銅冶煉廢氣超低排放治理

卓?jī)€進(jìn)

摘要：中原黃金冶煉廠銅冶煉廢氣量大、成分復(fù)雜、波動(dòng)大，極端條件下會(huì)出現(xiàn)環(huán)保指標(biāo)異常，即顆粒物、SO 2濃度超標(biāo)，不符合日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。針對(duì)銅冶煉廢氣特點(diǎn)、廢氣治理工藝及現(xiàn)狀，通過(guò)增加堿液噴淋塔、電除霧器、塔電一體化高效組合塔等環(huán)保設(shè)備，對(duì)環(huán)保煙氣進(jìn)一步脫硫、除塵，處理后環(huán)保尾氣排放濃度顆粒物<10 mg/m3，SO 2 <50 mg/m3，滿足河南省超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求，每年可節(jié)約環(huán)保稅90余萬(wàn)元，并可回收煙氣中有價(jià)礦塵，環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。

關(guān)鍵詞：銅冶煉廢氣;環(huán)集煙氣;制酸尾氣;超低排放;堿液噴淋塔;電除霧器

中圖分類號(hào)：X756文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：1001-1277（2021）07-0086-03doi：10.11792/hj20210718

引 言

近年來(lái)，隨著大氣污染問題日趨嚴(yán)重，國(guó)家對(duì)大氣污染物排放要求日益嚴(yán)格，各省市和地區(qū)都將大氣污染防治工作作為重要的民生工程，政府也在不斷推出環(huán)保法令與新的排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)企業(yè)的環(huán)保主體責(zé)任提出了更為嚴(yán)格的要求，環(huán)境行政處罰力度也在不斷強(qiáng)化，迫使企業(yè)加大環(huán)保投入，降低排放標(biāo)準(zhǔn)。河南省為強(qiáng)化工業(yè)污染治理，實(shí)施工業(yè)爐窯深度治理，出臺(tái)了《河南省2019年工業(yè)爐窯污染治理方案》，有色冶煉企業(yè)于2019年底前完成提標(biāo)治理，工業(yè)煙氣中顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10 mg/m3、50 mg/m3、100 mg/m3。

河南中原黃金冶煉廠有限責(zé)任公司（下稱“中原黃金冶煉廠”）積極響應(yīng)國(guó)家環(huán)保政策，先后加大環(huán)保設(shè)施升級(jí)改造力度，以制酸環(huán)集煙氣和制酸尾氣為研究對(duì)象，進(jìn)行脫硫除塵超低排放改造，開創(chuàng)性采用離子液脫硫與電除霧法相結(jié)合技術(shù)、堿液噴淋塔和電除霧器組合塔電一體技術(shù)，對(duì)銅冶煉廢氣進(jìn)行深度治理，處理后環(huán)保尾氣滿足河南省超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求，并順利實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。

1 銅冶煉廢氣特點(diǎn)

中原黃金冶煉廠為國(guó)內(nèi)大型銅冶煉企業(yè)，采用中國(guó)自主研發(fā)的具有世界先進(jìn)水平的富氧底吹造锍捕金技術(shù)，年處理混合金銅礦150萬(wàn)t，年產(chǎn)黃金36 t，白銀300 t，電解銅35萬(wàn)t，硫酸130萬(wàn)t。在銅冶煉過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量冶煉廢氣。 其特點(diǎn)為：①煙氣量大，成分復(fù)雜。銅冶煉廢氣中含有二氧化硫、顆粒物、氮氧化物、硫酸霧、重金屬及其化合物等，危害嚴(yán)重。排放的顆粒物中砷、鋅、汞、鉛等重金屬及其化合物占比較大[1]，因此控制顆粒物排放濃度的同時(shí)也有效避免了煙氣所造成的重金屬污染。②煙氣成分波動(dòng)大。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于底吹熔煉爐和吹煉爐生產(chǎn)控制及檢修周期不一致，煙氣量會(huì)出現(xiàn)大幅波動(dòng)，煙氣成分及相關(guān)指標(biāo)隨之變化。例如：底吹熔煉爐放銅作業(yè)、系統(tǒng)開停車期間，煙氣量變化達(dá)1倍，SO 2 濃度變化高達(dá)幾十倍，煙氣溫度高，含塵量大。

2 銅冶煉廢氣治理

中原黃金冶煉廠制酸車間設(shè)1套煙氣制酸系統(tǒng)和1套環(huán)集煙氣脫硫系統(tǒng)。其中，煙氣制酸系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)處理熔煉車間冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的高濃度SO 2煙氣，處理量約20萬(wàn)m3/h，SO 2濃度約為20 %，硫酸（100 %H 2SO 4）生產(chǎn)規(guī)模為130萬(wàn)t/a。煙氣凈化采用動(dòng)力波稀酸洗滌、絕熱蒸發(fā)、稀酸冷卻移熱工藝;干燥和吸收采用一級(jí)干燥、兩級(jí)吸收、循環(huán)酸泵后冷卻、HRS低溫位熱回收工藝;轉(zhuǎn)化采用美國(guó)孟莫克高濃度煙氣預(yù)轉(zhuǎn)化、“3+2”五層轉(zhuǎn)化及“Ⅲ-Ⅰ-Ⅴ-Ⅱ”換熱工藝;制酸尾氣采用離子液脫硫工藝。

環(huán)集煙氣脫硫系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)處理熔煉、吹煉過(guò)程中的環(huán)境排煙、銅锍?；^(guò)程的排煙和精煉過(guò)程產(chǎn)生的煙氣，兼顧處理事故排煙和開車烘爐過(guò)程中產(chǎn)生的低硫煙氣。環(huán)集煙氣同樣采用動(dòng)力波洗滌除塵+離子液吸附、再生脫硫技術(shù)處理，處理量約為45萬(wàn)m3/h，SO 2濃度1 500～2 500 mg/m3，顆粒物濃度80～150 mg/m3，環(huán)集煙氣與制酸尾氣共用1個(gè)高150 m的環(huán)保煙囪排放廢氣，同時(shí)還共用1套脫附再生系統(tǒng)，產(chǎn)生的高濃度SO 2氣體返回制酸系統(tǒng)。工藝流程見圖1。

目前，中原黃金冶煉廠環(huán)保煙囪廢氣排放濃度分別為顆粒物15～20 mg/m3，SO 2 60 mg/m3（均值），NO x<100 mg/m3。其中，顆粒物及SO 2排放濃度不滿足銅冶煉廢氣超低排放要求。

2021年第7期/第42卷? 安全與環(huán)保安全與環(huán)保? 黃 金

為確保尾氣達(dá)標(biāo)排放，中原黃金冶煉廠制定了更加嚴(yán)格的環(huán)保指標(biāo)管控體系，要求環(huán)保尾氣排放濃度小時(shí)均值及瞬時(shí)值均符合超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求。但是，在實(shí)際生產(chǎn)中，銅冶煉廢氣治理過(guò)程管控面臨諸多問題，如環(huán)集煙氣在底吹放銅或陽(yáng)極爐氧化、還原等周期性生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中，以及重點(diǎn)設(shè)備突發(fā)故障、關(guān)鍵工藝指標(biāo)異常時(shí)，均會(huì)導(dǎo)致煙氣中顆粒物、SO 2濃度超標(biāo)，極端條件下會(huì)導(dǎo)致煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)瞬時(shí)指標(biāo)爆表現(xiàn)象。因此，為滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，有必要對(duì)制酸尾氣及環(huán)集煙氣進(jìn)行超低排放治理，并實(shí)現(xiàn)資源化利用。

3 銅冶煉廢氣超低排放治理

3.1 除 塵

除塵技術(shù)比較成熟且取得工業(yè)化應(yīng)用的工藝有濕法除塵（動(dòng)力波洗滌+電除霧器）、干法除塵[2]（袋式收塵/電除塵器）、干濕法除塵（袋式收塵+動(dòng)力波洗滌）等。中原黃金冶煉廠粉塵指標(biāo)較高，這主要是由銅锍?；斐傻?，且環(huán)集煙氣量較大，不宜采用洗滌法、布袋收塵法處理。因此，根據(jù)環(huán)集煙氣實(shí)際情況，采用電除霧法進(jìn)行處理。

3.2 脫 硫

國(guó)內(nèi)脫硫工藝[3]普遍采用的方法包括石灰/石灰石（電石渣）-石膏法、鈉堿法、雙堿法、活性焦吸附法、氨法、有機(jī)溶液循環(huán)吸收脫硫法等。其中，鈉堿脫硫工藝具有流程簡(jiǎn)單、占地面積小、脫硫效率高、吸收能力大、吸收劑用量小等優(yōu)點(diǎn)，且企業(yè)周邊有液堿生產(chǎn)供應(yīng)商，滿足生產(chǎn)需求。

3.3 超低排放治理改造

結(jié)合中原黃金冶煉廠生產(chǎn)實(shí)際情況，對(duì)現(xiàn)有環(huán)保生產(chǎn)設(shè)施進(jìn)行銅冶煉廢氣超低排放治理改造。在煙氣制酸系統(tǒng)末端增加1套塔電一體化高效組合塔（電除霧器+堿液噴淋裝置）脫硫除塵裝置;在環(huán)集煙氣脫硫系統(tǒng)末端增加1套鈉堿法脫硫裝置及2臺(tái)電除霧器裝置;新增裝置的脫硫率>95 %，除塵率>90 %，脫硫除塵處理后的環(huán)保尾氣經(jīng)環(huán)保煙囪排放。堿液噴淋裝置可根據(jù)需要在環(huán)保指標(biāo)異常時(shí)間斷性或連續(xù)性運(yùn)行。改造后工藝流程見圖2。

3.4 應(yīng)用效果

1）實(shí)現(xiàn)了銅冶煉廢氣的深度治理。環(huán)保尾氣顆粒物排放濃度由17.48 mg/m3降至2.42 mg/m3，SO 2排放濃度由61.52 mg/m3降至29.93 mg/m3，NO x排放濃度<100 mg/m3，滿足河南省超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求。超低排放環(huán)保尾氣指標(biāo)見表1。

2）環(huán)保尾氣超低達(dá)標(biāo)排放每年可節(jié)約環(huán)保稅94.37萬(wàn)元，具有很好的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)中原黃金冶煉廠2018年環(huán)保稅納稅統(tǒng)計(jì)，銅冶煉廢氣排放量每月平均為40 796.88×104m3，以此為基數(shù)進(jìn)行核算。其中，SO 2節(jié)約環(huán)保稅78.14萬(wàn)元，粉塵節(jié)約環(huán)保稅16.23萬(wàn)元。

3）回收有價(jià)礦塵，提高了資源回收率。銅冶煉廢氣經(jīng)電除霧器處理后，每年可回收有價(jià)塵泥100～200 t，其重返系統(tǒng)參與配料，進(jìn)行資源回收再利用。有價(jià)塵泥元素分析結(jié)果見表2。

4）系統(tǒng)開車率提高，確保生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定。在生產(chǎn)過(guò)程中，環(huán)保尾氣指標(biāo)一旦出現(xiàn)異常，會(huì)觸發(fā)紅色預(yù)警，啟動(dòng)環(huán)保應(yīng)急預(yù)案響應(yīng)，必要時(shí)需要熔煉-制酸系統(tǒng)停車處理，嚴(yán)重制約系統(tǒng)開車率。銅冶煉廢氣超低排放治理改造的實(shí)施，既保證了尾氣達(dá)標(biāo)排放，又保證了系統(tǒng)生產(chǎn)平穩(wěn)，減少了環(huán)保響應(yīng)停車處理頻次，系統(tǒng)開車率得到有效保障。

4 結(jié) 論

1）中原黃金冶煉廠在現(xiàn)有環(huán)保設(shè)施基礎(chǔ)上進(jìn)行了銅冶煉廢氣超低排放治理改造，通過(guò)對(duì)制酸尾氣增加塔電一體化高效組合塔、環(huán)集煙氣增加堿液噴淋塔+電除霧器等環(huán)保設(shè)備，對(duì)銅冶煉廢氣進(jìn)一步脫硫、除塵，實(shí)現(xiàn)了廢氣的深度治理，處理后環(huán)保尾氣排放濃度顆粒物<10 mg/m3，SO 2<50 mg/m3，滿足河南省超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

2）中原黃金冶煉廠銅冶煉廢氣超低排放治理的實(shí)施，每年可節(jié)約環(huán)保稅94.37萬(wàn)元，同時(shí)實(shí)現(xiàn)回收有價(jià)礦塵100～200 t，環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1] 明揚(yáng)，黃羽飛.我國(guó)銅冶煉廢氣治理技術(shù)研究[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2015，35（18）：230-231.

[2] 趙娜，尤翔宇.干式除塵技術(shù)在國(guó)內(nèi)有色冶煉行業(yè)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J].有色金屬科學(xué)與工程，2018，9（2）：96-102.

[3] 武春錦，呂武華，梅毅，等.濕法煙氣脫硫技術(shù)及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析[J].化工進(jìn)展，2015，34（12）：4 368-4 374.

Ultra-low emission treatment of copper smelting flue gas

Zhuo Jianjin1，2

（1.Henan Zhongyuan Gold Smelter LLC.;

2.Henan Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Gold Resources）

Abstract：A large amount of flue gas is generated in the copper smelting process in Zhongyuan Gold Smelter.The quantity of the flue gas is large，the composition is complex and varying，and in some extreme occasions，the environmental index goes wrong and the concentration of PM and SO 2 exceeds standards against the increasingly rigid environmental protection requirement.According to the characteristics，treatment processes and status quo of copper smelting flue gas，the environmental flue gas is further desulfurized，dedusted by introducing environmental equipment such as liquid caustic soda spray tower，electric demister，tower electricity integration.The treated environmental flue gas emission concentration is PM<10 mg/m3，SO 2<50 mg/m3，meeting the ultra-low emission standard of Henan Province.The treatment process can save over 0.9 million yuan environmental tax annually，and can recover valuable dust and mud from the flue gas，achieving outstanding environmental and economic benefits.

Keywords：copper smelting flue gas;environment set smoke;acid-making tail gas;ultra-low emission;spray tower;electric demister