杜武釗 摘譯

（東營方圓有色金屬有限公司，山東 東營 257091）

漢堡奧路畢斯冶煉廠陽極板生產(chǎn)環(huán)境的改善

杜武釗 摘譯

（東營方圓有色金屬有限公司，山東 東營 257091）

奧路畢斯（Aurubis）是歐洲最大的銅生產(chǎn)商，世界上最大的銅回收商。該集團(tuán)擁有4700名員工。其核心業(yè)務(wù)是從銅精礦、廢銅和回收的材料中生產(chǎn)銅，再經(jīng)深加工制成銅棒、連鑄形狀、軋制產(chǎn)品和銅合金。在漢堡地區(qū)，集團(tuán)業(yè)務(wù)活動(dòng)的重點(diǎn)是銅冶煉廠的生產(chǎn)。

奧路畢斯廠在環(huán)保方面與國際同行相比處于領(lǐng)先地位。通過對環(huán)保方面的大量投入和生產(chǎn)設(shè)施的不斷改進(jìn)，自1990年以來排放物減少約90%。

奧路畢斯廠采用高效的新工藝和創(chuàng)新的環(huán)境保護(hù)方法。該集團(tuán)對環(huán)保的高標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)在生產(chǎn)中SO2的排放量，對比國際銅冶煉廠的平均排放量352 kg SO2/t銅，漢堡地區(qū)的排放量是4 kg SO2/t銅。

為了在陽極板生產(chǎn)領(lǐng)域達(dá)到同樣高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，安裝了新的排氣系統(tǒng)。

銅冶煉；環(huán)境改善；排氣系統(tǒng)；二氧化硫處理

1 介紹

1.1 現(xiàn)有工廠的說明

在漢堡地區(qū)，銅冶煉廠每年處理銅精礦大約120萬t。銅精礦采用閃速爐進(jìn)行熔煉。產(chǎn)生的冰銅用P-S轉(zhuǎn)爐進(jìn)行吹煉，這個(gè)過程中鐵反應(yīng)造渣，硫反應(yīng)生成二氧化硫。其他基本金屬形成渣，或者在吹煉過程中很大程度上揮發(fā)掉。吹煉過程中產(chǎn)生的粗銅經(jīng)過兩臺(tái)陽極爐氧化還原，生成陽極銅。隨后用陽極澆鑄機(jī)將銅澆鑄成陽極板。最后，陽極銅在電解車間精煉生成陰極銅。從銅精礦到陰極銅的生產(chǎn)過程如圖1所示。

1.2 改造前冶煉廠的煙氣排放

最新的控制空氣污染技術(shù)已在如下的生產(chǎn)區(qū)域應(yīng)用：銅精礦倉庫，銅精礦干燥，閃速爐，渣貧化電爐和P-S轉(zhuǎn)爐。希望能進(jìn)一步降低陽極爐和陽極澆鑄機(jī)的煙氣排放量。

·在陽極爐，陽極銅中殘留的硫在還原之前已經(jīng)除去。到目前為止，煙氣中還有一定量的SO2排放。

·在傾倒陽極爐出銅時(shí)，流槽和陽極澆鑄機(jī)的稱重鑄錠部分，還有陽極模型銅水未冷凝部分，都會(huì)有重金屬揮發(fā)出來。

·該蒸汽不僅含有重金屬，而且含有用作脫模劑的硫酸鋇。到目前為止，該蒸汽僅在個(gè)別環(huán)節(jié)收集，并且未收集煙塵。

2 項(xiàng)目的目標(biāo)

總體目標(biāo)是減少陽極板生產(chǎn)區(qū)域煙氣排放量的總體水平。

一方面是通過爐頂風(fēng)口來減少逸散煙氣排放的目的。另一方面采取措施以改善這個(gè)過程中煙氣SO2的吸收率。

2.1 逸散氣體排放

通過直接改善和擴(kuò)大排放源的排煙系統(tǒng)，來減少冶煉設(shè)備爐頂風(fēng)口處的逸散性排放。這比清潔爐頂風(fēng)口9、10（如圖2所示）的廢氣，更加有效地減少了污染物。

這樣做的目的是為了實(shí)現(xiàn)圖3所示的排放量的改善。

圖1 從銅精礦到陰極銅的生產(chǎn)過程

圖2 在陽極板生產(chǎn)區(qū)對排放量作用最大的爐頂風(fēng)口9、10

圖3 排放目標(biāo)——減少逸散性排放負(fù)荷

2.2 從煙囪直接排放

從煙囪排放是“TA—Luft2002”（德國清潔空氣法案）的指令。這些排放限值由立法者確定的，并且必須每半小時(shí)的平均值符合要求。

表1列出了法定的限值，以及項(xiàng)目排放物達(dá)到的實(shí)際值。從表中可以看出，實(shí)際值明顯低于規(guī)定的排放限值。

表1 排放目標(biāo)——煙囪特定排放量的減少 mg/m3

3 新排氣系統(tǒng)的實(shí)施

3.1 陽極爐的原排氣系統(tǒng)——干燥的廢氣

爐前的排氣系統(tǒng)包括陽極爐產(chǎn)生廢氣和扒渣口排放的煙氣。這兩處排放的煙氣送到布袋收塵器除塵。首先，熱的廢氣在氣體冷卻器中預(yù)冷，同時(shí)與密封罩中溫度較低的廢氣混合。排放到大氣之前，要經(jīng)過布袋收塵器凈化處理。

布袋收塵器只能從廢氣中分離固體物質(zhì)，不能減少SO2的排放量。

以前的布袋收塵器對于增加的廢氣量處理能力不足，另外石灰用量增加太昂貴了。

3.2 陽極澆鑄機(jī)的原排氣系統(tǒng)——蒸汽

在陽極爐氧化還原后，陽極銅通過流槽傾倒入陽極鑄型機(jī)。等陽極銅凝固后，用水加速冷卻以便在短時(shí)間內(nèi)將陽極板從機(jī)器中取出。大量的冷卻水在水冷卻過程中蒸發(fā)。水冷卻區(qū)域的部分蒸汽經(jīng)過一個(gè)小的除霧裝置吸收并凈化。從排氣密封罩頂部排出蒸汽。

圖4所示是舊的濕氣、干氣排放系統(tǒng)示意圖。

3.3 新的排氣系統(tǒng)

圖4 舊的排氣系統(tǒng)示意圖

新的排氣系統(tǒng)包括了更多的排放源，凈化廢氣能力更強(qiáng)。這些措施并不增加生產(chǎn)能力。應(yīng)遵循的重要原則是，凈化和維修工作的操作不應(yīng)該增加太多。廢氣收集措施不能阻礙生產(chǎn)的正常運(yùn)行。此外，有必要在不停產(chǎn)的情況下，安裝新的管道系統(tǒng)。

新的排氣系統(tǒng)示意圖如圖5所示。

圖5 新的排氣系統(tǒng)示意圖

3.4 干燥的廢氣

除了陽極爐及其上的密封罩收集的干燥廢氣，排氣系統(tǒng)包括了更多的排放源：

·從陽極爐到流槽的出銅區(qū)域

·從陽極爐流槽到澆鑄機(jī)

·陽極澆鑄機(jī)稱重和鑄型設(shè)備

·水冷卻過程中陽極銅開始凝固的環(huán)節(jié)

3.5 蒸汽

此外，排氣系統(tǒng)密封罩的安裝，是為了收集更多的排放物進(jìn)入蒸汽排放系統(tǒng)：

·現(xiàn)有的排氣系統(tǒng)要更換新的、更好的密封罩

·備用設(shè)備處增加密封罩

·啟動(dòng)處增加密封罩

·模型清洗處增加密封罩

表2 排氣系統(tǒng)改進(jìn)前后的排氣量* m3/h

3.6 新的過濾系統(tǒng)

針對陽極爐和密封罩中的廢氣，新安裝的過濾系統(tǒng)從上到下完全封閉。這樣可以在清理過濾袋或檢修運(yùn)輸系統(tǒng)時(shí)，防止排放物外逸。無論在轉(zhuǎn)運(yùn)過濾煙塵的過程中出現(xiàn)任何問題，煙塵都不會(huì)逸散。固定式真空吸塵器可以給維修后清潔提供方便。干燥廢氣過濾段包括兩個(gè)獨(dú)立的過濾裝置，在生產(chǎn)效率達(dá)到最高時(shí)，這兩個(gè)過濾裝置可以獨(dú)立操作。

干氣過濾系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)：廢氣體積：200 000 m3/h；廢氣溫度：正常90℃，最高120℃；特定的過濾袋表面負(fù)荷：正常55 m3/m2/h；過濾袋表面積：3624 m2；過濾袋規(guī)格：長度5200 mm，直徑160 mm。

3.7 排放物收集的設(shè)計(jì)

排氣系統(tǒng)的煙氣必須采用一種高效的技術(shù)來收集。由于過程損耗，抽氣系統(tǒng)的投資和運(yùn)營成本增加很多。因此，要盡可能地縮短抽氣流程。為了達(dá)到這個(gè)目的采取了以下步驟：

（1）首先，要確保煙罩密封。煙越封閉，廢氣量就越少。

（2）生產(chǎn)時(shí)排氣系統(tǒng)密封罩的開口越小越好。收集廢氣最有效的方法是擋板或密封罩與其他普通密封罩相匹配，見圖6，示例1。排放物的收集在本質(zhì)上取決于收集點(diǎn)的吸入速度，其中管道口前面的速度最大。在漏斗型密封罩的情況下，見圖6，示例3，吸入口距離排放源很遠(yuǎn)，距離為A。有了這個(gè)密封罩，噴嘴板覆蓋范圍只有22%。如果管道移近排放源，距離為B，覆蓋范圍將增加到噴嘴板的55%，見圖6，示例2。在有噴嘴板的情況下，見圖6，示例1，煙氣不能順暢地通過排氣口。此外，吸力向下，噴嘴板收集排放物的作用最有效。

（3）橫向氣流可以吹走排放物。因此，側(cè)面的金屬擋板提高了蒸汽的收集率,如圖7所示。

圖6 不同收集系統(tǒng)的覆蓋范圍

圖7 擋風(fēng)板增加了收集排放物的效率

（4）為了優(yōu)化各個(gè)密封罩的吸收率，在一家設(shè)備服務(wù)商的測試中心進(jìn)行了模型試驗(yàn)。測試的密封罩是按照1:4的比例建造的。測試參考在鑄型/出銅現(xiàn)場（見圖8）的氣流條件下，用相同的吸入速度耗盡蒸汽。這樣可以減少最初假設(shè)的吸入體積量。在模型試驗(yàn)的幫助下，確定了所需的流量。

3.8 通過化學(xué)吸收分離SO2

石灰可以吸收廢氣中的SO2，發(fā)生的反應(yīng)如下：

圖8 陽極澆鑄機(jī)中稱重和鑄型裝置上的可移動(dòng)噴嘴板密封罩

由于質(zhì)量傳遞更好，液體水和高水分的存在提高了SO2的吸收率。直到目前為止沒有增加額外的水，充分利用了還原加熱期間天然氣燃燒過程中產(chǎn)生的水分。200℃以上的溫度有利于氣體的吸收，但過濾袋材料的限制溫度為120℃。

隨著時(shí)間的推移，多年來吸附劑的活性大大提高了。石灰產(chǎn)品的改進(jìn)情況見表3。通過改進(jìn)孔隙度和表面系數(shù)來改善吸附劑。白石灰水合物的表面系數(shù)升高，顆粒度變細(xì)。

表3 石灰產(chǎn)品的改進(jìn)

4 結(jié)論

系統(tǒng)運(yùn)行兩年來，總體上很好的完成了減排目標(biāo)。對于所有的生產(chǎn)部門，大的廢氣體積流量是完全沒必要的。有時(shí)因此可能減少風(fēng)扇的能量消耗。

證明了蒸汽和干氣分開排放的想法是成功的。

這些措施有助于奧路畢斯更好的治理排放物。

申殿邦，蘇 平 校

Abstract:Aurubis is the biggest producer of copper in Europe and the biggest recycler of copper in the world.Through substantial investments in environmental protection and continuous improvement of the production facilities it has been possible for example to reduce emissions apr.90 since 1990.The group's high standard of environmental protection is reflected for example in the production-specific SO2emissions.The emissions at Hamburg side is 4kg SO2/tonne copper,compared to 352kg SO2/tonne copper as average for international smelters.In order to achieve the same high environmental standards in the anode production area,a new exhaust gas system was installed there.

Key words:copper smelting;environmental improvement;exhaust gas system;treatment of SO2

Environmental improvement of anode production at Aurubis in Hamburg

Translated selectively by DU Wu-zhao

TF811

B

1672-6103（2011）02-0001-05

杜武釗，2010年畢業(yè)于中南大學(xué)熱能科學(xué)與工程學(xué)院，現(xiàn)在山東方圓有色公司工作。

2010-11-23