铜精炼厂清洁生产与污染治理技改实践

□文/陈长顺张家港联合铜业有限公司

铜精炼厂清洁生产与污染治理技改实践

The Reform of Copper Refi nery Clean Production and Pollution Control Technology Practice

□文/陈长顺
张家港联合铜业有限公司

编者按：张家港联合铜业有限公司结合自身生产工艺特点，近年来实施了一系列污染治理、节能减排技改，清洁生产与节能减排工作取得较大进步，主要能耗技术经济指标不断优化改进，给公司创造了非常可观的经济效益，也赢得了良好的环保效益和社会效益。该公司技改实践对于国内同类型电铜精炼企业进行环保升级改造也具有很强的现实推广价值。

张家港联合铜业有限公司生产系统由铜火法精炼系统、常规电解精炼系统和电解液净化系统这三部分组成，铜火法精炼与铜电解精炼系统分别于1996年6月、1997年7月投产，设计年产电解铜3万吨。后经实施电解槽加高、电铜加长、缩短极距及提高电流密度等一系列技改及扩建，电铜产能不断扩大，至2007年电铜产能达到20万吨，2010年电铜产量为201 436吨。

该公司近年来高度重视环境保护与清洁生产工作，结合自身生产工艺特点，不断加大资金投入，实施了一系列污染治理、节能减排技术改造，并取得了显著成效。

一、清洁生产方面取得的进步

1. 烟囱烟尘、烟气达标排放

该公司厂区共设置二根烟囱，50m高烟囱用于收集阳极炉烟道烟气，40m高烟囱用于收集锅炉烟道烟气。该公司投产后持续很多年二根烟囱排放烟气一直未能很好地达标排放且经常性排放“黑烟”。今年对该公司阳极炉烟气进行环保收尘系统有效技改后，阳极炉烟囱彻底消除了“黑烟”现象，从烟囱排放的烟气为无尘白烟，实现了达标排放；锅炉烟气经多次技改，在采用水膜旋风除尘器+新型高效文丘里脱硫系统处理后，烟尘、SO2均实现了达标排放。

2. 阳极炉低空与地面粉尘、烟尘大幅降低，作业环境明显改善

阳极炉炉口与渣口上方增设负压吸入式环集吸烟罩，炉膛作业方式改为负压操作后，炉口、渣口烟气烟尘排放大幅度减少，炉台低空与地面作业环境有了明显改善。

3. 对酸雾进行了治理，实现了综合回收利用与达标排放

铜电解精炼与电解液净化2个工序因生产工艺特点使得部分岗位作业现场产生酸雾，对酸雾实施治理前，这些岗位刺激性气味明显，经实施多项技改后，作业现场消除了刺激性气味，酸雾实现了综合回收利用与达标排放。

4. 噪声超标得到有效治理

近年来，该公司对噪声大的设备进行了淘汰、重新选型替代或采取降噪措施，厂区与厂界外围的噪声有了明显降低，消除了设备运行产生的噪声超标扰民现象。

5. 厂区水系统不断优化改进，水循环利用率不断提高

针对水系统存在的不足，对水系统进行了多次优化改造，经过改造后，原相互连通的三个水池隔断为拥有不同功能的三个独立水池，水循环利用率由以前低于85%提高到95%以上。

6. 避免或减少了发生环境污染事故的风险

实施一系列污染治理与节能减排技改，一方面有效地促进了清洁化生产水平迈上新台阶，另一方面还消除了一些引发环境污染事故的隐患，大大降低了公司发生环境污染事故的风险。

7. 节能减排技改工作有效地促进了多项主要能耗指标优化

近年来，该公司有部分主要能耗指标不断优化进步，这与坚持不懈实施的节能减排技改工作密不可分，如阳极铜重油单耗、阴极铜煤单耗等能耗指标得到明显优化，为公司创造了非常可观的经济效益。

8. 厂容厂貌得到有效改善

重视环境保护与清洁化生产，客观上也推动了公司厂容厂貌不断改善。如今，厂区地面整洁干净，各类管道有了醒目的识别色，管道设施设置更加科学合理，厂区各类车辆行驶更加规范，道路更加通畅，厂区环境显得更加整洁优美，有助于塑造一流企业形象。

二、近年来采取的主要污染治理与节能减排技改措施

为持续改进作业环境，实现清洁生产、达标排放与污染物排放总量达标，该公司近年来针对生产系统、生产辅助系统存在的不足先后实施了多项污染治理、节能减排技改。

1. 铜火法精炼系统

铜火法精炼系统原始设计为2台60吨固定式火法精炼炉，后经多次扩建与技改，目前共设置6台单炉产量为100吨的固定式火法精炼炉（其中4号阳极炉大修拆除后暂未恢复砌筑）。铜火法精炼生产过程为周期性作业，共包括六个作业阶段即作业准备、加料、熔化、氧化与扒渣、还原和浇铸。为提高阳极炉精炼工序清洁生产水平，针对各作业阶段工艺特点和原始设计中存在的诸多不足，近年来在实施了多项技改，铜火法精炼工序取得了多方面积极进步。

（1）还原剂改进

投产前几年采用重柴油还原，存在成本高、还原期黑烟污染重、现场作业环境差、还原终点难掌握等不足，后改用插树还原替代。插树还原也存在诸多的不足：树资源消耗过大、每次插树还原后期有20%以上树木无法继续使用、树木运上炉台劳动强度大、还原初期黑烟污染、树木资源持续供应难于得到有效保障等。而新型煤基还原剂可以克服上述的诸多不足，尤其在还原期间可杜绝黑烟的产生。公司是从今年元月份起全面停用树还原，还原剂全部使用煤基还原剂，吨铜消耗14kg左右，低于使用树还原的成本。

（2）阳极炉烟气增设布袋收尘器过滤处理，杜绝冒黑烟

阳极炉烟气投产后数年内是通过50m烟囱形成的自然负压抽力引入直接对外排放，生产运行期间不时有黑烟现象且烟尘污染较为明显。随着阳极炉由2台增加到6台，生产负荷明显增大，厂区附近居民投诉也明显增多，消除烟囱黑烟及确保烟气达标排放成为公司迫切需要解决的问题，当地环保部门也要求限期进行治理。

最初实施的技改方案是在烟道内增设多管路喷淋水捕获烟尘或在烟道内增设除尘室加大烟尘沉降，但治污效果并不明显。后多次技改优化，目前烟气处理工艺流程为：阳极精炼炉→砖烟道→钢管烟道→汽化冷却→U型水冷表面冷却器→钢管道→布袋收尘器→引风机→钢管烟囱排空，各炉烟气治理系统独立成套。对于炉口与渣口溢出无组织排放的烟气，在炉前上方增设了带负压的半封闭集烟罩，从烟罩吸入的烟气也引入到主烟道，与主烟道烟气混合降温再经布袋过滤收尘。烟气经上述净化处理后，彻底杜绝了黑烟污染，烟囱排放口只有无尘白烟。在每台阳极炉均设置单独布袋收尘系统后，未发生过居民投诉事件，当地环保部门组织的多次监测结果也表明，阳极炉烟气实现了达标排放。

（3）供风与烧火系统改进

公司阳极炉供风与烧火系统原始设计为：每台阳极炉用一台55KW9-26型风机提供燃烧风，重油雾化采用活塞式空气压缩机提供的不低于0.45MPa的压缩风作为雾化剂，经高压机械喷嘴雾化，雾化效果不理想。后经过多次技术改造和不断对比改进，目前供风与烧火系统为：每台阳极炉用二台功率不高于22KW的9-19型风机提供燃烧风和重油雾化风，取消了高压风雾化，采用新型低压空气雾化比例调节喷嘴。供氧化用的三台22m3/min活塞式空气压缩机已运行多年，目前已经用一台43m3/min螺杆式空气压缩机淘汰更换掉一台，计划再增设一台43m3/min螺杆式空压机淘汰掉另外二台，螺杆式空压机较之活塞式空气压缩机具有更节能、运行噪声更低、故障率更小的特点。

供风与烧火系统经多次技改后，阳极铜重油单耗有了大幅降低，阳极炉供风与烧火系统产生的噪声也大幅减弱，炉口、渣口炉火与烟气外溢现象有了明显减少。

2. 铜电解精炼系统

铜电解精炼系统原始设计仅包括电解Ⅰ期（192只电解槽）和电解Ⅱ期（200只电解槽），后经多次技改和扩建，现有五个独立的铜电解精炼生产系统共配置1192只电解槽。铜电解精炼工序正常生产运行产生的含酸废水通过加强管理可实现闭路循环利用，做到零排放；产生的铜阳极泥作为副产品对外销售；产生的其它含铜物料如阳极泡洗氧化铜粉、含铜清理物等作为有价物料则转移到铜火法精炼工序或电解液净化工序回收处理。但生产工艺特点决定了不可避免地会产生低浓度的酸雾，使得部分岗位作业现场有刺激性酸味产生。为改善电解生产的作业环境，近年来在电解实施了一些酸雾技改。

（1）电铜二次煮洗水产生的酸雾治理

该公司电铜煮洗原采用二次进行，一次煮洗水温在60℃~70℃；二次煮洗控制PH1.5~3.0，水温要求大于85℃，每次电铜从二次煮洗水起吊时伴随有刺激性酸味产生。而采用阴极联动机组后，取消了二次煮洗，利用阴极联动机组在半封闭集雾罩内用60℃~70℃低热水对电铜进行快速冲洗，产生的酸雾用引风机强排并用塑料小球进行捕获回收利用。取消二次煮洗减少了加温所需蒸汽消耗量，酸雾得到有效治理，明显改善了作业环境。

（2）处理3#阳极泥坑电解液加温产生的酸雾治理

公司电解生产投产后至2003年，处理3#阳极泥坑电解液一直延用传统的“加温沉淀”方式。此方法处理能力小、效率低，无法满足产能挖潜扩产后的工艺需要；同时，“加温沉淀”要求对电解液加温到100℃，蒸发出来的酸雾对设备及厂房腐蚀比较严重，还存在蒸汽量消耗大、操作岗位工作环境差等诸多不足。为解决这一问题，该公司于2004年实施了“板框过滤”电解废液处理方案，淘汰掉落后的“加温沉淀”方式，电解废液处理方法的改进，消除了“加温沉淀”处理方式的不足，酸雾得到了有效治理。

（3）敞开式电解槽增设槽盖布，减轻槽面酸雾

敞开式电解槽增设耐酸腐蚀的玻璃纤维盖布，增强了电解槽上表层电解液保温，减少了电解液热量损失，有助于节约蒸汽降低阴极铜煤单耗，对减轻槽面酸雾、改善作业环境也起到了积极效果。（未完待续）