2012年環(huán)境影響評價師《案例分析》重點知識(48)

　　三、工程分析$lesson$

　　(一)原料，燃料、熔劑及輔助材料

　　1.原料

　　金昌冶煉廠銅精礦來源為自產(chǎn)和外購414219.3Va，平均品位20.27%。銅精礦

　　混合后成分(平均含水8%～10%)見表3。

　　2.燃料

　　(1)煤煤是冶煉過程中的主要燃料，用于熔煉爐的補熱。煤主要來自淮南煤礦，其發(fā)熱值和組分見表4.年耗煤量24693.7t。

　　(2)重油重油主要用于熔煉爐和沉淀爐的補熱。其發(fā)熱值和組分見表5。重油年消耗量15 868.17t/a其中沉淀爐3 722.4t/a，熔煉爐5 131.77t/a，陽極爐7014t/a。

　　(3)輕柴油輕柴油作為輔助燃料，用于熔煉爐和沉淀爐的開爐、檢修烘爐、熔煉爐保溫及正常生產(chǎn)期間熔池溫度的調(diào)節(jié)。年消耗輕柴油約300t利用原有重、柴油庫的柴油罐儲存和原有供油系統(tǒng)。輕柴油的技術(shù)要求見表6。

　　3.熔劑

　　(1)石英石冶煉過程中根據(jù)渣型要求需加入石英石熔劑。熔煉和吹煉年消耗石英石量83198.24t，其中熔煉59205.3t/a(要求粒度0-5mm)，吹煉23992.94t/a(要求粒度6～25mm)。石英石由公司的礦山供給，其成分見表7。

　　(2)石灰石冶煉過程中根據(jù)渣型需添加石灰石，據(jù)冶金計算，熔煉過程中需添加石灰石6514.2ua，要求粒度0～5mm。其成分見表8。

　　4.輔助材料(耐火材料、還原劑)

　　(1)耐火材料熔煉部分年消耗鎂鉻磚等約1 400t，吹煉部分年消耗鎂鉻磚830t,

　　精煉部分年消耗鎂鉻磚354t.

　　(2)還原劑火法精煉采用液化石油氣(LPG)作還原劑，年液化石油氣消耗量601.22t/a。

　　(二)主要工藝流程

　　本次技術(shù)改造煉銅采用頂吹浸沒式熔煉爐熔煉、沉淀爐分離、轉(zhuǎn)爐吹煉、回轉(zhuǎn)爐精煉、銅電解精煉工藝，同時熔煉爐、轉(zhuǎn)爐煙氣制酸。

　　1.備料配料

　　熔煉爐用的各種銅精礦、石英石、石灰石、返回物、水淬轉(zhuǎn)爐渣和煤，通過新建的上料系統(tǒng)，送往新建的配料廠房的料倉分別貯存。轉(zhuǎn)爐用的石英石，通過原有的上料系統(tǒng)，送至轉(zhuǎn)爐一側(cè)設(shè)置的石英石倉庫。

　　根據(jù)各種物料的配比進行配料。配好的爐料，通過膠帶輸送機送往熔煉爐熔煉。

　　2.火法粗煉

　　(1)頂吹浸沒熔煉混合銅精礦(含銅20.27%)與煤、石英石、石灰石、水淬轉(zhuǎn)爐渣、返料在配料廠房配成混合爐料，混合爐料在制粒機內(nèi)制成10-15iilnl的粒料后，通過膠帶輸送機送往可移動式皮帶加料機，經(jīng)熔煉爐頂?shù)募恿峡准尤腠敶到]式噴槍熔煉爐內(nèi)熔煉。氧氣和空氣通過爐頂插入的浸沒式噴槍高速噴入熔池熔體中，使爐料在激烈攪動的高溫熔池中完成精礦干燥、焙燒、熔煉和部分銅锍的吹煉造渣等一系列冶煉過程，產(chǎn)出銅锍、爐渣和煙氣。前兩者以混合熔體的形式，通過排放口和流槽，流入沉淀爐分離。出爐煙氣溫度1 250℃，進入余熱鍋爐回收余熱和煙氣凈化系統(tǒng)處理，處理后的煙氣與轉(zhuǎn)爐吹煉的凈化煙氣混合送制酸系統(tǒng)制酸。

　　銅锍和爐渣的混合熔體，在沉淀爐中按其密度不同而分離為銅锍層和爐渣層。銅锍(含銅50%)通過放㈩口和流槽流入銅锍包子，并送往轉(zhuǎn)爐吹煉。爐渣含銅0.6%，并通過放出口和流槽放出，接著水淬，水淬渣作為棄渣送往渣場堆存或出售。沉淀爐用重油燃燒保溫，煙氣{通過環(huán)保通風系統(tǒng)120m煙囪排入大氣。

　　(2)轉(zhuǎn)爐吹煉熱銅锍從沉淀爐放銅口排入銅锍包，加入轉(zhuǎn)爐。吹煉需要高壓空氣。轉(zhuǎn)爐為周期性作業(yè)，分造渣期和造銅期。造渣期的吹煉反應(yīng)是銅锍中的ES氧化和石英石造渣并產(chǎn)生S02。造銅期的吹煉反應(yīng)是脫除銅锍中的硫，使其氧化，產(chǎn)出粗銅和S02。粗銅(含銅99.3%)倒入粗銅包并送往回轉(zhuǎn)陽極爐精煉。煙氣通過汽化冷卻器回收余熱、電收塵器收塵后送制酸。吹煉爐渣經(jīng)水淬返回熔煉爐處理。

　　3.火法精煉

　　火法精煉采用回轉(zhuǎn)式陽極爐，粗銅由粗銅包子送入回轉(zhuǎn)式陽極爐中，殘極和廢陽極利用現(xiàn)有40t反射爐熔化后送入回轉(zhuǎn)式陽極爐中。精煉所需熱量由重油燃燒提供?；剞D(zhuǎn)式陽極爐精煉過程也是周期性作業(yè)，主要分為氧化期、還原期和澆鑄期。

　　氧化期由風口鼓入壓縮空氣，完成粗銅氧化和造渣過程，精煉渣扒出爐后送轉(zhuǎn)爐處理。氧化除渣后進入還原期，此時經(jīng)風口噴入液化氣(LPG)作為還原劑，將氧化期生成的氧化銅還原成銅，產(chǎn)出陽極銅(含銅99.5%)。陽極銅從放銅口放出，經(jīng)定量澆鑄包流入圓盤澆鑄機鑄成陽極板，經(jīng)檢驗合格后送電解精煉車間?；鸱ň珶挼臒煔馓貏e是還原期的煙氣在二次燃燒室使未燒盡的炭黑進一步燒完，二次風由離心通風機提供;精煉煙氣最后經(jīng)高溫排煙機排入環(huán)保煙囪。

　　4.電解精煉

　　電解精煉是銅從陽極上溶解在陰極上析出的過程。將銅熔煉車間產(chǎn)出的陽極板經(jīng)人工排板后裝入陽極洗槽，經(jīng)清洗后入電解槽進行電解。產(chǎn)出陰極銅(含銅99.95%)經(jīng)陰極洗槽清洗后送至成品庫。電解后的殘極經(jīng)洗滌后返回熔煉車間的陽極精煉爐。

　　電解過程中所產(chǎn)出的陽極泥，在陽極泥漿化槽中漿化后用壓濾機過濾，所得陽極泥濾餅送陽極泥處理車間回收貴金屬。

　　5.制酸工藝流程

　　制酸改造包括改造現(xiàn)有I、Ⅱ系列和新建1個制酸系統(tǒng)。新建制酸系統(tǒng)工藝流程簡述如下：

　　來自電收塵器的熔煉爐、轉(zhuǎn)爐煙氣，首先在動力波洗滌器中被絕熱冷卻降溫到62~C，除去大部分雜質(zhì)，再進入填料塔直接稀酸洗滌冷卻降溫到37~C，洗滌除去雜質(zhì)，然后進入-二級動力波洗滌器再次凈化除去砷、氟，經(jīng)過兩級電除霧器除霧后，送干燥工段。稀酸自身循環(huán)，多余部分由二級動力波循環(huán)泵往前串酸，經(jīng)脫吸及壓濾之后，濾液送污酸處理。制酸工藝流程見圖1。

　　(三)物料平衡計算

　　1.銅平衡

　　技改工程銅平衡見表9。

　　2.硫平衡

　　技改工程硫平衡見表10。

　　3.砷平衡

　　制酸系統(tǒng)煙氣凈化采用稀酸洗滌，由凈化系統(tǒng)產(chǎn)出的廢酸中含有原料礦帶入的絕大部分砷化物，采用硫化法處理，砷的脫除率為98%左右。熔煉系統(tǒng)砷平衡見表11。

　　4.水量平衡

　　廠區(qū)給水凈化站及管網(wǎng)均已建成，本次技術(shù)改造后新水用量比目前用水量要小，因此已有水源及管網(wǎng)能力可以滿足要求，不需擴建。現(xiàn)有污水處理站工藝簡單，且沒有污酸處理設(shè)施。本次技改工程新增污酸處理設(shè)施，將污水處理站處理能力改擴建為5000m3/d，生產(chǎn)廢水和初期雨水(根據(jù)雨量大小降雨初期10-30min雨水)送污水處理站處理。技改工程水量平衡見表12，水量平衡圖見圖2。

　　(四)技改工程主要污染物排放量

　　技改工程工藝流程及污染物流向見圖3。

　　1.廢氣排放情況

　　(1)煙氣治理頂吹浸沒熔煉爐煙氣，首先進入余熱鍋爐，回收煙氣中熱量及沉降部分煙塵，然后進入電收塵器進一步收塵凈化，凈化后煙氣與已處理的轉(zhuǎn)爐煙氣一并送往制酸(改造后共有4臺30t轉(zhuǎn)爐，3臺運轉(zhuǎn)，1臺備用)。整個系統(tǒng)收塵總效率大于98%，經(jīng)收塵送往制酸系統(tǒng)的煙氣含S02濃度為8.40%。

　　由于熔煉煙氣中SO：濃度的提高，本次治理改造工程將現(xiàn)有的單轉(zhuǎn)單吸制酸流程改為雙轉(zhuǎn)雙吸制酸流程，以提高煙氣中S02的回收率。煙氣經(jīng)稀酸洗滌凈化、雙轉(zhuǎn)雙吸制酸工藝處理，S02轉(zhuǎn)化率99.7%，S03吸收率99.99。制酸尾氣由現(xiàn)有制酸系統(tǒng)120m煙囪外排，尾氣排放量為135563m3/h,其中SO2濃度<960mg/m3,硫酸霧質(zhì)量濃度<45mg/m3。SO：排放速率<130.1kg/h，硫酸霧排放量<6.1kg/h，滿早《大氣污染物綜合排放標準》(GBl6297-1996)中二級標準要求。

　　熔煉爐產(chǎn)出的銅锍和爐渣通過溜槽流入沉淀爐進行沉淀和分離。沉淀爐產(chǎn)煙氣6476.6m3/h。另外，在轉(zhuǎn)爐加料口、渣口設(shè)有集煙罩，所集煙氣與沉淀爐產(chǎn)生的煙氣一并經(jīng)現(xiàn)有高120m的環(huán)保煙囪外排，外排總氣量約為65000m3/h，煙氣中SO，濃度很低，約為85mg/m3，煙塵質(zhì)量濃度<100mg/m3，符合排放標準。

　　回轉(zhuǎn)式精煉爐最大排放煙氣量80521.4m3/h，SO：濃度143mg/m3，排氣筒高度60m，外排煙氣滿足GB 9078-1996中二級標準要求，直接外排。

　　殘極熔化反射爐排放煙氣量26 354m3/h，SO：濃度<850mg/m3，煙塵濃度36mg/m3，排氣筒高度50m，外排煙氣滿足GB 9078-1996中二級標準要求，直接外排。

　　(2)粉塵治理設(shè)計在配料系統(tǒng)的落料點、皮帶轉(zhuǎn)運站等有粉塵產(chǎn)生的作業(yè)點設(shè)置通風除塵系統(tǒng)，并配備布袋除塵器，除塵效率為99%，收下的粉塵返回皮帶，氣體由高出屋頂2m的排氣筒排出，排氣含塵濃度遠低于120mZ/m，，滿足GBl6297-1996中二級標準要求。

　　(3)無組織排放技改工程SO：無組織排放量284.8Ua，硫酸霧無組織排放量5.94Ua，煙塵無組織排放量6.94Ua。

　　技改工程主要大氣污染物排放情況見表13。

　　2.廢水排放

　　本次技改工程總用水量319 860m3/d，其中新水量13 438m3/d，循環(huán)水量306 350m3/d，二次用水72m3/d，水的重復利用率為95.8%，滿足GB 8978-1996中;80%的要求。

　　本工程新水主要用于熔煉爐、鼓風機、制酸冷卻器等設(shè)備的冷卻水補充以及沖渣水補充，另有少量沖洗用水，生產(chǎn)過程中的冷卻水大部分為循環(huán)水。

　　治理改造工程總排水量為3 348m3/d，其中1 130m3/d屬一般性生產(chǎn)廢水(凈廢水)，可直接排放;硫酸車間廢水1 637m3/d送入污水處理站處理。污酸581m3/d，先送入污酸處理站處理，污酸處理采用先石膏后一段硫化處理工藝，污酸處理站處理后的廢水也送入污水處理站繼續(xù)處理，污水處理工藝采用石灰乳兩級中和處理法，處理后的廢水可實現(xiàn)達標排放，技改后污水處理站一類污染物排放濃度和總排口外排水水質(zhì)見表14和表15。

　　3.固體廢物排放情況

　　技改工程固體廢物排放量見表16，熔煉爐水淬渣主要成分見表17，污酸污水處理渣主要成分表18。

　　沉淀爐水淬渣和石膏屬一般固體廢物，可外售：硫化渣、鉛濾餅屬有害固體廢物可外售，中和渣可以堆存在廠東面約2.5km的渣場填埋。

　　4.噪聲

　　技改工程較現(xiàn)狀增加了許多設(shè)備，噪聲源強將有所增加，如余熱鍋爐排汽管、離心壓縮機、羅茨鼓風機、氧壓機、收塵用的排煙機等都將產(chǎn)生大于85dB(A)的噪聲。技改工程設(shè)計采取了設(shè)備消聲和建筑隔聲的方法，削減噪聲對外的傳播，以使廠界噪聲符合規(guī)定的標準要求。

　　(五)非正常生產(chǎn)排放分析

　　本治理改造工程在工藝設(shè)計、設(shè)備選型、原料使用、能源利用、自動控制、操作技術(shù)等方面都已考慮了環(huán)境保護，把防治污染放在首位。

　　熔煉系統(tǒng)改造工程采用能耗低、脫硫率高的浸沒式噴槍熔煉工藝，熔煉過程中產(chǎn)生的煙氣中SO：濃度高，送制酸系統(tǒng)可采用雙轉(zhuǎn)雙吸制酸工藝，使二次轉(zhuǎn)化能自熱平衡，減少能耗，更重要的是提高了硫的利用率，使排放煙氣中的SO：達標排放。對于凈化系統(tǒng)洗滌塵、砷、氟等雜質(zhì)的酸性污水采用國內(nèi)比較成熟的中和硫化法和兩段中和鐵鹽沉淀法，處理效果明顯，砷、氟等雜質(zhì)均能達標排放。上述生產(chǎn)工藝和治理設(shè)施的技術(shù)較為先進、成熟可靠，只要嚴格科學管理、精心操作，就可避免污染事故的發(fā)生。若生產(chǎn)一旦發(fā)生異常情況，出現(xiàn)非正常生產(chǎn)排放，對周圍環(huán)境會造成嚴重污染。因此，必須避免下列事故的發(fā)生：

　　(1)電收塵器除塵效率降低，致使凈化系統(tǒng)負荷增加，凈化效率下降，煙氣中塵、砷、氟等雜質(zhì)含量達不到凈化指標要求，造成轉(zhuǎn)化觸媒中毒，SO，轉(zhuǎn)化率下降，尾氣中S02排放量增加。

　　(2)凈化系統(tǒng)漏入大量空氣，使進入轉(zhuǎn)化工段的煙氣SO：濃度低于6.5%，不能維持轉(zhuǎn)化自熱平衡，最終轉(zhuǎn)化率降低，尾氣中S02排放量增加而超標排放。

　　(3)當煙氣中砷、氟含量較高時，洗滌塔循環(huán)酸濃度達不到3%，稀酸無法進行半封閉循環(huán)，致使污酸排放量增加，污酸中和處理站負荷加重，處理效果明顯降低，污水中砷、氟為超標排放;另一方面煙氣中砷、氟含量較高，凈化后煙氣中砷、氟含量仍會超過凈化指標，帶入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，并導致轉(zhuǎn)化觸媒中毒，使S02轉(zhuǎn)化率降低，尾氣中S02排放量增加，對周圍環(huán)境造成嚴重污染：當觸媒為永久性中毒后，硫酸生產(chǎn)不能進行，需要更換觸媒;若氟化物進入干吸工段將造成干燥、吸收塔內(nèi)襯和填料的腐蝕，此時需停產(chǎn)檢修，這都將造成巨大的經(jīng)濟損失，并嚴重污染環(huán)境。

　　(4)當制酸系統(tǒng)出現(xiàn)故障，而熔煉系統(tǒng)未能及時停爐時，會造成高濃度S02煙氣直接外排的嚴重事故。

　　以上生產(chǎn)事故無論發(fā)生哪一種，都將導致嚴重的環(huán)境污染。因此，除采用先進的工藝技術(shù)和設(shè)備外，生產(chǎn)中還應(yīng)加強管理，嚴格操作規(guī)程，提高工人素質(zhì)，精心操作，防患于未然，將非正常排放控制到最小。一旦發(fā)生非正常生產(chǎn)排放，應(yīng)立即停止生產(chǎn)，及時進行檢修，使熔煉系統(tǒng)保持正常生產(chǎn)狀況-非正常生產(chǎn)狀況下的污染物排放參數(shù)見表19。

　　(六)技改工程前后"三本賬"

　　技改前后廢氣、廢水和固體廢物"三本賬"匯總見表20。

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