立即提起熔炼炉喷枪、鼓风机停止鼓风，使熔炼炉尽快处于保温状态，将熔炼烟气直排的时间缩到最短。

十三、铜冶炼项目环评中应关注的问题是什么？

（P198专家点评）

1、无组织排放污染问题

从铜冶炼项目污染状况分析，无组织排放造成的污染往往比有组织且采取有效治理措施排放源造成的污染严重。

无组织排放是指没能被吸尘罩或集烟（气）罩收集，从下料口、炉口等处逸散的污染物。

无组织排放预测计算中的难点是合理确定无组织排放源强，必须与生产工艺设计的能耗，物耗平衡计算及实际工作经验相结合，查清污染物的流向。

2、制酸系统运行稳定性

铜冶炼项目对SO2排放量的控制主要靠制酸系统的正常运行，一般采用两转两吸制酸工艺，尾气能做到达标排放。

但鼓风炉等生产工艺产生的冶炼烟气中SO2浓度偏低，只能采用单转单吸制酸工艺或在采取补热措施后用两转两吸制酸工艺处理。

在硫酸销路不好的地区，因硫酸涨库，制酸系统可能无法正常运行，因此，评价应分析制酸系统正常稳定运行的保证性和应急补救措施的可行性。

3、砷污染

铜精矿中大多含不同品位的砷，精矿中含砷的项目必须做砷平衡。

在采用制酸工艺回收冶炼烟气中SO2的企业，相当数量的砷进入污酸和酸性废水中。

因此，必须重视污酸和酸性废水、含砷渣的处理方法和可靠性分析。

部分企业将含砷渣作为返料送炉窑处理，虽然减少了危险固废的处置量，但砷可能从烟气中排出，此时应预测砷对环境空气质量的影响。

4、卫生防护距离的确定

目前颁布的卫生防护距离国家标准中，与重有色金属行业有关的仅有铜冶炼厂（密闭鼓风炉型）的卫生防护距离标准。

该标准在应用中存在如下问题：

一是不全，不能涵盖整个行业；二是未考虑近年来采用清洁生产工艺后，排放的污染物量大幅度减少的情况；三是由于我国经济实力有限且人口稠密，改扩建项目的卫生防护距离难于满足标准要求。

因此，环评中确定合理的卫生防护距离是一个难题。

目前采用先进生产工艺的铜冶炼企业，均有冶炼烟气制酸系统且原料贮存设施、炉窑密闭性较好，也可参照硫酸厂卫生防护距离标准确定卫生防护距离。

十四、如何进行环境承载力评估。

P198

环境承载力评估应包括环境空气、水环境、土壤和农作物的环境承载力分析。

污染物排放总量控制要符合“39号文”的要求。

在环境质量已不能满足环境功能区划要求的区域必须做到增产减污。

案例分析例题：

（选自评估中心培训材料）

某生产规模为5万吨/年的铜冶炼厂，周围分布有村庄和农田，已运行20年。

拟依托自有矿山实施冶炼厂扩建工程，扩建规模为年产10万吨粗铜，采用闪速熔炼生产工艺。

现有工程采用火法冶炼，单转单吸制酸，制酸尾气SO2有超标现象；设有全厂污水处理站，生产废水和生活污水混合后进行处理，总砷、总铜、总铅、总锌、总镉达标排入小清河，该河为Ⅴ类水体。

在厂区附近设有固体废物填埋场，防渗系数为1×10-6cm/s，防渗层3m厚粘土。

已知废水排放量为1728m3/d，岸边连续排放，总铅排放浓度为1mg/L，小清河本底浓度为0.01mg/L，流量为0.2m3/s。

问题：

1、分析扩建工程与国家有关产业政策的相符性；

2、明确本项目环境质量现状监测应包括的环境要素及地表水监测特征污染因子；

3、根据现有工程水处理系统的实际情况，提出改进废水处理系统的基本原则并分析现有工程存在的其它环境问题；

4、给出本项目环境影响评价的重点专题和监测计划。

5、对外排废水中总铅进行预测，请给出预测模式并预测计算充分混合段浓度。

参考答案：

1、分析扩建工程与国家产业政策的相符性。

 根据《产业结构调整指导目录（2005年本）》（国家发改委[2005]40号令）“单系列10万吨/年规模以下粗铜冶炼项目”属于限制类，该项目扩建规模为10万吨/年，不在限制范围内。

根据《国务院办公厅转发发展改革委等部门关于制止铜冶炼行业盲目投资若干意见的通知》国办发〔2005〕54号文，“单系统在10万吨/年以下，或未采用闪速熔炼、艾萨炉熔炼、诺兰达熔炼等技术先进、能耗低、环保达标、资源综合利用率高的冶炼工艺，或者未落实铜精矿供应等外部生产条件，均停止建设”。

该项目采用闪速熔炼技术，依托自有矿山，符合国家产业政策。

2、明确本工程环境质量现状监测要素和地表水监测特征污染因子。

环境空气、地表水、地下水、噪声、土壤、农作物、河流底泥。

地表水监测特征因子：

pH、总砷、总铜、总铅、总锌、总镉等。

3、根据现有工程水处理系统的实际情况，明确改进废水处理系统的基本原则。

提出该项目存在的其他环境问题。

生产废水和生活污水应分别处理，第一类污染物必须在车间或装置排口做到达标排放。

现有工程冶炼烟气采用单转单吸制酸，制酸尾气SO2有超标现象；固体废物填埋防渗系数不能满足现行标准要求，应立即停用，新建危险废物填埋场或送危险废物处置中心。

4、给出本项目环境影响评价的重点专题和监测计划。

工程分析，环境空气、地表水、地下水、噪声、土壤和农作物质量现状和影响预测评价，污染防治措施技术经济论证，环境风险、公众参与。

应对制酸系统尾气SO2、污酸处理系统排水口一类污染物、全厂污水处理站排口、固体废物填埋场上、下游地下水进行监测。

5、对外排废水中总铅进行预测,请给出预测模式并预测计算充分混合段浓度。

采用持久性污染物充分混合段河流完全混合模式:

C=（CpQp＋ChQh）/（Qp＋Qh）