含砷废渣处理的可行性研1.docx
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含砷废渣处理的可行性研1
50000t/a含砷固体废弃物处置项目
可行性研究报告
编制单位：
上海环境科学研究院
山东诸城市九鼎环保科技有限公司
编制日期：
2011年9月
50000t/a含砷固体废弃物处置项目
可行性研究报告
编制单位：
上海环境科学研究院
山东诸城市九鼎环保科技有限公司
编制日期：
二零一一年九月
参加编制人员
参加编制人员情况：
专业
参加编制人员
专业负责人
总图
张艳波
朱灿华
工艺
张艳波
朱灿华
电气
于海峰
李和舜
给排水
金茂涛
胡国春
概算
李先臻
孙荣弟
财务评价
李先臻
张蕾
目录
第一章总论……………………………………………………………….4
第二章项目提出及建设必要性…………………………………...……..6
第三章厂址位置及建设条件……………………………….…...……..15
第四章企业含砷污泥产生现状………………………………...……….20
第五章…工程规模….…………………….…………………….……….23
第六章工艺方案选择………………………………………..….……….24
第七章废渣处置工艺设置………………………………………..……..29
第八章配套管网设置…………………………….……………….…….30
第九章工程总平面布置…………………………………….…….……..33
第十章节水，节能.......................................…………............................38
第十一章环境影响评价…………………………………….…………..41
第十二章劳动安全卫生与消防………………………….…….…….44
第十三章组织机构与人力资源……………………………….........……49
第十四章项目管理及实施进度计划……………………………...…51
第十五章工程投资估算.......................................…………..................53
第十六章财务评价................................….........…………...................56
第十七章环境及社会效益分析......................................……..............62
第一章总论
1.1项目名称与承办单位
1.1.1项目名称
50000t/年含砷固体废弃物回收利用项目
1.1.2项目承办单位、法人代表
项目承办单位：
山东省诸城市九鼎环保科技有限公司
法人代表：
郭卫国
1.1.3建设地点
湖北黄石市:
新下陆街256号大冶有色金属有限公司内
1.1.4可行性研究报告编制单位
编制单位：
上海灵度投资咨询有限公司
资格证书编号：
zn201110234
1.2研究工作的依据、内容及范围
1.2.1研究依据
1、关于编制《大冶有色金属公司废渣处理项目可行性研究报告》的委托合同；
2、《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）；
3、黄石市创建国家环境保护模范城市、环境综合整治协调领导
小组《关于印发环境污染综合整治实施方案的通知》（黄政办发〔2008〕72号）；
4、项目承办单位提供的有关基础数据、技术资料；
5、工程技术人员调查的有关资料、数据等。
1.2.2研究内容和范围
1．项目建设的必要性和有利条件。
2．建设规模，产品方案及市场预测。
3．原料化工料供应来源。
4．工艺技术和主要设备的选择。
5．工程技术方案。
6．环境保护与安全卫生。
7．节能与资源综合利用。
8．经济评价。
1.2.3编制原则
1、执行国家关于环境保护政策，符合国家有关法规、规范及标准。
2、在厂区总体规划和公司经济发展战略思想指导下，根据企业今后的发展方向和环境条件，使工程建设和企业生产发展相协调，在保护环境的同时最大限度地发挥工程的效益。
3、本着化害为利、变废为宝的原则，采用先进的废渣处理技术，减少废气排放，达到废弃物综合利用，节约资源，创造直接的经济效益。
4、用高效、低耗、投资少、运行费用低、运行稳定、操作管理方便、可靠成熟的废渣处理工艺，确保废弃物达到综合利用，和安全达标的处理效果。
5、结合工程的实际情况，妥善处理废渣处理工程中产生的各种物质，避免产生二次污染。
6、编制中遵循国家防火、安全、劳动保护等有关规定和规范。
1.3项目概况
1.3.1项目的提出
大冶有色是湖北省规模最大的一家以生产阴极铜为主，同时兼营黄金、白银、硫酸等产品的企业，在全国同类企业中排名第五位。
公司已成为集采矿、选矿、冶炼、化工、压延加工、余热发电、综合回收、科研设计、地勘井巷、建筑安装、机械修造、动力运输等于一体的国有特大型铜业联合企业，是国内五大铜原料基地之一。
公司总部位于青铜文化发祥地——湖北省黄石市，下属7家控股公司：
公司生产和销售粗铜、阴极铜、铜精矿、硫酸、磷肥、黄金、白银、硫酸镍、铂、钯、硒、铁精矿、硫精矿、无氧铜杆、彩色铝型材、水泥等产品；从事矿产采选、有色金属冶炼、建筑工程等设计、建设和技术服务；自营和代理矿产品及设备的进出口业务、来料加工、对外贸易和期货交易。
通过持续不断的进行技术改造和工艺革新，公司的技术装备水平和生产能力得到大幅提升。
具有年采矿240万吨、选矿342万吨和阴极铜25万吨、黄金4000公斤、白银120吨、硫酸60万吨、铁精矿35万吨、铜材加工10万吨的年生产能力。
冶炼诺兰达炉及配套的制酸、制氧、余热锅炉系统等主要生产设备，具有国际二十世纪九十年代先进水平。
众所周知含砷废渣主要来自冶炼废渣、处理含砷废水和废酸的沉渣、从整个有色冶金系统来看，进入冶炼厂的砷，除一部分直接回收成产品白砷（如从高砷烟灰中直接提取白砷）外，其它的含砷中间产物最终几乎都进入到含砷废渣中。
大冶有色在自身不断发展壮大的同时，其含砷废渣储存量也在不断增加，现有的稳定化技术，只能暂时解决含砷污泥堆放问题。
为了彻底解决含砷污泥对环境的危害，必须寻找一条既切实可行，又经济可靠的处置之路。
1.3.2建设内容与规模
项目为废渣处置及资源化工程，主要建设内容包括：
1.一期工程新建一条年处理规模为5，0000吨的废渣脱砷流水线；2，配套建设一条脱砷后废渣资源化流水线：
3.配套管网工程包括废水管道。
1.3.3设计处置的废渣质量指标指标
废渣处置前后对比
处理量t/d含量：
g/t
脱砷工序
回收工序
资源化工序
含砷量
含水量
Zn含量
Cu含量
含砷量
其他金属
处置前
105
2.5×105
70
45
3×10-3
10
处置后
3×10-3
25
3
1.5
0
0
通过上表可知，将含砷污泥进行资源化处置以后，彻底解决了长期储存的含砷废渣，真正实现含砷废渣零排放。
同时也为企业解决发展的障碍。
1.3.4含砷污泥资源化工艺
本项目经过比较几种常用含砷污泥处理工艺，针对大冶有色金属公司现存污泥特点，首先通过煅烧炉分离提取砷，形成的含砷蒸汽经过冷却回收处理，然后通过湿法回收有价金属，而后将污泥资源化制成建筑材料。
1.3.5项目实施进度
本项目自开工报告批准之日起，至建成投产约需12个月。
1.3.6总投资及资金筹措（需财务分析人员进行分析）
本项目总投资2212万元，其中建设投资2000万元，建设期财务费用48万元，铺流动资金172万元。
所需资金由企业自筹解决。
1.3.7主要经济指标
序号
指标名称
单位
数据
备注
I
经济数据
万元
1
总投资
万元
2212
其中：
建设期利息
万元
2
资金筹措
万元
2212
其中：
自有资金
万元
银行借款
万元
0
3
经营收入
万元
年平均
4
补贴收入
万元
年平均
5
总成本费用
万元
年平均
6
利润总额
万元
年平均
7
税金及附加
万元
年平均
8
所得税
万元
年平均
9
净利润（税后利润）
万元
年平均
II
财务评价指标
1
投资利润率
%
2
全部投资内部收益率
%
所得税前
3
全部投资投资回收期
年
所得税前
4
全部投资财务净现值
万元
所得税前
5
全部投资内部收益率
%
所得税后
6
全部投资投资回收期
年
所得税后
7
全部投资财务净现值
万元
所得税后
8
利息备付率
％
偿还期年平均
9
偿债备付率
％
偿还期年平均
10
借款偿还期（含建设期）
年
11
盈亏平衡点（BET）
%
1.4结论与建议
该项目实施后，使原有废弃的含砷污泥得到资源化利用，即可变废为宝、实现含砷废渣零排放，保护环境，又节约了能源，属于节能减排和综合利用政策鼓励项目，符合国家的产业政策。
本项目通过对大冶有色公司污泥资源化项目建设，使长期储存的含砷废渣得到资源化处置，充分利用现有先进技术，最大程度上实现资源化综合利用。
项目建成后，将减少企业污染物的排放，降低污染物指标，极大地改善周边区域的地下水水质及环境状况，保证当地人民群众的用水安全，为人民群众的生产生活创造一个更加和谐美好的社会，为大冶有色公司今后的经济发展提供一个良好的环境，有利于当地经济社会的可持续发展。
项目社会效益和环境效益显著，项目的建设是可行的。
项目运行中应加强环保监督管理，保证污水处理系统的正常运行和良好的处理效果。
建议项目承办单位要加快前期工作，积极落实建设资金，尽量早日开工，保质保量完成项目建设，发挥其应有的效益。
该项目可能存在的问题，主要是该工艺在含砷废渣高温脱砷环节的应用，但在有价金属回收及资源化处置上属新技术。
因此，该项目要充分考虑工艺的先进性与技术的可靠性，产品质量既要高又要稳定，唯有如此才能产生最大的环保效益和经济效益。
为了保证该项目能顺利、稳妥的建成投产，建议注意以下几点：
1．争取政府在政策、财政等方面的支持，使企业发展有一个稳定、积极的社会环境；
2．严格执行环保“三同时”原则，含砷污泥治理技术要在充分论证试验的基础上使用，投入了这部分建设资金，就要保证处置设施可靠、稳定、长期运行；
3．加强对含砷污泥的检测，充分发挥设施脱砷效果，充分回收有价金属，减少处置过程中的二次污染。
4．由于项目采用先进设备、技术和工艺，承办单位应注意员工的培训，使之尽快掌握操作技术和提高管理水平，以保证质量、降低成本。
项目实施后，原有污泥中各种重金属及砷的化合物得到消减。
并最终实现全部资源化处置，经财务评价，本项目新增收益高于新增的成本费用，可保本运营乃至获取一定的经济效益，并且环保及社会效益显著。
第二章项目的提出及建设必要性
2.1项目承办单位概况
大冶有色金属公司始建于1953年，经过50多年的发展，公司已成为集采矿、选矿、冶炼、化工、压延加工、余热发电、综合回收、科研设计、地勘井巷、建筑安装、机械修造、动力运输等于一体的国有特大型铜业联合企业，是国内五大铜原料基地之一。
公司总部位于青铜文化发祥地——湖北省黄石市，下属7家控股公司：
大冶有色金属有限公司、大冶有色鑫诚铜业有限公司，大冶有色金生铜业有限公司、黄石金谷铜业有限公司、常州市大江铜业有限公司、上海金兆铜业有限公司，佛山张铜大冶铜产品有限公司；1家参股子公司——中铝大冶铜板带有限公司。
近年来，公司先后获得“全国重合同守信用单位”、“全国外贸质量效益型企业”、“全国质量管理活动优秀企业”、“国家技能人才培养突出贡献奖单位”等荣誉称号。
今后五年，公司将通过实施“资源开发、规模提升、结构调整、资本营运、人才强企”五大战略，使公司的资产总额和销售收入在2006年的基础上翻一番，销售收入达200亿元以上，在资源状况、生产规模、产业结构、生产工艺和技术装备等方面达到一流铜企业的水准。
上月初，由国内机构评选出的中国企业500强榜单中，位于湖北黄石的大冶有色凭借326.49亿元的年营业收入位居239位，较2010年上升了14位。
2.2项目背景
我国砷矿资源丰富，探明储量为世界总储量的70％，砷在农业、电子、医药、冶金、化工等领域具有特殊用途，可用于制取杀虫剂、木材防腐剂、玻璃澄清脱色剂等。
随着科技的发展，砷的市场需求不断增加，目前全世界砷的年产量（以As2O3计）约6万t。
砷污染是指由砷或其化合物所引起的环境污染。
砷和含砷金属的开采、冶炼，用砷或深化合物作原料的玻璃、颜料、原药、纸张的生产以及煤的燃烧等过程，都可产生含砷废水、废气和废渣，对环境造成污染。
在有色金属的冶炼过程中，大量的砷化物被引入环境，污染水源，危害人体健康，因此人们对砷毒危害已给予了极大关注。
我国《工业企业卫生标准》规定：
地面水中砷最高允许质量浓度为0.04mg/L，居民区大气中砷化物（按砷计）日平均最高允许质量浓度为0.003mg/m3。
工业“三废”排放试行标准规定：
砷及其无机化合物最高允许质量浓度为0.5mg/L。
采用现代废水处理技术，含砷废水可以较易实现达标排放，然而，冶炼过程产生的固体含砷废物以及处理废水、废酸产生的含砷沉渣等对环境的污染和危害目前还没有得到彻底根治，大量有价金属没有得到充分利用，含砷废物的排放现状与环保部门的要求仍相距甚远。
长期以来含砷废物大多采用囤积贮存的方法处理，在大量含砷废渣涌入环境的今天，对其无害化处理成为亟待解决的问题。
大冶有色金属公司，现有的污染治理设施齐全，运转正常，各项排放指标基本达到标准要求。
治污设施亦能满足生产需要。
由于现有污水处理，污酸处置，及冶炼废渣每天约5∽6吨含水50%的含砷废渣。
公司于2007年投资1200万元，租用一块面积约12000平方的场地，新建了长171米，宽71米，深度5米的砷渣暂放池，目前堆放池已经堆满。
紧接着面临再次租地新建储存废渣的问题。
大量含砷固废的堆存，无疑是企业今后发展的首要障碍。
2.3项目建设的必要性
含砷废渣主要来自冶炼废渣、处理含砷废水和废酸的沉渣以及电解过程中产生的含砷阳极泥等。
冶炼炉渣（尤其是锑冶炼过程中产生的砷碱渣）中砷含量较高、污染较严重。
从整个有色冶金系统来看，进入冶炼厂的砷，除一部分直接回收成产品白砷（如从高砷烟灰中直接提取白砷）外，其它的含砷中间产物最终几乎都进入到含砷废渣中。
那么那些日积月累的含砷废渣稳定性如何？
目前各国大都采用美国环保局的“毒性特征程序实验”（TCLP实验）来检测。
该实验将有害固体废物与pH＝5的醋酸缓冲溶液按10:
1的液固体积质量比混合，在搅拌强度为30r/min的条件下反应20h，液固分离后，分析浸出液中有害元素的浓度。
当含砷固体物料通过TCLP实验后浸出液中砷含量高于5mg/L时，该含砷废弃物必须加以处理而不能直接排放。
TCLP实验是在特定条件下的短期实验方法，无法从根本上评价有害物料的长期稳定性。
模拟自然风化条件下含砷矿石的长期实验已经被提出并应用于一些含砷废物稳定性的评价。
实际上，含砷废物的长期稳定性受到多种因素的彰响，如含砷物料本身的特性，环境中存在的氧、硫化物以及氧化物和有机络合剂的影响等。
由于大冶有色金属目前采用的污水处理及废酸处置，采用了石灰中和和铁盐除砷，这是常用的方法，氯化铁常用作絮凝剂加入水体。
此法在高pH值条件下，在生成砷酸铁的同时还会产生大量氢氧化铁胶体，溶液中的砷酸根与氢氧化铁还可发生吸附共沉淀，从而可以得到较高的除砷率。
对于长期堆放的含砷污泥怎样来处置，一直是许多业内人士的研究课题：
由于石灰-铁盐法所产生的含砷废渣，经日晒，雨淋，地下水浸泡等，很容易浸出，产生砷的二次污染。
因此无论从现有废渣堆放情况，从砷渣堆放安全角度考虑，还是从长远发展角度，大冶有色金属公司都有必要建设一套含砷污泥资源化处置设施，也为企业后续发展奠定良好的基础。
第三章场址位置及建设条件
3.1地址选择
3.1.1选址原则及依据
含砷污泥的处置场址的选择，既要服从厂区总体规划发展，同时又要兼顾考虑建站条件、建设投资、社会影响、生态环境影响等方面的因素，既做到合理布局，同时还应考虑到配套管线的结合，以便于实施。
确定场址的主要因素有：
（1）尽量靠近污染源。
（现有污泥堆放处）
（2）尽量利用地形高程，降低提升费用。
（3）距离高压电源近或高压电源便于接入的地方。
（4）尽量缩短出水（冷却水）输水管道长度。
（5）尽量选择在夏季主风向的下风向。
3.1.2场址位置
项目建设地点，位于大冶有色公司厂区内。
，南依铁路，北邻大广高速公路，交通极为便利，通讯设施齐全。
3.2建设条件
3.2.1气象条件
黄石地处中纬度，太阳辐射季节性差别大，远离海洋，陆面多为矿山群，春夏季下垫面粗糙且增湿快，对流强，加之受东亚季风环流影响，其气候特征冬冷夏热、四季分明，光照充足，热能丰富，雨量充沛，为典型的亚热带东亚大陆性气候。
黄石年平均气温17℃。
最热月（7月）平均29.2℃，最冷月（1月）平均3.9℃。
无霜期年平均264天，年平均降水量1382.6毫米，年平均降雨日132天左右，全年日照1666.4-2280.9小时，占全年月日可照射时数的31℅-63℅。
境内多东南风，年平均风速为每秒2.17米。
全境气候温和、湿润，冬寒期短，水热条件优越，有利农作物生长。
但由于大气环流、地形、季节变换，气候各要素年际、年内变化较大，因而倒春寒、大暴雨、强风、伏秋连旱等灾害性天气时有发生。
黄石地处鄂东南长江南岸地区，境内河流纵横，水产极为丰富。
黄石菜多以本地水产为主，乡土气息浓郁，烹饪技法以红烧、油焖等见长，是鄂菜四大流派之一的黄州菜的代表。
3.2.2地形地貌及水文地质
该区为灵（宝）陕（县）盆地东部南侧黄河2～3级阶地，呈东西向条带分部，地势由南向北倾斜，中部比较平缓。
项目所在地属西部黄土源区川台亚区，地下水资源极为丰富，且埋藏较浅，主要含水层为砂层、砂砾（卵）石层，含水厚度一般在10～20米，埋藏深度按等水位线计在40米左右，属中碳酸盐淡水，矿化度低于1g/l，PH值在6.5～8.5之间，地下水主要靠降水渗入、农灌回归、地下径流和黄河水体补给，地下水属无限补给区。
其水质和水量均可满足项目生产需要。
76559313
3.2.3工程地质、地震条件
项目区地质为第四冲击、洪击的黄土类亚粘土与轻亚粘土，具有多量针状孔隙的中等湿陷性黄土，厚度10～15米，地耐力10～13t/m2。
地震烈度为8度区。
3.2.4社会经济条件
黄石于1950年8月21日建市，现辖一市一县五区（大冶市、阳新县、黄石港区、西塞山区、下陆区、铁山区、经济技术开发区），总面积4630平方公里，全市人口为247.64万人（包括外来常住人口，不包括常年外出人口）。
全市人口中，汉族人口为247.32万人，占99.87%；各少数民族人口为0.32万人，占0.13%。
黄石市矿产资源丰富，素有“江南聚宝盆”之称。
已发现的有金属、非金属、能源和水气矿产4大类计64种，黑色金属有铁、锰，有色金属有铜、钨、钼、锌、铅、钴，贵重金属有金、银，稀散元素矿产有锗、镓、铊、铟、硒、碲等；非金属矿有磷、硫、含钾岩石、石灰石重晶石、方解石、天青石、膨润土、石膏、硅灰石等39种；燃料矿有煤炭，其中硅灰石质量居世界第二。
具有品种全、矿产配套程度高，主要矿产相对集中，交通方便，易采易选，共（伴）生矿产可综合开发利用等特点。
已列入储量表的矿产有42种，其中铜、钴、钨、钼、金、银、锶、铼、硅灰石、透辉石、泥灰岩、熔结凝灰岩、饰面大理岩等14种矿产储量潜在经济价值达4000多亿元。
主要矿产的储量公布十分集中，全市小型以上的铁、铜、金矿床共190多处。
铜矿保有储量占全省的91.8%，共有大型矿床4处，中型矿床9处，为大冶有色金属公司重要的供矿基地。
金矿保有储量占全省的88％。
水泥用石灰岩矿床规模大、质量好、矿层厚度大，宜于露天开采，为发展水泥等建材行业奠定了雄厚的基础；铁矿石保有储量虽只占全省储量的23.7%，但产量居全省第一，共有大、中型铁矿床6处，是武汉钢铁公司铁矿石原料重要产地。
3.2.5基础设施条件
1、交通
黄石市位于湖北省东南部，长江中游南岸。
东北临长江，与浠水县、蕲春县、武穴市隔江相望，北接鄂州市，西靠武汉市，西南与咸宁市、通山县为邻，东南与江西省武宁县、瑞昌县接壤。
境内村村通公路，对外通往全国各地，沪蓉高速公路横贯市区北隅，上通渝蓉，下通宁沪；武（昌）黄（石）九（江）铁路，东连浙赣线，西接京广线；水路依托长江可出海对外交通便利，区位优势明显。
2．水源
本项目工程用水量为42.5t/h，生产、生活、消防用水由自来水公司供应。
3．电源
电力供应由市电力公司架设的专线直通该工程厂区。
新建工程用电负荷1153.29KW，原有供电设施能满足需求。
工程年耗电：
605.5×104KWh。
原有变配电能力可以满足要求。
各车间视负荷情况，由变配电所以0.38/0.23KV低压向车间配电设备供电，视情况采用放射式、树干式、链式。
4．蒸汽
新建工程蒸汽用量为4.25t/h，公司锅炉房能满足供给。
5．燃料供应
湖北是产煤大省，本地有煤矿，且本地区距山西很近，供应无问题，汽车运输或火车运输都很方便。
第四章企业含砷污泥产生现状
始建于1953年的大冶有色是湖北省规模最大的一家以生产阴极铜为主的特大型企业，本世纪尤其是近五年来铜的冶炼快速发展，冶炼能力的上升加大了对原料铜精砂的需求，含砷废弃物也随之大幅增加。
铜精砂中砷一般以铜的硫化物形态存在，主要是以砷黝铜矿（3Cu2S.As2S3）和硫砷铜矿（Cu3AsS4）存在。
含砷矿物在采选过程中基本不溶于水而赋存在铜精砂中。
在熔炼过程中，铜精砂中的砷由于高温绝大部分进入冶炼烟气中，并以As2O3的形态存在。
而冶炼烟气通过净化、干吸、转化的工艺流程制成硫酸。
制酸工艺采用一转一吸时，烟气中As2O3绝大部分进入制酸尾气中，经尾气处理系统进行处理和回收，使尾气达标排放。
但现有尾气处理工艺存在着处理费用高，且尾气排放难以达标的问题，所以冶炼烟气制酸企业大都通过技术改造尽可能采用两转两吸制酸工艺，使制酸尾气能够达标排放。
而烟气中的As2O3及其它杂质则进入定期抽出的污酸中，再对污酸进行处理，回收其有用金属。
分析一些企业的排出污酸中含砷量一般均达3～10g/L，特殊情况高达20g/L，并含其它有害杂质。
对于企业含砷污泥的来源主要分为两大块，现分别叙述如下：
一是污酸处置工段：
企业在硫酸生产中排出污酸一般采用石灰乳多段中和即可达到预期效果，而铜冶炼企业硫酸生产中的污酸由于高砷杂质的存在，必须采用硫化法除砷及铜离子后，再进行中和法处理，才能使工业污水达标排放。
目前采用中和→硫化→氧化工艺。
经生产实践验证，取得了满意的效果。
污酸处理工艺见图１
二是污水处环节：
重金属离子，特别是砷离子，给污水处理工艺的选择带来一定的难度。
按照GB8978-1996限定的砷排放浓度为0.5mg/L，在设计选取的工艺指标中，砷离子的总去除率要达到99%，才能使处理水达标排放。
采用简单的石灰乳中和工艺不
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