廢雜銅冶煉煙氣環(huán)保治理對(duì)策
2013-07-05 05:27:52程貴桃
程貴桃
【摘 要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)銅的需求快速增長(zhǎng)，銅再生產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但是由于廢雜銅冶煉中產(chǎn)生的煙氣直接排放，嚴(yán)重污染了周圍的生態(tài)環(huán)境。本文針對(duì)再生銅冶煉產(chǎn)生的煙氣，分析了再生銅生企業(yè)主要生產(chǎn)工藝及產(chǎn)污分析和煙氣污染治理，及今后環(huán)保技術(shù)發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】廢雜銅冶煉；煙氣排放；環(huán)保治理
1.我國(guó)廢雜銅生產(chǎn)的現(xiàn)狀
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)銅的需求快速增長(zhǎng)。中國(guó)作為全球最大的銅生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，同時(shí)也是再生銅進(jìn)口最多的國(guó)家。有數(shù)據(jù)顯示，2010年我國(guó)再生銅產(chǎn)量占銅總產(chǎn)量的比重已達(dá)38.5%，而國(guó)內(nèi)廢銅需求大，自給率低，對(duì)外進(jìn)口依賴度高。我國(guó)銅再生產(chǎn)業(yè)近幾年發(fā)展迅速，有國(guó)有大中型企業(yè)，但更多的是眾多的私營(yíng)中小企業(yè)。這就造成我國(guó)目前再生銅企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和工藝參差不齊，國(guó)有大中型企業(yè)在生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)、環(huán)保等方面都在我國(guó)銅再生行業(yè)中處領(lǐng)先位置，但是眾多的私營(yíng)中小企業(yè)依然采用較為原始的熔煉技術(shù)，環(huán)保設(shè)備基本屬于空白，廢雜銅冶煉產(chǎn)生的煙氣未經(jīng)處理就直接排放，由于煙氣中含有大量的有毒致癌物質(zhì)，不僅嚴(yán)重污染了周圍的生態(tài)環(huán)境，同時(shí)也對(duì)生產(chǎn)工人造成無(wú)法挽回的職業(yè)傷害。
2.廢雜銅生產(chǎn)的方法和產(chǎn)生煙氣的過(guò)程
2.1廢雜銅冶煉的方法
廢雜銅冶煉的方法很多，在我國(guó)多見(jiàn)兩大類： 第一類是將高質(zhì)量的廢雜銅如廢舊電纜電線經(jīng)簡(jiǎn)單的分揀和絕緣皮剝離后，直接冶煉成精銅或銅合金， 可稱作直接利用； 第二類是將質(zhì)量較差的廢雜銅先冶煉成陽(yáng)極板，然后通過(guò)電解的方法精煉成電解銅， 被稱為間接利用。
廢雜銅生產(chǎn)陽(yáng)極銅的火法工藝主要有三種：一段法，二段法和三段法。一段法是將各種雜銅按一定比例配料直接加入陽(yáng)極爐精煉成陽(yáng)極板；二段法是將雜銅加入鼓風(fēng)爐或轉(zhuǎn)爐熔煉成粗銅，粗銅再加入陽(yáng)極爐熔煉成陽(yáng)極板；三段法是將雜銅加入鼓風(fēng)爐煉成黑銅，黑銅加入轉(zhuǎn)爐煉成次粗銅，次粗銅再加入陽(yáng)極爐煉成陽(yáng)極板。
2.2廢雜銅生產(chǎn)過(guò)程中排放煙氣的環(huán)節(jié)和種類
銅再生企業(yè)的原料多為回收的廢雜銅?；厥諄?lái)的廢雜銅種類非常多，包括有金屬加工企業(yè)產(chǎn)生的邊角料和銅屑、含銅渣泥、廢電線電纜、從廢電機(jī)和廢變壓器中拆解下的銅線圈、報(bào)廢機(jī)械的銅部件、廢電子產(chǎn)品的電路板和水暖配件等。
銅再生企業(yè)存排放煙氣的環(huán)節(jié)和種類如下：
（1）預(yù)處理過(guò)程主要由廢雜銅分選、廢電纜電線絕緣的剝離采用燃燒等方法產(chǎn)生大量的顆粒物、甲苯、苯丙芘、二噁英和二氧化硫等。
（2）在熔煉過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣。這是廢銅再生企業(yè)的主要污染源，包括顆粒污染物（主要成分是金屬氧化物和非金屬氧化物）、二氧化硫等。
3.國(guó)家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策及行業(yè)發(fā)展規(guī)劃中的環(huán)保要求
《中國(guó)再生有色金屬產(chǎn)業(yè)“十二五”及中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》[1]對(duì)銅再生發(fā)展提出了相關(guān)要求：我們要加強(qiáng)環(huán)保監(jiān)管和治理。對(duì)再生有色金屬?gòu)?fù)雜物料拆解預(yù)處理、熔煉、加工及“三廢”處理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)加強(qiáng)崗位和技能培訓(xùn)，推行持證上崗制度。熔煉加工企業(yè)“三廢”必須達(dá)標(biāo)排放。在加工園區(qū)和交易市場(chǎng)內(nèi)建立“三廢”實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，加強(qiáng)安全、勞動(dòng)保護(hù)和環(huán)保設(shè)施建設(shè)，實(shí)現(xiàn)污染物集中處理。建立從回收、拆解、熔煉到深加工的產(chǎn)業(yè)鏈體系，發(fā)揮產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)，推動(dòng)再生有色金屬加工利用規(guī)模不斷擴(kuò)大。
隨著中東部地區(qū)持續(xù)被霧霾籠罩，多地PM2.5指數(shù)“爆表”，全國(guó)兩會(huì)期間環(huán)境問(wèn)題成為代表委員熱議的話題，建議、議案、提案的焦點(diǎn)。這更說(shuō)明環(huán)境問(wèn)題的嚴(yán)重性和迫切性，今后在再生銅冶煉方面必須優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步、強(qiáng)化管理監(jiān)督、完善政策機(jī)制。
4.廢銅再生企業(yè)煙氣污染治理
作為廢銅再生企業(yè)，產(chǎn)生的主要污染物有煙氣（熔煉產(chǎn)生二氧化硫和固體可吸入顆粒為主），熔煉煙氣中的主要污染物具有溫度高、顆粒大、易截留、污染物組分變化大的特點(diǎn)。
大型國(guó)有再生銅生產(chǎn)企業(yè)在原材料處理環(huán)節(jié)對(duì)廢雜銅進(jìn)行處理，廢舊電線電纜的外包絕緣材料采用機(jī)械法、化學(xué)法、高溫法、靜電法和低溫冷凍法這樣的工藝減少了由于燃燒絕緣層產(chǎn)生的等大量的顆粒物、甲苯、苯丙芘和二氧化硫等，同時(shí)也杜絕了有機(jī)物進(jìn)入熔煉爐，很好的解決了二噁英污染問(wèn)題，而在廢氣處理上選用通用、成熟、簡(jiǎn)便并能夠滿足上述要求的重力冷卻沉降、旋風(fēng)除塵加脈沖布袋除塵組合工藝。重力冷卻沉降與旋風(fēng)除塵主要是對(duì)廢氣進(jìn)行冷卻且去除廢氣中的大顆粒污染物，消除廢氣中的不良因素。
干法袋式除塵是利用纖維編制物制作的袋式過(guò)濾元件來(lái)捕集含塵氣體中固體顆粒物的除塵裝置。其作用原理是塵粒在繞過(guò)濾布纖維時(shí)因慣性力作用與纖維碰撞而被攔截。細(xì)微的塵粒（粒徑為1微米或更?。﹦t受氣體分子沖擊（布朗運(yùn)動(dòng)）不斷改變著運(yùn)動(dòng)方向，由于纖維間的空隙小于氣體分子布朗運(yùn)動(dòng)的自由路徑，塵粒便與纖維碰撞接觸而被分離出來(lái)。這種基于過(guò)濾原理的方式?jīng)Q定了它不受粉塵粒徑和鍋爐負(fù)荷變化的限制，從布袋收塵器出來(lái)的煙氣含塵濃度可降至50mg/m3以下，是目前最先進(jìn)且應(yīng)用廣泛的除塵技術(shù)。
二氧化硫是再生銅冶煉過(guò)程中煙氣的主要成分，對(duì)于二氧化硫的處理目前最為常見(jiàn)的是通過(guò)堿液噴淋吸收二氧化硫的方法。
濕式堿法脫硫主體設(shè)備為空塔型脫硫塔，是利用噴嘴產(chǎn)生的連續(xù)液滴與旋流煙氣產(chǎn)生高效率氣液對(duì)向接觸，通過(guò)氣液兩相的傳質(zhì)、湍流、吸收；化學(xué)反應(yīng)， 從而將煙氣中的SO2和SO3固定于穩(wěn)定的硫酸鹽中。吸收劑采用氫氧化鈉（NaOH） 堿性溶液，與煙氣中SO2反應(yīng)生成亞硫酸鈉（Na2SO3）和硫酸鈉（Na2SO4），然后利用脫水設(shè)備進(jìn)行固液分離。由于氫氧化鈉（NaOH）具有活性強(qiáng)，耗量低的特點(diǎn)，脫硫塔所配套輔助系統(tǒng)水耗、電耗和一次投資費(fèi)用具有很好的經(jīng)濟(jì)性，而且藥液制備工藝較為簡(jiǎn)單。
脫硫化學(xué)反應(yīng)機(jī)理如下：
SO+HO→HSO
HSO+2NaOH→NaSO↓+ 2HO
2NaSO+O→2NaSO（少量）
我國(guó)某廠在廢雜銅冶煉中的煙氣環(huán)保治理流程簡(jiǎn)圖：
圖1 煙氣處理工藝流程簡(jiǎn)圖
經(jīng)環(huán)保治理后的煙氣含塵濃度及SO2濃度變化見(jiàn)表1。
經(jīng)環(huán)保處理后的煙氣完全達(dá)到《銅、鈷、鎳工業(yè)污染源排放標(biāo)準(zhǔn)（GB25467-2010）》要求（有色金屬熔煉爐SO2排放濃度400mg/m3，煙塵排放濃度80mg/m3）。
5.結(jié)束語(yǔ)
近年來(lái)，隨著社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，我國(guó)政府加大了對(duì)廢銅再生企業(yè)扶持力度，逐年加大環(huán)保投入，環(huán)保工作取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，隨著再生銅產(chǎn)業(yè)“十二五”規(guī)劃的出臺(tái)，必將有力促進(jìn)廢銅再生產(chǎn)業(yè)技術(shù)裝備和污染治理技術(shù)的進(jìn)步，改變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)粗放的模式，落實(shí)綠色發(fā)展，促進(jìn)人與自然的和諧發(fā)展。
【參考文獻(xiàn)】
[1]中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)再生金屬分會(huì)“中國(guó)再生有色金屬產(chǎn)業(yè)‘十二五及中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃”.
[2]劉天齊，黃小林，邢連壁等.三廢處理工程技術(shù)手冊(cè)（第1版）.廢氣卷化學(xué)工業(yè)出版社，1999，5：164-171.
[3]環(huán)境保護(hù)技術(shù)文件.銅冶煉污染防治最佳可行技術(shù)指南.
[4]環(huán)境保護(hù)部，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.銅、鈷、鎳工業(yè)污染源排放標(biāo)準(zhǔn)（GB25467-2010）.
