銅冶煉企業(yè)現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)察技術(shù)要點(diǎn)分析

林星杰，宋爽

北京礦冶研究總院，北京 100070

目前我國已成為全球最大的銅生產(chǎn)和消費(fèi)國、銅加工制造基地和銅加工產(chǎn)品輸出國，因此，銅冶煉行業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。銅冶煉行業(yè)也是我國重金屬污染的主要控制行業(yè)之一?？刂莆廴荆裱霸搭^控制、多措并舉”的方針，首先應(yīng)嚴(yán)格控制污染物的產(chǎn)生和排放，加強(qiáng)執(zhí)法力度，堅(jiān)決淘汰落后工藝和落后產(chǎn)能;其次，應(yīng)嚴(yán)格相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，依法關(guān)閉環(huán)保不達(dá)標(biāo)的企業(yè)。另外，從技術(shù)體系角度規(guī)范銅冶煉行業(yè)的生產(chǎn)行為也將為遏制污染提供有力支持。

由于環(huán)境監(jiān)察工作的技術(shù)性強(qiáng)，專業(yè)化程度高，我國目前還缺少銅冶煉行業(yè)的相關(guān)環(huán)境監(jiān)察指南。筆者針對銅冶煉企業(yè)的環(huán)?，F(xiàn)狀，提出了現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)察技術(shù)要點(diǎn)，以期供各級環(huán)境監(jiān)察人員及企業(yè)環(huán)保管理人員參考。

1 銅冶煉行業(yè)現(xiàn)狀

1.1 銅冶煉行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著中國銅冶煉業(yè)的快速發(fā)展，我國銅冶煉產(chǎn)業(yè)集中度明顯提高。江西銅業(yè)集團(tuán)公司、銅陵公司、金川集團(tuán)公司等大企業(yè)已發(fā)展成為大型銅冶煉聯(lián)合企業(yè)。

中國有色金屬協(xié)會統(tǒng)計(jì)資料表明，2009年我國銅冶煉企業(yè)共計(jì)339家，精煉銅產(chǎn)量411萬t［1］。其中陰極銅年產(chǎn)量小于1萬 t的企業(yè)有311家，這些小冶煉企業(yè)的精煉銅總產(chǎn)量僅為19.67萬t，只占全國精煉銅總產(chǎn)量的4.7%;小冶煉企業(yè)生產(chǎn)工藝設(shè)備落后、管理差、產(chǎn)品回收率低、能耗高、污染嚴(yán)重。

由此可見，雖然我國銅冶煉行業(yè)已進(jìn)行大規(guī)模產(chǎn)業(yè)升級，使用先進(jìn)的富氧強(qiáng)化熔煉工藝的企業(yè)產(chǎn)量已占全國礦產(chǎn)粗銅總產(chǎn)量85%以上，但仍存在數(shù)百家使用高能耗、高污染落后工藝的銅冶煉小企業(yè)。因此，銅冶煉行業(yè)推行清潔生產(chǎn)技術(shù)，改造、淘汰落后產(chǎn)能的工作仍很艱巨。

1.2 銅冶煉工藝及產(chǎn)污節(jié)點(diǎn)

銅冶煉方法有火法冶煉和濕法冶煉2種:火法冶金是生產(chǎn)銅的主要方法，目前世界上80%以上的銅是用火法冶金生產(chǎn)的，特別是硫化銅礦，基本上全是用火法處理，濕法煉銅大部分集中在智利和美國［2］?；鸱ㄌ幚砹蚧~礦的主要優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)，冶煉速度快，能充分利用硫化礦中的硫，能耗低，特別適于處理硫化銅礦和富氧化礦。

我國精煉銅98%以上由火法冶煉獲得［3］，其生產(chǎn)過程一般由以下工序組成:備料、熔煉、吹煉、火法精煉、電解精煉成最終產(chǎn)品——精煉銅(電解銅)［4］?；鸱掋~生產(chǎn)工藝及主要產(chǎn)污環(huán)節(jié)見圖1［5］。

圖1 火法煉銅生產(chǎn)工藝流程及主要產(chǎn)污環(huán)節(jié)Fig.1 Pyrometallurgical copper production process and the major part of production pollution link

2 現(xiàn)場監(jiān)察程序

2.1 監(jiān)察準(zhǔn)備

(1)收集相關(guān)資料和信息。主要包括相關(guān)法律法規(guī)、規(guī)范性文件及各類環(huán)保標(biāo)準(zhǔn);轄區(qū)內(nèi)銅冶煉企業(yè)的基本信息，包括企業(yè)數(shù)量、地理位置、基本工藝、生產(chǎn)規(guī)模、群眾投訴等;擬檢查銅冶煉企業(yè)的建設(shè)項(xiàng)目環(huán)評報(bào)告和環(huán)評審批文件、“三同時”驗(yàn)收報(bào)告、排污申報(bào)登記表、排污費(fèi)核定及繳納通知書，以及現(xiàn)場檢查歷史記錄、環(huán)境違法問題處理歷史記錄等基本環(huán)境管理信息。

(2)統(tǒng)籌安排現(xiàn)場執(zhí)法需要的調(diào)查取證裝備、交通設(shè)備。

2.2 監(jiān)察程序

根據(jù)收集的基本資料和數(shù)據(jù)，因地制宜，制定監(jiān)察方案，確定監(jiān)察重點(diǎn)、步驟、路線。必要時，可聯(lián)系專家或其他部門配合檢查。

2.3 重點(diǎn)監(jiān)察內(nèi)容

(1)污染物是否達(dá)標(biāo)排放。水污染物重點(diǎn)監(jiān)察重金屬濃度;大氣污染物重點(diǎn)監(jiān)察SO2，煙塵和重金屬(鉛、砷等);危險固廢安全處置情況。

(2)環(huán)境風(fēng)險應(yīng)急預(yù)案與應(yīng)急措施是否到位。

(3)企業(yè)選址、產(chǎn)業(yè)政策是否符合相關(guān)政策，綜合性環(huán)境管理制度是否健全。

3 現(xiàn)場監(jiān)察方法

3.1 資料檢查

(1)檢查資料的完備性:需要檢查的資料內(nèi)容視各監(jiān)察要點(diǎn)的不同而不同。

(2)檢查資料內(nèi)容:與相關(guān)法律法規(guī)相比較。

(3)檢查資料的真實(shí)性:根據(jù)不同資料在時間和工況上的一致性進(jìn)行判斷。

3.2 現(xiàn)場檢查

根據(jù)所收集資料在現(xiàn)場對企業(yè)生產(chǎn)車間、公共工程設(shè)施進(jìn)行觀察，主要檢查工藝設(shè)備銘牌參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)、在線監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行情況等，對可能存在環(huán)境違法行為的關(guān)鍵設(shè)備、場所、物品，應(yīng)拍照取證。

3.3 現(xiàn)場測算

現(xiàn)場測算的方法主要包括便攜式儀器測量法、在線監(jiān)測法、物料衡算法，測算內(nèi)容主要是銅冶煉行業(yè)生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)重點(diǎn)工序廢氣污染物排放及污水處理站排口污染物濃度，具體測算內(nèi)容視各監(jiān)察要點(diǎn)而不同。

(1)便攜式儀器測量法:主要是指使用便攜式水質(zhì)分析儀測定污水處理站排口污染物濃度。

(2)在線監(jiān)測數(shù)據(jù):檢測企業(yè)在線監(jiān)測系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，調(diào)取最近一個月的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。

(3)物料衡算法:在不具備快速測定污染物排放情況時，可根據(jù)收集的企業(yè)原輔料、產(chǎn)品的分析數(shù)據(jù)，根據(jù)元素在生產(chǎn)過程的走向，推算各污染源污染物排放濃度。

3.4 現(xiàn)場訪談

(1)與企業(yè)內(nèi)部人員訪談:與車間工人進(jìn)行隨機(jī)性的訪談，了解企業(yè)生產(chǎn)概況，尋找企業(yè)環(huán)境違法行為線索。

(2)與周邊居民訪談:走訪企業(yè)周邊居民，核實(shí)企業(yè)提供信息的真實(shí)性，了解企業(yè)長期運(yùn)行過程中是否對附近居民帶來廢水、廢氣、噪聲、固廢等方面的污染。對居民提出的意見進(jìn)行判斷篩選后，反饋于監(jiān)察報(bào)告中。

4 現(xiàn)場監(jiān)察要點(diǎn)

4.1 產(chǎn)業(yè)政策監(jiān)察技術(shù)要點(diǎn)

4.1.1 環(huán)境敏感區(qū)判斷

在國家法律、法規(guī)、行政規(guī)章及規(guī)劃確定或縣級以上人民政府批準(zhǔn)的需要特殊保護(hù)的地區(qū)及對環(huán)境質(zhì)量要求高的區(qū)域，周邊1 km內(nèi)不得新建銅冶煉企業(yè)及生產(chǎn)裝備［6］，大中城市近郊10萬 t以下粗銅冶煉生產(chǎn)線通過轉(zhuǎn)停產(chǎn)方式逐步退出。

4.1.2 衛(wèi)生防護(hù)距離要求

符合已審批的環(huán)境影響報(bào)告書文件的規(guī)定要求。

4.1.3 環(huán)評制度執(zhí)行

(1)新建、改建和擴(kuò)建銅冶煉生產(chǎn)企業(yè)，應(yīng)進(jìn)行環(huán)境影響評價，環(huán)評審批手續(xù)齊全。

(2)項(xiàng)目的性質(zhì)、規(guī)模、地點(diǎn)、采用的生產(chǎn)工藝或者防治污染的措施等應(yīng)與環(huán)境影響評價文件或環(huán)評審批文件一致。

(3)從2009年3月1日起，新建和擴(kuò)建銅冶煉建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評價文件全部由環(huán)境保護(hù)部直接審批。

(4)“三同時”制度執(zhí)行

污染防治設(shè)施和生態(tài)保護(hù)措施嚴(yán)格按照環(huán)評審批文件要求與主體工程同時設(shè)計(jì)、同時施工、同時投產(chǎn)使用。

(5)試生產(chǎn)管理

需要進(jìn)行試生產(chǎn)的建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)按規(guī)定向環(huán)境保護(hù)主管部門提交試生產(chǎn)申請，并得到環(huán)境保護(hù)主管部門同意。試生產(chǎn)時間不得超過3個月。經(jīng)有審批權(quán)的環(huán)境保護(hù)主管部門批準(zhǔn)，試生產(chǎn)的期限最長不超過1年。

(6)淘汰現(xiàn)有全部在用鼓風(fēng)爐、電爐、反射爐煉銅工藝及設(shè)備，嚴(yán)格落實(shí)淘汰單條5萬 t以下粗銅冶煉生產(chǎn)線。

4.2 生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)察技術(shù)要點(diǎn)

監(jiān)察內(nèi)容主要指生產(chǎn)工藝和主要設(shè)備，包括備料區(qū)、熔煉區(qū)、電解區(qū)和制酸區(qū)。

4.2.1 備料區(qū)

銅冶煉企業(yè)備料區(qū)一般設(shè)置有精礦庫、配料工序、干燥工序、粉煤制備等生產(chǎn)工序，備料工序應(yīng)考慮精礦運(yùn)輸車輛在廠區(qū)通行路徑短捷、車輛裝卸運(yùn)輸作業(yè)高效以及避免與車間運(yùn)輸作業(yè)產(chǎn)生交叉干擾等要求。

(1)精礦庫

檢查精礦堆存方式。精礦庫料堆一般為半地下式，精礦庫容積應(yīng)滿足15～30天的精礦用量。膠帶運(yùn)輸機(jī)受料點(diǎn)及混合精礦篩分應(yīng)設(shè)置密閉罩抽風(fēng)，并選用袋式除塵器凈化回收后排放。

(2)配料工序

混合精礦應(yīng)自動配比后通過膠帶運(yùn)輸機(jī)送至蒸汽干燥系統(tǒng)。配料倉頂、膠帶運(yùn)輸機(jī)受料點(diǎn)及配料倉下給料機(jī)卸料處、轉(zhuǎn)運(yùn)站膠帶運(yùn)輸機(jī)受料點(diǎn)等應(yīng)設(shè)置密閉罩抽風(fēng)，并選用袋式除塵器凈化回收后排放。

(3)干燥工序

檢查銅精礦干燥方式。目前國內(nèi)多采用間接干燥方式［7］，干燥機(jī)產(chǎn)出的煙氣應(yīng)配有收塵系統(tǒng)，目前銅冶煉企業(yè)多采用袋式收塵裝置。

(4)粉煤制備

檢查原煤堆場應(yīng)建有煤棚并配置有降塵措施。原煤至原煤倉的運(yùn)輸方式，目前國內(nèi)多采用皮帶運(yùn)輸機(jī)，產(chǎn)生的揚(yáng)塵較小。檢查粉煤制備方式，中間粉倉式較直接吹入式爆炸危險性大，但工作可靠性高。粉煤應(yīng)采用氣流輸送送至陽極爐。

4.2.2 熔煉區(qū)

銅冶煉企業(yè)熔煉區(qū)一般包括熔煉工序、吹煉工序、火法精煉工序、煙氣脫硫系統(tǒng)、渣處理系統(tǒng)等。

(1)熔煉工序

檢查熔煉工藝。反射爐、電爐、鼓風(fēng)爐熔煉工藝為淘汰工藝［8］。熔煉煙氣需經(jīng)余熱鍋爐和電收塵器收塵后送制酸工序。熔煉爐的渣包箱、出銅口、出渣口均應(yīng)設(shè)置集煙罩，收集的煙氣送環(huán)境集煙系統(tǒng)進(jìn)行脫硫處理。

(2)吹煉工序

檢查吹煉工藝。目前國內(nèi)銅冶煉企業(yè)大多采用PS轉(zhuǎn)爐［9］，該技術(shù)為間斷操作、煙氣量波動大、爐口漏風(fēng)及SO2煙氣泄漏嚴(yán)重，閃速連續(xù)吹煉、氧氣頂吹浸沒噴槍連續(xù)吹煉、側(cè)吹連續(xù)吹煉、三菱連續(xù)吹煉等對環(huán)境的污染較?。?0-11］。吹煉爐的上部、兩側(cè)應(yīng)設(shè)置集煙罩，收集的煙氣送環(huán)境集煙系統(tǒng)進(jìn)行脫硫處理。

(3)火法精煉工序

檢查火法精煉工藝。傾動爐在氧化還原過程中爐門緊閉，煙氣不易外泄，環(huán)保效果好;反射爐由于密封性差，環(huán)保效果最差。目前國內(nèi)大型銅冶煉企業(yè)大多采用回轉(zhuǎn)式陽極爐［12］。陽極爐煙氣一般經(jīng)余熱鍋爐回收余熱后再經(jīng)空氣冷卻器進(jìn)一步降溫，然后送袋式收塵器除塵后匯入環(huán)境集煙脫硫系統(tǒng)，其中余熱鍋爐收集的煙塵含銅較高，返回系統(tǒng)。陽極爐放料口逸出的煙氣應(yīng)由集煙罩收集后與加料、倒渣、澆注等過程收集的煙氣一并送環(huán)境集煙系統(tǒng)進(jìn)行脫硫處理。

(4)煙氣脫硫系統(tǒng)

檢查脫硫方式、脫硫劑種類;檢查是否有硫回收系統(tǒng)或脫硫副產(chǎn)物的處理處置措施。銅冶煉污染防治最佳可行技術(shù)指南(試行)推薦的最佳可行脫硫技術(shù)為石灰/石灰石-石膏法煙氣脫硫技術(shù)、金屬氧化物吸收煙氣脫硫技術(shù)、有機(jī)溶液循環(huán)吸收煙氣脫硫技術(shù)。

(5)銅渣處理系統(tǒng)

檢查銅渣處理方式?；鸱ㄘ毣幚磴~渣［13］應(yīng)考慮煙氣的處理，可將該部分煙氣匯入熔煉、吹煉混煙器混合后進(jìn)電除塵器除塵再進(jìn)制酸系統(tǒng)，也可將該部分煙氣收塵后送脫硫系統(tǒng)，具體情況視煙氣中的SO2濃度而定;貧化渣水淬后可作為建筑材料外售［14］。采用渣選礦工藝，應(yīng)關(guān)注廢水的走向(產(chǎn)生源及處理措施)，選礦補(bǔ)充水應(yīng)首先考慮利用污水處理站出水;同時應(yīng)對銅渣破碎過程產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行收集處理后排放。濕法浸出應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注堆場的防滲措施及廢水處理措施。

4.2.3 電解區(qū)

(1)電解工段

檢查電解精煉工藝。永久陰極法電流密度高、極距小，陰極周期短、產(chǎn)品質(zhì)量高，殘極率低，蒸汽耗量低［15］。電解工段應(yīng)配備有硫酸霧的收集與處理裝置，一般采用堿液中和處理。電解車間底部應(yīng)建有足夠容量的事故集液池，收集后返回生產(chǎn)系統(tǒng)。

(2)凈液工段

凈液工段應(yīng)配備有硫酸霧的收集與處理裝置，一般采用堿液中和處理。凈液工段內(nèi)部應(yīng)建有足夠容量的事故集液池，收集后返回生產(chǎn)系統(tǒng)。凈液工段脫銅電解過程會產(chǎn)生砷化氫有毒氣體，需保證車間的良好通風(fēng)環(huán)境。凈液工段產(chǎn)生的粗硫酸鎳或黑銅粉應(yīng)堆存于臨時堆場。

4.2.4 制酸區(qū)

(1)制酸系統(tǒng)

檢查制酸系統(tǒng)制酸工藝。煙氣制酸須采用稀酸洗凈化、雙轉(zhuǎn)雙吸工藝，嚴(yán)禁采用熱濃酸洗工藝。制酸尾氣應(yīng)經(jīng)脫硫處理后排放。

(2)污酸處理站

硫酸車間應(yīng)配置有污酸處理站，檢查污酸處理工藝。單純采用傳統(tǒng)石灰中和法處理出水一般無法滿足排放標(biāo)準(zhǔn);硫化法+石灰中和法處理工藝應(yīng)設(shè)置有硫化氫吸收塔，經(jīng)堿液吸收后排放;污酸處理站產(chǎn)生的砷渣、鉛渣應(yīng)堆存于臨時渣場，定期委托有危險廢物處置資質(zhì)和能力的單位處理，也可堆存于危險廢物渣庫，臨時堆場和永久危險廢物渣庫應(yīng)嚴(yán)格按照GB 18597—2001《危險廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)》的要求建造［16］。

(3)污水處理站

檢查酸性廢水處理工藝。目前國內(nèi)銅冶煉企業(yè)多采用石灰中和處理工藝或石灰-鐵鹽處理工藝，污水處理站產(chǎn)生的中和渣應(yīng)堆存于臨時渣場，定期委托有危險廢物處置資質(zhì)和能力的單位處理，也可堆存于危險廢物渣庫，臨時堆場和永久危險廢物渣庫應(yīng)嚴(yán)格按照GB 18597—2001的要求建造。

(4)初期雨水收集系統(tǒng)

電解區(qū)和熔煉區(qū)應(yīng)設(shè)置初期雨水收集系統(tǒng)，收集前15 mm降雨，收集的雨水送污水處理站處理。

4.3 環(huán)境風(fēng)險監(jiān)察技術(shù)要點(diǎn)

4.3.1 SO2泄漏

配備自動化管理系統(tǒng)及監(jiān)控裝置，監(jiān)測和控制煙氣在設(shè)備中的運(yùn)行，一旦發(fā)生管線泄漏，監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)在15～20 s內(nèi)會作出反應(yīng)，關(guān)閉應(yīng)急閥，隔絕生產(chǎn)裝置以及制酸系統(tǒng)同煙氣輸送管線的聯(lián)系，以利于減少煙氣的泄漏并及時檢修。

4.3.2 硫酸輸送及儲罐的防范

硫酸由制酸車間通過輸送管線輸送至酸庫，應(yīng)加強(qiáng)對輸送管線的定期檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時排查、修復(fù)，解決潛在的風(fēng)險隱患，確保管道的安全性。硫酸儲罐區(qū)應(yīng)設(shè)置事故應(yīng)急池，硫酸發(fā)生泄漏事故時，溢漏量較大時可緊急排入應(yīng)急池處理。

4.3.3 重金屬及石油類污染物非正常排放

應(yīng)考慮停電、檢修、故障停車或由于污水處理系統(tǒng)泵機(jī)出現(xiàn)短時故障而致使系統(tǒng)無法正常處理污水時的事故排放，以及由于各車間因事故而造成的排水。在電解車間底部和凈液車間內(nèi)部建有足夠容量的事故集液池，收集后返回生產(chǎn)系統(tǒng);在成品酸罐區(qū)內(nèi)設(shè)置圍堰及收集池，回收事故狀態(tài)漏酸，事故排水都進(jìn)入污水處理站進(jìn)一步處理回用;事故水池要求防滲、防腐。

5 結(jié)語

環(huán)境管理和環(huán)境監(jiān)察工作是防治環(huán)境污染的源頭，在環(huán)境保護(hù)工作中占有重要地位，現(xiàn)場監(jiān)察中如發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時采樣監(jiān)測，指導(dǎo)企業(yè)制定切實(shí)可行的整治方案，盡快消除環(huán)境污染隱患，確保環(huán)境安全，也有助于提升我國銅冶煉行業(yè)的清潔生產(chǎn)水平。

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