火法銅冶煉污染物排放情景分析

楊理強(qiáng)

摘 要：清潔生產(chǎn)是近幾年來(lái)我國(guó)一直倡導(dǎo)的銅產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)，文章對(duì)火法銅冶煉工藝進(jìn)行合理分析，以達(dá)到妥善解決該工藝能源消耗過(guò)大與溫室效應(yīng)等方面的問(wèn)題。而情景分析法是公認(rèn)的高效率分析手段，使用其對(duì)火法銅冶煉污染排放情況進(jìn)行分析，能夠達(dá)到對(duì)該工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行科學(xué)管理的目的，值得人們對(duì)其使用方式進(jìn)行深入探究。

關(guān)鍵詞：污染物 火法煉銅 銅冶煉 情景分析

中圖分類(lèi)號(hào)：X75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）04（a）-0114-02

我國(guó)銅冶煉主要以火法煉銅工藝為主，雖然這種工藝能夠保證銅冶煉的數(shù)量以及質(zhì)量，但卻會(huì)在冶煉過(guò)程中產(chǎn)生一定的污染物。為了實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的目標(biāo)，業(yè)內(nèi)人士開(kāi)始對(duì)火法煉銅工藝進(jìn)行調(diào)整與完善，運(yùn)用情景分析的方式，對(duì)該工藝污染排放量進(jìn)行了分析，以求能夠制定出更加合理的生產(chǎn)方案，從而為該行業(yè)的環(huán)境管理決策提供強(qiáng)有力的支持。

1 情景分析

所謂“情景分析”是一種在建立在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)以及產(chǎn)業(yè)等演變假設(shè)基礎(chǔ)之上的，利用對(duì)未來(lái)進(jìn)行科學(xué)描述與推理的方式，設(shè)計(jì)出未來(lái)的多種可能策略[1]。這是一種制定發(fā)展戰(zhàn)略與對(duì)策的有效途徑，在多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。

由于火法銅冶煉在冶煉過(guò)程中不僅會(huì)消耗大量能源，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一定量的污染，對(duì)環(huán)境已經(jīng)造成了影響，因此銅冶煉生產(chǎn)減排已經(jīng)成為了現(xiàn)代各界人士極為關(guān)注的問(wèn)題。而運(yùn)用情景分析的方式，可以根據(jù)對(duì)該產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)污染分析的結(jié)果，制定出更加合理的行業(yè)環(huán)境管理決策，從而為該行業(yè)的綠色化發(fā)展以及健康化發(fā)展提供可靠保障。

2 火法銅冶煉

2.1 概述

在我國(guó)古代文獻(xiàn)中，很早就有關(guān)于火法煉銅的記載。而且通過(guò)考古學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，按照礦石冶煉能力以及礦石品味等因素的差異，古代各地在具體使用火法煉銅方式時(shí)，都會(huì)使用相應(yīng)的冶煉手段。這些手段主要分為3類(lèi)：一類(lèi)，對(duì)氧化礦石進(jìn)行處理，將其還原熔煉為銅；一類(lèi)，對(duì)硫化礦石進(jìn)行焙燒處理，將其還原成銅；另一類(lèi)，對(duì)硫化礦石進(jìn)行焙燒脫硫處理，并根據(jù)銅純度標(biāo)準(zhǔn)，熔煉出多重標(biāo)準(zhǔn)純度的“冰銅”，進(jìn)而通過(guò)進(jìn)一步加工，將其還原為銅[2]。

隨著火法煉銅工藝的不斷精煉，該項(xiàng)技術(shù)一直處于精進(jìn)之中，并在我國(guó)冶金史上始終保持著不可替代的位置，是古代工匠先輩的偉大結(jié)晶，為現(xiàn)代冶金技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，起到了極為重要的作用。

2.2 污染物產(chǎn)生

火法煉銅工藝發(fā)展至今，仍然是銅冶煉的主要技術(shù)，國(guó)內(nèi)超過(guò)90%的銅都是通過(guò)這種手法冶煉而成的。目前，主要的冶煉銅產(chǎn)品主要為電解銅與粗銅，也有一些企業(yè)會(huì)生產(chǎn)銅锍與陽(yáng)極銅等產(chǎn)品[3]。

由于在有色冶煉工藝中，火法煉銅的手段相對(duì)較為豐富，且這些工藝會(huì)因?yàn)榧夹g(shù)特點(diǎn)以及技術(shù)能力等因素產(chǎn)生不同的污染物質(zhì)，同時(shí)這些污染物質(zhì)的產(chǎn)生強(qiáng)度也有所不同。目前火法銅冶煉最為突出的環(huán)境污染主要有重金屬污染以及SO2污染兩種。其中重金屬多分布于廢渣、廢水以及煙氣之中，而SO2多集中在煙氣之內(nèi)。

2.3 污染物排放強(qiáng)度

通過(guò)對(duì)火法銅冶煉工藝技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，該工藝產(chǎn)生污染物的工序主要有火法精煉熔煉以及吹煉3種，且其中以熔煉工序的污染問(wèn)題最為嚴(yán)重[4]。按照現(xiàn)代工藝技術(shù)，熔煉技術(shù)中的熔池爐、鼓風(fēng)爐以及閃速爐山東工藝的污染物產(chǎn)生強(qiáng)度并不相同。相關(guān)人員會(huì)根據(jù)SO2、廢水以及冶煉渣等污染標(biāo)準(zhǔn)，以單位產(chǎn)品“平均產(chǎn)排污強(qiáng)度”為參考，計(jì)算該工藝污染物產(chǎn)生強(qiáng)度值。

3 情景分析

完成產(chǎn)排污強(qiáng)度計(jì)算之后，筆者將以2009年作為情景基準(zhǔn)，以2017作為情景年，做出該年度國(guó)內(nèi)電解銅總產(chǎn)量將達(dá)到500萬(wàn)噸的假設(shè)，設(shè)定火法銅冶煉工資技術(shù)比例會(huì)不斷加大，對(duì)多種情景污染物排放量與產(chǎn)生量進(jìn)行全面分析。

3.1 情景設(shè)定

3.1.1 情景一

這一方案的目標(biāo)相對(duì)較低，假設(shè)為到2020年，熔煉技術(shù)結(jié)構(gòu)還是無(wú)法達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，且沒(méi)有存在有利的客觀條件。這時(shí)的工藝不僅沒(méi)有貫徹新的政策，而且部分落后工藝仍然有所保留。同時(shí)一些小型冶煉工廠仍然存在，這些工廠不僅工藝水平相對(duì)較低，且會(huì)產(chǎn)生大量的污染物。

3.1.2 情景二

在這一情景中，設(shè)定新出政策以及將要出臺(tái)的政策都能夠順利實(shí)施，且落實(shí)質(zhì)量相對(duì)較高，銅冶煉產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向較為理想，該產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)工藝以及規(guī)模都得到了合理的調(diào)整，技術(shù)水平得到了顯著的提升。

3.1.3 情景三

這一情景與情景二基本相同，在這一情境中各項(xiàng)政策也被認(rèn)定為是順利落實(shí)的，不僅客觀條件以及其與較為理想，而且該工藝也處于較高水平，行業(yè)發(fā)展已經(jīng)遠(yuǎn)超預(yù)期值。

3.2 情景分析

3.2.1 分析一

按照目前我國(guó)銅冶煉行業(yè)的管理與發(fā)展而言，情景一出現(xiàn)的可能性相對(duì)較低，情景二和情景上更加符合我國(guó)國(guó)情。而這兩個(gè)情景最重要的差別，便是2020年時(shí)兩種熔煉技術(shù)結(jié)構(gòu)之間的比例值。

在情景二之中，熔池熔煉的發(fā)展速度相對(duì)較快，與閃速熔煉相比，其推廣范圍相對(duì)較大；而在情景三內(nèi)，閃速熔煉的發(fā)展得到了大力支持，發(fā)展速度與推廣速度相對(duì)較快，熔池熔煉發(fā)展速度無(wú)法與其相比。

3.2.2 分析二

銅冶煉行業(yè)清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)正在制定與完善之中，而且在各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的督促之下，各冶煉企業(yè)都會(huì)不斷對(duì)自身的生產(chǎn)清潔度進(jìn)行提升。在這種趨勢(shì)之下，工藝技術(shù)結(jié)構(gòu)會(huì)再次得到優(yōu)化，污染物排放強(qiáng)度也會(huì)出現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢(shì)，總體的污染排放量會(huì)進(jìn)一步降低。

3.2.3 分析三

通過(guò)對(duì)多種熔煉工藝的分析發(fā)現(xiàn)，如果對(duì)傳統(tǒng)熔煉工藝進(jìn)行調(diào)整，可以最大限度降低冶煉過(guò)程中的能源消耗量以及污染物排放量，可以有效降低全球變暖潛值數(shù)值。根據(jù)情景二與現(xiàn)實(shí)發(fā)展情況的對(duì)比來(lái)看，只要對(duì)鼓風(fēng)爐比例數(shù)值進(jìn)行降低，銅生產(chǎn)過(guò)程中的能源使用量就能夠得到有效控制，而相應(yīng)的全球變暖潛值數(shù)值也會(huì)隨之降低，差異值相對(duì)較大。因此可以分析出，使用鼓風(fēng)熔煉的火法銅冶煉技術(shù)產(chǎn)生的環(huán)境影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他兩種，是環(huán)境管理的關(guān)鍵所在，應(yīng)通過(guò)淘汰這一環(huán)節(jié)的方式，切實(shí)提高整體工藝流程的清潔度，降低其對(duì)生態(tài)環(huán)境所產(chǎn)生的影響。

由于情景二與情景三都屬于低能耗、低排放，與未來(lái)銅產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)完全相符，因兩種方案的可行性都相對(duì)較高。但因?yàn)閮煞N方案的差異，各界對(duì)兩者的評(píng)價(jià)也有所不同，鑒于閃速熔煉產(chǎn)生的影響相對(duì)較低，因此情景三的開(kāi)展效果會(huì)更加理想。但因?yàn)楦鞣N熔煉技術(shù)都有些自身的獨(dú)特性與不可取代性，所以閃速熔煉技術(shù)不能完全取代其他所有的技術(shù)，需要按照冶煉實(shí)情對(duì)技術(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)調(diào)整與設(shè)計(jì)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)該文對(duì)火法銅冶煉以及情景分析法等相關(guān)內(nèi)容的論述，利用情景分析手段對(duì)該工藝的污染排放情況進(jìn)行了準(zhǔn)確的分析。為了保證該工藝的節(jié)能性與綠色性，相關(guān)人員必須要對(duì)該工藝結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷優(yōu)化，對(duì)冶煉渣以及相應(yīng)的污染物進(jìn)行合理處理，從源頭降低污染物排放量，從而使清潔生產(chǎn)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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[3] 陳淑萍，伍贈(zèng)玲，藍(lán)碧波，等.火法煉銅技術(shù)綜述[J].銅業(yè)工程，2010（4）：44-49.

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