淺談降低銅冶煉生產(chǎn)過程廢水處理成本的措施

顧 瑞，王文斌

（金隆銅業(yè)有限公司，安徽 銅陵 244021）

關(guān)健詞：銅冶煉；廢酸；廢水；新水；處理成本

1 引言

金隆銅業(yè)有限公司（以下簡稱金?。┳鳛橐患掖笮豌~冶煉企業(yè)，目前已形成陰極銅450kt/a，硫酸1200 kt/a的生產(chǎn)規(guī)模［1］，銅冶煉及冶煉煙氣制酸生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢酸、廢水。近年來，隨著環(huán)保形勢的日益嚴峻，金隆加大環(huán)保投入，對全廠進行清污分流，先后增設(shè)了路面沖洗系統(tǒng)、場面雨水收集系統(tǒng)、初期雨水處理系統(tǒng)、電化學廢水深度處理系統(tǒng)。但巨大的廢水處理量，大大增加了公司的生產(chǎn)成本。經(jīng)統(tǒng)計，2016年經(jīng)處理后外排廢水量近3500 m3/d。為減少廢水處理量，降低廢水處理成本，金隆公司積極梳理、排查生產(chǎn)流程中用水及廢水產(chǎn)生情況，通過采取工藝流程優(yōu)化、廢水合理利用等措施，在節(jié)水、降低廢水處理成本方面取得顯著成果。

2 現(xiàn)狀分析與優(yōu)化改進

梳理、排查生產(chǎn)過程中主要廢酸、廢水的來源情況及新水使用情況。主要廢水來源見表1。

表1 廢水水質(zhì)及水量情況 mg/L

2.1 優(yōu)化工藝，減少廢酸廢水量

針對主要廢水來源，通過優(yōu)化工藝控制、調(diào)整參數(shù)，逐步降低廢水產(chǎn)生量，具體措施如下：

（1）銅冶煉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煙氣含有高濃度的二氧化硫，一般用于制取硫酸。由于煙氣中含有大量的銅、砷、鉛、鋅、氟等雜質(zhì)，對硫酸產(chǎn)品品質(zhì)及制酸設(shè)備的穩(wěn)定運行產(chǎn)生影響。制酸前，需對煙氣進行洗滌凈化，保證送往制酸系統(tǒng)的煙氣中塵、氟等雜質(zhì)含量在合理的指標范圍內(nèi)［2］。在煙氣洗滌凈化過程中，SO3、銅、砷、鉛、鋅、氟等雜質(zhì)進入洗滌循環(huán)酸中，且逐漸富集，濃度不斷提高。為保證煙氣的洗滌效果，需要引出部分循環(huán)稀酸，補充部分新水，降低洗滌循環(huán)酸濃度。引出的廢酸中酸度較高，銅、砷、鉛、鋅、氟等雜質(zhì)含量較高，且受前端工序影響雜質(zhì)含量存在波動。通過循環(huán)酸成分分析指標，及時調(diào)整凈化系統(tǒng)新水補水量，控制循環(huán)酸中H2SO4、Cu、As、Zn、F的雜質(zhì)元素在一個相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)。在不影響煙氣凈化指標的前提下，逐步降低凈化系統(tǒng)新水補水量，以達到降低廢酸產(chǎn)生量的目的。通過逐步調(diào)整，煙氣凈化工序新水用量減少，廢酸引出量大大降低。同步跟蹤制酸系統(tǒng)主風機出口煙氣凈化指標無明顯變化，均在合理范圍內(nèi)［3］。

（2）銅冶煉環(huán)集脫硫系統(tǒng)及煙氣制酸尾氣脫硫系統(tǒng)均采用鎂法脫硫工藝，為保證脫硫系統(tǒng)循環(huán)液中離子濃度及水平衡［4］，環(huán)集脫硫系統(tǒng)及煙氣制酸尾氣脫硫系統(tǒng)均需引出部分循環(huán)液至廢水處理工序處理，引出循環(huán)液濃度偏低、引出量較大。通過優(yōu)化改進脫硫系統(tǒng)固液分離池底流引出管線，提高濃密機底流漿液濃度。另，在此基礎(chǔ)上逐步降低環(huán)集脫硫系統(tǒng)循環(huán)液引出量，并觀察、跟蹤降低循環(huán)液引出量，是否影響脫硫尾排指標，以及脫硫循環(huán)液是否存在亞硫酸鎂結(jié)晶現(xiàn)象。通過摸索、調(diào)整，在不影響脫硫系統(tǒng)煙氣SO2脫除效率及系統(tǒng)穩(wěn)定運行的前提下，脫硫循環(huán)液引出量大幅降低。

（3）加強生產(chǎn)過程管理，生產(chǎn)現(xiàn)場清理工作以清掃為主，極力避免使用新水進行場面沖洗、設(shè)備清理及長流水等現(xiàn)象，減少清洗廢水的產(chǎn)生。

2.2 回用部分清潔廢水，減少廢水量

根據(jù)生產(chǎn)過程中用水需求的不同，通過優(yōu)化工藝流程，合理回收部分清潔廢水，用于對用水水質(zhì)要求不高的環(huán)節(jié)。具體措施如下：

（1）制酸煙氣凈化工序稀酸循環(huán)泵軸密封水流入?yún)^(qū)域場面地坑后，混入凈化工序引出廢酸中，增加廢酸產(chǎn)生量。通過在煙氣凈化工序區(qū)域內(nèi)新增一收集地坑，收集凈化區(qū)域稀酸泵軸封水等清潔廢水，再通過泵輸送至二級動力波洗滌塔（DWII），作為凈化系統(tǒng)補水，取代部分新水，每天可節(jié)約新水用量約100m3/d；同時減少廢酸量約100m3/d。

（2）制酸干吸區(qū)域收集的場面廢水呈酸性，雜質(zhì)含量低。通過管線優(yōu)化，將該部分酸性廢水輸送至煙氣凈化工序二級動力波洗滌塔，作為凈化系統(tǒng)補水，取代部分新水。減少酸性廢水處理量的同時，達到了節(jié)約新水的目的。

（3）廢酸廢水處理過程中需添加石灰乳、硫酸亞鐵、消石灰、硫酸鋁等藥劑，藥劑的溶解消耗大量新水，增加外排廢水量。通過增設(shè)泵及管線，將中和工序出口廢水回用于硫酸亞鐵、消石灰、硫酸鋁、PAM等藥劑的溶解，減少新水用量。

2.3 優(yōu)化工藝流程及控制，降低廢水處理成本

利用現(xiàn)有廢水處理設(shè)施，根據(jù)廢水來源及性質(zhì)的不同，合理分配，采用不同的處理工藝流程，優(yōu)化后廢水處理工藝流程見圖1。

圖 1 優(yōu)化后廢水處理工藝流程

（1）廢酸原液，硫酸煙氣凈化工序引出廢酸，H2SO4濃度較高，成分復雜，Cu、As、Zn、Pb、F等有害重金屬含量較高，處理難度大，處理工藝流程長。采用經(jīng)硫化→石膏→中和→除氟→電化學的處理流程。

（2）脫硫引出液，鎂法脫硫系統(tǒng)引出循環(huán)液，呈堿性，Cu、As等重金屬含量相對較低，但Mg2+、SO3

2-離子濃度較高；與電解車間、酸庫區(qū)域所產(chǎn)生的酸性場面廢水，在中和3系統(tǒng)混合處理后，再進入電化學深度處理。

（3）場面水，指廠區(qū)各區(qū)域地坑收集水，含有少量Cu、As等重金屬。各區(qū)域地坑水泵送至3#場面水池匯集混合后，在中和4系統(tǒng)通過添加硫酸亞鐵、電石渣漿液，經(jīng)曝氣氧化、絮凝沉降，脫除其中的Cu、AS、F后，再進入電化學深度處理。

（4）廢水中和處理工藝所采用的電石渣+Fe2SO4化學沉淀法，藥劑投加很難隨水質(zhì)波動而及時調(diào)整，藥劑需過量添加。系統(tǒng)進口廢水所含重金屬濃度變化、或藥劑添加量不足，均可能導致排水波動，甚至不達標。不同來源的廢水經(jīng)過不同的工藝流程初步處理后，其中絕大部分的Cu、As、Pb等重金屬離子已被脫除，再通過電化學廢水深度處理，保證外排廢水的穩(wěn)定達標［6］。由于電化學系統(tǒng)進口廢水重金屬濃度較低，對電化學系統(tǒng)硅整流控制參數(shù)進行優(yōu)化，降低電化學廢水深度處理系統(tǒng)電耗、極板消耗。

（5）通過中和廢水處理工序廢水硫化物化驗分析數(shù)據(jù)對比，確認現(xiàn)場氧化泵氧化效果，停運部分氧化設(shè)備后，節(jié)省了大量的電耗，而且排水指標仍遠低于國家規(guī)定指標。停運運轉(zhuǎn)設(shè)備總功率約206 kW。

3 節(jié)水、降本效益測算

通過對生產(chǎn)過程廢水產(chǎn)生、新水使用情況的梳理、排查，加強操作管理，并采取一系列優(yōu)化改進措施。在節(jié)約新水用量、降低廢水處理量、降低廢水處理成本方面，取得顯著成果。

（1）對比2016年，2017年全年新水用量減少約1155000t；

（2）煙氣凈化工序廢酸引出量大幅降低，相比2017年初，每天廢酸處理量減少500m3；

（3）廢水處理工序外排廢水量大幅下降，相比2017年初，每日外排廢水量減少1500m3；

（4）電化學電耗、鐵極板消耗大幅降低，電化學廢水處理成本降低約1.5元/m3；

（5）經(jīng)濟效益測算，見表 2。

表2 經(jīng)濟效益測算（按照全年350d計算）

4 結(jié)語

針對生產(chǎn)廢水處理量大、處理成本高的現(xiàn)狀，通過對生產(chǎn)過程廢水產(chǎn)生、新水使用情況的梳理、排查，通過加強操作管理、合理分配廢水處理工藝流程、優(yōu)化工藝控制參數(shù)、回收利用清潔廢水，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用等一系列優(yōu)化改進措施，在節(jié)約新水用量、降低廢水處理量、降低廢水處理成本方面，取得顯著成果。為排水指標的穩(wěn)定達標提供了保障，環(huán)保效益顯著。