再生銅工業(yè)基準(zhǔn)排氣量的比較與分析

唐 斌，杜 龍

(中國瑞林工程技術(shù)有限公司,江西南昌 330031)

再生銅工業(yè)基準(zhǔn)排氣量的比較與分析

唐 斌，杜 龍

(中國瑞林工程技術(shù)有限公司,江西南昌 330031)

針對2015年環(huán)境保護部發(fā)布的《再生銅、鋁、鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量的規(guī)定，比較和分析了幾種典型的再生銅冶煉爐基準(zhǔn)排氣量。結(jié)果表明：當(dāng)處理高品位廢雜銅時,基準(zhǔn)排氣量從大到小排序為固定式陽極爐、精煉搖爐、NGL爐；當(dāng)采用頂吹轉(zhuǎn)爐處理低品位廢雜銅時,基準(zhǔn)排氣量大幅增加；而固定式陽極爐已不能適應(yīng)當(dāng)前日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。

再生銅工業(yè)；基準(zhǔn)排氣量；固定式陽極爐；精煉搖爐；NGL爐；頂吹轉(zhuǎn)爐

再生銅工業(yè)是以廢雜銅為原料，采用火法熔煉、電解精煉等工藝生產(chǎn)粗銅、陽極銅和陰極銅的工業(yè)。2015年4月，環(huán)境保護部發(fā)布的《再生銅、鋁、鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31574—2015）[1]規(guī)定了再生銅、鋁、鉛、鋅等工業(yè)企業(yè)的水污染物和大氣污染物排放限值、監(jiān)測和監(jiān)控要求。該標(biāo)準(zhǔn)同時規(guī)定了再生有色金屬工業(yè)的單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量為小于10 000 m3/t產(chǎn)品。單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量是檢驗企業(yè)大氣污染物是否達標(biāo)排放的一個重要約束指標(biāo)，為此，筆者收集了國內(nèi)幾家大型再生銅冶煉廠的實測資料，比較和分析了幾種典型的再生銅冶煉爐的基準(zhǔn)排氣量，以為制定相關(guān)的防控政策提供技術(shù)支持和依據(jù)。

1 單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量的定義

環(huán)境保護部以環(huán)辦函[2014]724號文發(fā)布了《再生有色金屬工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見稿）[2]，將再生有色金屬工業(yè)單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量擬定為3 000 m3/t產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)的編制說明指出,基準(zhǔn)排氣量是根據(jù)再生有色金屬工業(yè)污染源調(diào)研結(jié)果，經(jīng)綜合考慮，冶煉單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量均為3 000 m3/t產(chǎn)品確定的。將基準(zhǔn)排氣量的定義為：指用于核定廢氣污染物排放濃度而規(guī)定的生產(chǎn)單位產(chǎn)品的廢氣排放量上限值。

2015年4月16日，環(huán)境保護部以公告2015年第27號文正式發(fā)布了《再生銅、鋁、鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31574—2015），該標(biāo)準(zhǔn)將單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量定為10 000 m3/t產(chǎn)品，給出的基準(zhǔn)排氣量定義為：用于核定爐窯的廢氣污染物排放濃度而規(guī)定的生產(chǎn)單位產(chǎn)品的廢氣排放量上限值，包括爐窯加料、出渣等開口處無組織排放煙氣經(jīng)環(huán)境集煙設(shè)施收集后由排氣筒有組織排放的煙氣量。與征求意見稿中對基準(zhǔn)排氣量的定義相比，更為明確。依據(jù)該定義，可以認(rèn)為單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量是用于核定“爐窯”的，計算時不用納入配套的公用及輔助設(shè)施的排氣量。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定新建企業(yè)自2015年7月1日開始執(zhí)行，現(xiàn)有企業(yè)自2017年1月1日開始執(zhí)行。

2 典型再生銅工藝分析

典型再生銅工藝以廢雜銅為原料,通?？煞譃閮纱箢悾旱谝活悶橹苯永梅?，即將高質(zhì)量的廢雜銅直接冶煉成紫精銅或銅合金；第二類為間接利用法，即將廢雜銅熔煉澆鑄成陽極板后經(jīng)電解精煉成陰極銅，根據(jù)原料品位不同，從冶煉工藝上分為一段法、二段法和三段法[3]。《銅冶煉行業(yè)規(guī)范條件》[4]規(guī)定新建和改造利用銅精礦和含銅二次資源的銅冶煉企業(yè)，冶煉能力須在100 kt/a及以上。主要熔煉設(shè)備有頂吹轉(zhuǎn)爐、NGL爐、精煉搖爐等。滿足《銅冶煉行業(yè)規(guī)范條件》規(guī)定的典型再生銅企業(yè)基本情況見表1。

表1 典型再生銅企業(yè)一覽

典型再生銅冶煉工藝流程簡圖見圖1。

圖1 典型再生銅冶煉工藝流程

典型再生銅企業(yè)的煙氣量主要由冶煉煙氣和環(huán)境集煙組成,計算其單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量時，按冶煉廠年產(chǎn)陽極銅量計算。

3 基準(zhǔn)排氣量的計算

3.1 A企業(yè)基準(zhǔn)排氣量的計算

A企業(yè)配備了2臺頂吹轉(zhuǎn)爐、2臺NGL爐、2臺精煉搖爐，設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn)300 kt陰極銅。其中頂吹轉(zhuǎn)爐處理低品位廢雜銅，生產(chǎn)的粗銅通過銅包加入到NGL爐進一步精煉；精煉搖爐處理高品位廢雜銅。工作制度為320 d/a，每天24h。企業(yè)基本情況見表2，煙氣統(tǒng)計見表3。

表2 A企業(yè)基本情況

表3 A企業(yè)煙氣排放參數(shù)統(tǒng)計

小結(jié)：1）采用頂吹轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)粗銅（105 000 t/a）計算的基準(zhǔn)排氣量為18 496 m3/t銅。2）采用NGL爐生產(chǎn)陽極銅 （126 755 t/a）計算基準(zhǔn)排氣量為5 159 m3/t銅。3）采用精煉搖爐生產(chǎn)陽極銅（240 745 t/a）計算的基準(zhǔn)排氣量為5 819 m3/t銅。4）A企業(yè)以陽極銅（367500t/a）計算的單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量10876m3/t銅。

3.2 B企業(yè)基準(zhǔn)排氣量的計算

B企業(yè)采用1臺精煉搖爐處理高品位廢雜銅,設(shè)計規(guī)模為100 kt/a陰極銅,工作制度為330 d/a,每天24 h。企業(yè)煙氣排放參數(shù)見表4。

表4 B企業(yè)煙氣排放參數(shù)統(tǒng)計

小結(jié)：B企業(yè)以陽極銅（125 255 t/a）計算的基準(zhǔn)排氣量為5 676 m3/t銅。

3.3 C企業(yè)基準(zhǔn)排氣量的計算

C企業(yè)采用采用2臺NGL爐處理高品位廢雜銅，設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn)100 kt陰極銅。工作制度：每年320 d，每天24 h。煙氣排放參數(shù)見表5。

表5 C企業(yè)煙氣排放參數(shù)統(tǒng)計

小結(jié)：C企業(yè)以陽極銅（125 720 t/a）計算的基準(zhǔn)排氣量為5 060 m3/t銅。

3.4 D企業(yè)基準(zhǔn)排氣量的計算

D企業(yè)采用4臺固定式陽極爐處理高品位廢雜銅，設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn)100 kt陰極銅。工作制度：每年320 d，每天24 h。排放參數(shù)見表6。

表6 D企業(yè)煙氣排放參數(shù)統(tǒng)計

小結(jié)：D企業(yè)以陽極銅（126 352 t/a）計算基準(zhǔn)排氣量為12 985 m3/t銅。

3.5 計算結(jié)果

基準(zhǔn)排氣量計算匯總情況見表7及圖2。

表7 基準(zhǔn)排氣量匯總 m3/t

圖2 典型再生銅企業(yè)基準(zhǔn)排氣量（m3/t銅）

由表1、表7和圖1、圖2可知：1）當(dāng)處理高品位廢雜銅時，基準(zhǔn)排氣量從大到小排序為固定式陽極爐、精煉搖爐、NGL爐。2）采用精煉搖爐和NGL爐時，其基準(zhǔn)排氣量分別為標(biāo)準(zhǔn)限值的56.8%、50.6%，單位產(chǎn)品排放量最小。3）當(dāng)采用頂吹轉(zhuǎn)爐處理低品位廢雜銅時，基準(zhǔn)排氣量大幅增加，單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量大于《再生銅、鋁、鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31574—2015）規(guī)定的限值。4）采用固定式陽極爐時，單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量大于《再生銅、鋁、鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31574—2015）規(guī)定的限值。

4 基準(zhǔn)排氣量的計算注意事項

基準(zhǔn)排氣的計算應(yīng)注意以下事項：1）部分生產(chǎn)陰極銅的企業(yè)配套了低壓鍋爐，鑒于鍋爐排放的煙氣不適用于《再生銅、鋁、鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31574—2015），計算基準(zhǔn)排氣量時，不納入該股煙氣是合理的。2)為了排出雙圓盤澆鑄系統(tǒng)生產(chǎn)時候產(chǎn)出的水蒸氣，通常選用風(fēng)機將這部分水汽通過排氣筒排放，該部分廢氣量不宜認(rèn)為是工業(yè)廢氣，也不是爐窯產(chǎn)生的廢氣，不應(yīng)納入基準(zhǔn)排氣量的計算中。

5 結(jié)論和建議

1）采用符合《銅冶煉行業(yè)規(guī)范條件》規(guī)定的NGL爐、精煉搖爐時，基準(zhǔn)排氣量均遠小于《再生銅、鋁、鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31574—2015）規(guī)定的限值（10 000 m3/t產(chǎn)品）。因此，從環(huán)保角度，應(yīng)大力推廣NGL爐、精煉搖爐等滿足環(huán)保要求的先進工藝與設(shè)備。

2）當(dāng)采用頂吹轉(zhuǎn)爐工藝處理低品位廢雜銅時，單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量大幅增加，大于限值，但超標(biāo)不多。預(yù)計通過技術(shù)改造,可以達到排放標(biāo)準(zhǔn)。

3）采用固定式陽極爐處理高品位廢雜銅時，單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量大于《再生銅、鋁、鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31574—2015）規(guī)定的限值（10 000 m3/t產(chǎn)品）。說明固定式陽極爐已不能適應(yīng)當(dāng)前日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。

[1] GB 31574-2015，再生銅、鋁、鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] 環(huán)境保護部.關(guān)于征求國家環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)《再生有色金屬工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見稿）意見的函[EB/OL].（2014-06-13）[2015-03-10].http://r.m.baidu.com/6aswt05.

[3] 姚素平.中國再生銅冶煉技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].中國有色金屬，2012（2）：40-41.

[4] 工業(yè)和信息化部.銅冶煉行業(yè)規(guī)范條件[EB/OL].（2014-04-14）[2015-03-10].http://r.m.baidu.com/5y07rz8.

Comparison and Analysis on Benchmark Displacement of Secondary Copper Industry

TANG Bin,DU Long
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

According to regulations on benchmark displacement per unit product of Emission Standards of Pollutants for Secondary Copper,Aluminum,Lead and Zinc Industry issued by environmental protection department in 2015,the paper compares and analyzes several typical benchmark displacement of secondary copper smelting furnace.The result shows that when high-grade scrap copper is processed,the sequence of benchmark displacement from large to small is fixed anode furnace,refining rocking furnace and NGL furnace;when top-blown converter is adopted to process low-grade scrap copper,benchmark displacement will be increased greatly;and fixed anode furnace cannot meet the strict requirement of environmental protection at present.

secondary copper industry;benchmark displacement;fixed anode furnace;refining rocking furnace;NGL furnace; top-blown converter

TF811

B

1004-4345(2015)05-0022-03

2015-03-13

國家高技術(shù)發(fā)展研究計劃（編號：2013AA064001）

唐斌（1983—），男，工程師，主要從事有色金屬冶金工藝的研究和設(shè)計工作。