2012年环境影响评价师《案例分析》重点知识(48)

　　三、工程分析$lesson$

　　(一)原料，燃料、熔剂及辅助材料

　　1.原料

　　金昌冶炼厂铜精矿来源为自产和外购414219.3Va，平均品位20.27%。铜精矿

　　混合后成分(平均含水8%～10%)见表3。

　　2.燃料

　　(1)煤煤是冶炼过程中的主要燃料，用于熔炼炉的补热。煤主要来自淮南煤矿，其发热值和组分见表4.年耗煤量24693.7t。

　　(2)重油重油主要用于熔炼炉和沉淀炉的补热。其发热值和组分见表5。重油年消耗量15 868.17t/a其中沉淀炉3 722.4t/a，熔炼炉5 131.77t/a，阳极炉7014t/a。

　　(3)轻柴油轻柴油作为辅助燃料，用于熔炼炉和沉淀炉的开炉、检修烘炉、熔炼炉保温及正常生产期间熔池温度的调节。年消耗轻柴油约300t利用原有重、柴油库的柴油罐储存和原有供油系统。轻柴油的技术要求见表6。

　　3.熔剂

　　(1)石英石冶炼过程中根据渣型要求需加入石英石熔剂。熔炼和吹炼年消耗石英石量83198.24t，其中熔炼59205.3t/a(要求粒度0-5mm)，吹炼23992.94t/a(要求粒度6～25mm)。石英石由公司的矿山供给，其成分见表7。

　　(2)石灰石冶炼过程中根据渣型需添加石灰石，据冶金计算，熔炼过程中需添加石灰石6514.2ua，要求粒度0～5mm。其成分见表8。

　　4.辅助材料(耐火材料、还原剂)

　　(1)耐火材料熔炼部分年消耗镁铬砖等约1 400t，吹炼部分年消耗镁铬砖830t,

　　精炼部分年消耗镁铬砖354t.

　　(2)还原剂火法精炼采用液化石油气(LPG)作还原剂，年液化石油气消耗量601.22t/a。

　　(二)主要工艺流程

　　本次技术改造炼铜采用顶吹浸没式熔炼炉熔炼、沉淀炉分离、转炉吹炼、回转炉精炼、铜电解精炼工艺，同时熔炼炉、转炉烟气制酸。

　　1.备料配料

　　熔炼炉用的各种铜精矿、石英石、石灰石、返回物、水淬转炉渣和煤，通过新建的上料系统，送往新建的配料厂房的料仓分别贮存。转炉用的石英石，通过原有的上料系统，送至转炉一侧设置的石英石仓库。

　　根据各种物料的配比进行配料。配好的炉料，通过胶带输送机送往熔炼炉熔炼。

　　2.火法粗炼

　　(1)顶吹浸没熔炼混合铜精矿(含铜20.27%)与煤、石英石、石灰石、水淬转炉渣、返料在配料厂房配成混合炉料，混合炉料在制粒机内制成10-15iilnl的粒料后，通过胶带输送机送往可移动式皮带加料机，经熔炼炉顶的加料孔加入顶吹浸没式喷枪熔炼炉内熔炼。氧气和空气通过炉顶插入的浸没式喷枪高速喷入熔池熔体中，使炉料在激烈搅动的高温熔池中完成精矿干燥、焙烧、熔炼和部分铜锍的吹炼造渣等一系列冶炼过程，产出铜锍、炉渣和烟气。前两者以混合熔体的形式，通过排放口和流槽，流入沉淀炉分离。出炉烟气温度1 250℃，进入余热锅炉回收余热和烟气净化系统处理，处理后的烟气与转炉吹炼的净化烟气混合送制酸系统制酸。

　　铜锍和炉渣的混合熔体，在沉淀炉中按其密度不同而分离为铜锍层和炉渣层。铜锍(含铜50%)通过放㈩口和流槽流入铜锍包子，并送往转炉吹炼。炉渣含铜0.6%，并通过放出口和流槽放出，接着水淬，水淬渣作为弃渣送往渣场堆存或出售。沉淀炉用重油燃烧保温，烟气{通过环保通风系统120m烟囱排入大气。

　　(2)转炉吹炼热铜锍从沉淀炉放铜口排入铜锍包，加入转炉。吹炼需要高压空气。转炉为周期性作业，分造渣期和造铜期。造渣期的吹炼反应是铜锍中的ES氧化和石英石造渣并产生S02。造铜期的吹炼反应是脱除铜锍中的硫，使其氧化，产出粗铜和S02。粗铜(含铜99.3%)倒入粗铜包并送往回转阳极炉精炼。烟气通过汽化冷却器回收余热、电收尘器收尘后送制酸。吹炼炉渣经水淬返回熔炼炉处理。

　　3.火法精炼

　　火法精炼采用回转式阳极炉，粗铜由粗铜包子送入回转式阳极炉中，残极和废阳极利用现有40t反射炉熔化后送入回转式阳极炉中。精炼所需热量由重油燃烧提供。回转式阳极炉精炼过程也是周期性作业，主要分为氧化期、还原期和浇铸期。

　　氧化期由风口鼓入压缩空气，完成粗铜氧化和造渣过程，精炼渣扒出炉后送转炉处理。氧化除渣后进入还原期，此时经风口喷入液化气(LPG)作为还原剂，将氧化期生成的氧化铜还原成铜，产出阳极铜(含铜99.5%)。阳极铜从放铜口放出，经定量浇铸包流入圆盘浇铸机铸成阳极板，经检验合格后送电解精炼车间。火法精炼的烟气特别是还原期的烟气在二次燃烧室使未烧尽的炭黑进一步烧完，二次风由离心通风机提供;精炼烟气最后经高温排烟机排入环保烟囱。

　　4.电解精炼

　　电解精炼是铜从阳极上溶解在阴极上析出的过程。将铜熔炼车间产出的阳极板经人工排板后装入阳极洗槽，经清洗后入电解槽进行电解。产出阴极铜(含铜99.95%)经阴极洗槽清洗后送至成品库。电解后的残极经洗涤后返回熔炼车间的阳极精炼炉。

　　电解过程中所产出的阳极泥，在阳极泥浆化槽中浆化后用压滤机过滤，所得阳极泥滤饼送阳极泥处理车间回收贵金属。

　　5.制酸工艺流程

　　制酸改造包括改造现有I、Ⅱ系列和新建1个制酸系统。新建制酸系统工艺流程简述如下：

　　来自电收尘器的熔炼炉、转炉烟气，首先在动力波洗涤器中被绝热冷却降温到62~C，除去大部分杂质，再进入填料塔直接稀酸洗涤冷却降温到37~C，洗涤除去杂质，然后进入-二级动力波洗涤器再次净化除去砷、氟，经过两级电除雾器除雾后，送干燥工段。稀酸自身循环，多余部分由二级动力波循环泵往前串酸，经脱吸及压滤之后，滤液送污酸处理。制酸工艺流程见图1。

　　(三)物料平衡计算

　　1.铜平衡

　　技改工程铜平衡见表9。

　　2.硫平衡

　　技改工程硫平衡见表10。

　　3.砷平衡

　　制酸系统烟气净化采用稀酸洗涤，由净化系统产出的废酸中含有原料矿带入的绝大部分砷化物，采用硫化法处理，砷的脱除率为98%左右。熔炼系统砷平衡见表11。

　　4.水量平衡

　　厂区给水净化站及管网均已建成，本次技术改造后新水用量比目前用水量要小，因此已有水源及管网能力可以满足要求，不需扩建。现有污水处理站工艺简单，且没有污酸处理设施。本次技改工程新增污酸处理设施，将污水处理站处理能力改扩建为5000m3/d，生产废水和初期雨水(根据雨量大小降雨初期10-30min雨水)送污水处理站处理。技改工程水量平衡见表12，水量平衡图见图2。

　　(四)技改工程主要污染物排放量

　　技改工程工艺流程及污染物流向见图3。

　　1.废气排放情况

　　(1)烟气治理顶吹浸没熔炼炉烟气，首先进入余热锅炉，回收烟气中热量及沉降部分烟尘，然后进入电收尘器进一步收尘净化，净化后烟气与已处理的转炉烟气一并送往制酸(改造后共有4台30t转炉，3台运转，1台备用)。整个系统收尘总效率大于98%，经收尘送往制酸系统的烟气含S02浓度为8.40%。

　　由于熔炼烟气中SO：浓度的提高，本次治理改造工程将现有的单转单吸制酸流程改为双转双吸制酸流程，以提高烟气中S02的回收率。烟气经稀酸洗涤净化、双转双吸制酸工艺处理，S02转化率99.7%，S03吸收率99.99。制酸尾气由现有制酸系统120m烟囱外排，尾气排放量为135563m3/h,其中SO2浓度<960mg/m3,硫酸雾质量浓度<45mg/m3。SO：排放速率<130.1kg/h，硫酸雾排放量<6.1kg/h，满早《大气污染物综合排放标准》(GBl6297-1996)中二级标准要求。

　　熔炼炉产出的铜锍和炉渣通过溜槽流入沉淀炉进行沉淀和分离。沉淀炉产烟气6476.6m3/h。另外，在转炉加料口、渣口设有集烟罩，所集烟气与沉淀炉产生的烟气一并经现有高120m的环保烟囱外排，外排总气量约为65000m3/h，烟气中SO，浓度很低，约为85mg/m3，烟尘质量浓度<100mg/m3，符合排放标准。

　　回转式精炼炉最大排放烟气量80521.4m3/h，SO：浓度143mg/m3，排气筒高度60m，外排烟气满足GB 9078-1996中二级标准要求，直接外排。

　　残极熔化反射炉排放烟气量26 354m3/h，SO：浓度<850mg/m3，烟尘浓度36mg/m3，排气筒高度50m，外排烟气满足GB 9078-1996中二级标准要求，直接外排。

　　(2)粉尘治理设计在配料系统的落料点、皮带转运站等有粉尘产生的作业点设置通风除尘系统，并配备布袋除尘器，除尘效率为99%，收下的粉尘返回皮带，气体由高出屋顶2m的排气筒排出，排气含尘浓度远低于120mZ/m，，满足GBl6297-1996中二级标准要求。

　　(3)无组织排放技改工程SO：无组织排放量284.8Ua，硫酸雾无组织排放量5.94Ua，烟尘无组织排放量6.94Ua。

　　技改工程主要大气污染物排放情况见表13。

　　2.废水排放

　　本次技改工程总用水量319 860m3/d，其中新水量13 438m3/d，循环水量306 350m3/d，二次用水72m3/d，水的重复利用率为95.8%，满足GB 8978-1996中;80%的要求。

　　本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，另有少量冲洗用水，生产过程中的冷却水大部分为循环水。

　　治理改造工程总排水量为3 348m3/d，其中1 130m3/d属一般性生产废水(净废水)，可直接排放;硫酸车间废水1 637m3/d送入污水处理站处理。污酸581m3/d，先送入污酸处理站处理，污酸处理采用先石膏后一段硫化处理工艺，污酸处理站处理后的废水也送入污水处理站继续处理，污水处理工艺采用石灰乳两级中和处理法，处理后的废水可实现达标排放，技改后污水处理站一类污染物排放浓度和总排口外排水水质见表14和表15。

　　3.固体废物排放情况

　　技改工程固体废物排放量见表16，熔炼炉水淬渣主要成分见表17，污酸污水处理渣主要成分表18。

　　沉淀炉水淬渣和石膏属一般固体废物，可外售：硫化渣、铅滤饼属有害固体废物可外售，中和渣可以堆存在厂东面约2.5km的渣场填埋。

　　4.噪声

　　技改工程较现状增加了许多设备，噪声源强将有所增加，如余热锅炉排汽管、离心压缩机、罗茨鼓风机、氧压机、收尘用的排烟机等都将产生大于85dB(A)的噪声。技改工程设计采取了设备消声和建筑隔声的方法，削减噪声对外的传播，以使厂界噪声符合规定的标准要求。

　　(五)非正常生产排放分析

　　本治理改造工程在工艺设计、设备选型、原料使用、能源利用、自动控制、操作技术等方面都已考虑了环境保护，把防治污染放在首位。

　　熔炼系统改造工程采用能耗低、脱硫率高的浸没式喷枪熔炼工艺，熔炼过程中产生的烟气中SO：浓度高，送制酸系统可采用双转双吸制酸工艺，使二次转化能自热平衡，减少能耗，更重要的是提高了硫的利用率，使排放烟气中的SO：达标排放。对于净化系统洗涤尘、砷、氟等杂质的酸性污水采用国内比较成熟的中和硫化法和两段中和铁盐沉淀法，处理效果明显，砷、氟等杂质均能达标排放。上述生产工艺和治理设施的技术较为先进、成熟可靠，只要严格科学管理、精心操作，就可避免污染事故的发生。若生产一旦发生异常情况，出现非正常生产排放，对周围环境会造成严重污染。因此，必须避免下列事故的发生：

　　(1)电收尘器除尘效率降低，致使净化系统负荷增加，净化效率下降，烟气中尘、砷、氟等杂质含量达不到净化指标要求，造成转化触媒中毒，SO，转化率下降，尾气中S02排放量增加。

　　(2)净化系统漏入大量空气，使进入转化工段的烟气SO：浓度低于6.5%，不能维持转化自热平衡，最终转化率降低，尾气中S02排放量增加而超标排放。

　　(3)当烟气中砷、氟含量较高时，洗涤塔循环酸浓度达不到3%，稀酸无法进行半封闭循环，致使污酸排放量增加，污酸中和处理站负荷加重，处理效果明显降低，污水中砷、氟为超标排放;另一方面烟气中砷、氟含量较高，净化后烟气中砷、氟含量仍会超过净化指标，带入转化系统，并导致转化触媒中毒，使S02转化率降低，尾气中S02排放量增加，对周围环境造成严重污染：当触媒为永久性中毒后，硫酸生产不能进行，需要更换触媒;若氟化物进入干吸工段将造成干燥、吸收塔内衬和填料的腐蚀，此时需停产检修，这都将造成巨大的经济损失，并严重污染环境。

　　(4)当制酸系统出现故障，而熔炼系统未能及时停炉时，会造成高浓度S02烟气直接外排的严重事故。

　　以上生产事故无论发生哪一种，都将导致严重的环境污染。因此，除采用先进的工艺技术和设备外，生产中还应加强管理，严格操作规程，提高工人素质，精心操作，防患于未然，将非正常排放控制到最小。一旦发生非正常生产排放，应立即停止生产，及时进行检修，使熔炼系统保持正常生产状况-非正常生产状况下的污染物排放参数见表19。

　　(六)技改工程前后"三本账"

　　技改前后废气、废水和固体废物"三本账"汇总见表20。

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