曹汝俊，韓耀強，邱遠鵬，董木森，張化剛

(陽谷祥光銅業(yè)有限公司，山東陽谷，252327)

專論與綜述

祥光銅業(yè)清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟的應(yīng)用實踐

曹汝俊，韓耀強，邱遠鵬，董木森，張化剛

(陽谷祥光銅業(yè)有限公司，山東陽谷，252327)

介紹了陽谷祥光銅業(yè)有限公司清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟實踐情況。通過節(jié)能降耗、提高資源回收率及產(chǎn)品一次合格率、水資源循環(huán)使用、氮氣綜合利用等優(yōu)化措施，以及技術(shù)改造降低SO3發(fā)生率、尾氣SO2濃度及天然氣消耗，增設(shè)二級布袋收塵器，實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。煙氣φ(SO3)由原來的6%降至現(xiàn)在的3%，尾氣ρ(SO2)由原來的約300 mg/m3降至150 mg/m3左右，資源利用率和能耗達到較高水平。

銅冶煉 硫酸生產(chǎn) 清潔生產(chǎn) 循環(huán)經(jīng)濟 應(yīng)用實踐

循環(huán)經(jīng)濟是一種建立在資源回收和循環(huán)再利用基礎(chǔ)上的經(jīng)濟發(fā)展模式，循環(huán)經(jīng)濟是把高效生產(chǎn)和廢棄物的綜合利用融為一體的經(jīng)濟，通過資源高效和循環(huán)利用，實現(xiàn)廢棄物的低排放甚至零排放［1－2］。循環(huán)經(jīng)濟活動遵循“3R原則”，即減量化原則、再使用原則和再循環(huán)原則。陽谷祥光銅業(yè)有限公司(以下簡稱祥光銅業(yè))是一家大型銅冶煉企業(yè)，采用先進的工藝與設(shè)備實施清潔化生產(chǎn)。近年來，祥光銅業(yè)大力踐行循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式，通過技術(shù)創(chuàng)新與工藝升級改造，提高了資源利用效率，對資源和能源綜合利用，達到經(jīng)濟與環(huán)境的和諧發(fā)展。

1 降低資源消耗

減量化原則是循環(huán)經(jīng)濟的基礎(chǔ)，祥光銅業(yè)改變以往粗放式的管理經(jīng)營模式，實施精細化管理，有效降低產(chǎn)品單耗、提高產(chǎn)品合格率，大大提高資源的有效利用率。

祥光銅業(yè)通過對影響銅、金、銀、硫等元素平衡有關(guān)的各個環(huán)節(jié)的梳理診斷，樹立全員參與、全程監(jiān)控的精細化管理理念，配以嚴格的獎懲措施，銅、金、銀、硫等元素回收率有較大幅度的提高。2016年上半年較同期銅、金、銀、硫的回收率分別提高了1.58%，4.45%，3.81%，1.15%;主產(chǎn)品陰極銅和硫酸的綜合能耗分別下降28%，12%。

提高一次產(chǎn)品合格率是提高資源利用效率的有效方法，可有效規(guī)避資源浪費現(xiàn)象。祥光銅業(yè)通過工藝改造和技術(shù)創(chuàng)新，2016年主產(chǎn)品高純陰極銅一次合格率較2013年提高了20.27%，大大節(jié)約了天然氣和電能消耗，節(jié)省了能源，增加了經(jīng)濟效益。

2 水資源和氮氣降等循環(huán)利用

祥光銅業(yè)樹立了工藝大系統(tǒng)格局，所有資源在大系統(tǒng)內(nèi)統(tǒng)籌使用。利用工藝要求指標不同，將生產(chǎn)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物和廢棄物用作下一工序的原料;通過對資源的再回收，使資源重新在系統(tǒng)中循環(huán)利用。

2.1 水資源循環(huán)使用

在工藝運行過程中，設(shè)備冷卻水只是進行熱量傳遞，其水質(zhì)基本沒有什么變化;置換水是在循環(huán)水運行過程中，為保持某一指標需對循環(huán)水進行新、舊水的互換，循環(huán)水置換水中鐵離子和/或氯離子含量一般偏高。經(jīng)過工藝摸索及試驗后，祥光銅業(yè)將設(shè)備冷卻水和循環(huán)水置換水用作煙氣洗滌補充水。洗滌水對水質(zhì)要求較低，作為補充水使用可以滿足工藝要求。

以往熔煉系統(tǒng)冰銅水淬廢水(冰銅?；?、渣粒化煙氣洗滌水)經(jīng)脫銅、除雜處理后直接外排。后通過技術(shù)改造增加自動反洗表面過濾器分別對冰銅?；?、渣粒化煙氣洗滌水進行過濾除塵，增加了該部分廢水的循環(huán)使用次數(shù)，起到了清潔生產(chǎn)和節(jié)約能源的作用。對工藝大系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮后，發(fā)現(xiàn)自動反洗表面過濾器出口清水可用于煙氣洗滌;盡管該水含有一定的銅、砷雜質(zhì)，但在煙氣洗滌后，廢水被送往廢酸處理工序進行硫化反應(yīng)處理，因而不會造成工藝指標超標。現(xiàn)在冰銅水淬廢水產(chǎn)生量約為400 m3/d，經(jīng)處理后廢水代替煙氣洗滌補充新水。

一直以來，硫酸系統(tǒng)中和廢水送往渣選用作爐渣冷卻水，工藝大系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮后將一部分中和廢水用于輔料配置系統(tǒng)，代替原來的工業(yè)新水。工藝系統(tǒng)整合后可以節(jié)約大量的工業(yè)新水。

祥光銅業(yè)廢水資源綜合利用工藝流程見圖1。

2.2 氮氣綜合利用

祥光銅業(yè)制氧系統(tǒng)副產(chǎn)大量氮氣，以往無法回收利用直接外排。工藝系統(tǒng)整合后，將一部分氮氣用于陽極爐系統(tǒng)，一部分氮氣作為設(shè)備密封氣代替壓縮空氣。用氮氣代替壓縮空氣后，既避免了壓縮空氣帶水導致軸封壽命短的問題，延長了設(shè)備使用壽命，而且減少了帶入系統(tǒng)水分，優(yōu)化了系統(tǒng)操作指標。

圖1 祥光銅業(yè)廢水資源綜合利用工藝流程

3 技術(shù)改造減少污染物排放

3.1 減少尾氣SO2排放

祥光銅業(yè)采取調(diào)整硫酸干吸工序串酸方式、優(yōu)化轉(zhuǎn)化工序高溫風機出口分布風裝置、調(diào)整催化劑裝填系數(shù)等措施，在未增加尾氣脫硫系統(tǒng)的情況下，制酸裝置外排尾氣SO2質(zhì)量濃度由改造前的300 mg/m3左右，降至目前的150 mg/m3左右，取得良好的環(huán)境效益。

3.2 降低SO3發(fā)生率

冶煉系統(tǒng)SO3發(fā)生率高一直是困擾冶煉企業(yè)的一個技術(shù)難題。祥光銅業(yè)通過工藝改進使工藝系統(tǒng)SO3發(fā)生率大幅下降，煙氣中φ(SO3)由原來的6%降至現(xiàn)在的3%。SO3發(fā)生率降低后凈化污酸產(chǎn)出量減少，成品硫酸產(chǎn)量增加;由于SO3發(fā)生率提高，祥光銅業(yè)每年可多生產(chǎn)硫酸近萬噸，硫資源綜合利用率大幅提高。

3.3 煙氣綜合治理，回收有價金屬

3.3.1 設(shè)置高溫陶瓷膜收塵器

豎爐、保溫爐煙氣中含有大量有色金屬煙塵，直接排放既污染環(huán)境又造成有價金屬損失。祥光銅業(yè)通過技術(shù)改造升級增設(shè)高溫陶瓷膜收塵器，對豎爐、保溫爐煙氣進行除塵處理。高溫陶瓷膜收塵器除塵效率在90%～93%，除塵后煙氣中塵質(zhì)量濃度在20 mg/m3以下，滿足《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標準》(GB 25467—2010)排放要求(顆粒物排放限值80 mg/m3)和《山東省工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準》(DB 37/2375—2013)排放要求(顆粒物排放限值20 mg/m3)。技術(shù)改造后提高了有價金屬回收率，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益可觀。2016年上半年豎爐、保溫爐煙氣檢測數(shù)據(jù)見表1。

表1 豎爐、保溫爐煙氣檢測數(shù)據(jù)

3.3.2 增設(shè)二級布袋收塵器

冰銅干燥和精礦干燥系統(tǒng)原來設(shè)置一級布袋收塵器除塵。一級布袋收塵器的濾袋破損時必須停車排查更換濾袋，停車更換頻次較高，影響熔煉爐、吹煉爐的作業(yè)率。祥光銅業(yè)通過技術(shù)改造升級，在冰銅干燥和精礦干燥系統(tǒng)分別增加二級布袋收塵器。技術(shù)改造后，冰銅干燥和精礦干燥系統(tǒng)運行穩(wěn)定，熔煉爐、吹煉爐的作業(yè)率提高;煙氣含塵質(zhì)量濃度在由原來的80 mg/m3降到20 mg/m3以下，減少了有價金屬的流失。2016年上半年冰銅干燥和精礦干燥系統(tǒng)煙氣檢測數(shù)據(jù)見表2。

表2 冰銅干燥和精礦干燥系統(tǒng)煙氣檢測數(shù)據(jù)

4 降低天然氣消耗

天然氣是祥光銅業(yè)主要能源之一，也是唯一的燃料。祥光銅業(yè)一直致力于尋求降低天然氣消耗量的辦法，通過工藝改進和操作優(yōu)化，天然氣降耗取得很好的效果。

1)經(jīng)過設(shè)備改造及工藝操作水平提升，熔煉爐、吹煉爐反應(yīng)塔氧燒嘴燃燒的天然氣量逐步降低，由原來的最高600 m3/h逐漸降低到零;目前在投料期間，熔煉爐、吹煉爐反應(yīng)塔不需要再燃燒天然氣。

2)在陽極爐引進純氧燃燒系統(tǒng)代替原來的空氣燒嘴系統(tǒng)。純氧燃燒系統(tǒng)采用純氧助燃，熱效率高、節(jié)約燃料、減少排放。相對于傳統(tǒng)的空氣助燃，純氧燃燒鼓入陽極爐的總風量大幅降低，有效地減少了陽極爐煙氣量，達到減少熱量損失的目的。采用純氧燃燒技術(shù)后，節(jié)能效果顯著，陽極爐保溫天然氣用量減少到原來的1/3;同時，由于純氧燒嘴能提供更高的溫度，對于熔化爐結(jié)、控制爐容、延長陽極爐壽命都有積極的意義。

3)在溜槽和陽極爐中間包、澆鑄包等烘烤方面進行技術(shù)改進，提高了天然氣的利用率，大幅降低了天然氣用量。

4)在二期項目建設(shè)期間，對冰銅磨熱風爐進行技術(shù)改造，通過循環(huán)利用尾氣熱量，實現(xiàn)了60%以上的節(jié)能效果。

5 結(jié)語

近幾年祥光銅業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟取得良好效果，也積累了很多經(jīng)驗:①要建立卓有成效的激勵機制，全員參與，創(chuàng)造一個活躍的氛圍;②要樹立工藝大系統(tǒng)的觀念，進行工藝整合，資源、能源綜合回收、梯級利用;③要建立一個完整的體系，祥光銅業(yè)建立能源控制中心，統(tǒng)籌調(diào)度所有的資源，采取各種手段，提高資源的使用效率，減少資源的消耗;④技術(shù)創(chuàng)新是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的基礎(chǔ)，只有采用低投入、低消耗、高產(chǎn)出的新工藝、新技術(shù)，循環(huán)經(jīng)濟才能有質(zhì)的飛躍。

［1］張化剛，曹汝俊，韓耀強.循環(huán)經(jīng)濟和清潔生產(chǎn)在銅冶煉行業(yè)的實踐［J］.硫酸工業(yè)，2012(6):17－21.

［2］郭小芳，王長征，王興峰，等.有色金屬工業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的模式［J］.甘肅冶金，2016，38(2):152－155.

●2016年全球精煉銅產(chǎn)量23 460 kt據(jù)世界金屬統(tǒng)計局(WBMS)數(shù)據(jù)，2016年全球銅市場供應(yīng)過剩58 kt，2015年供應(yīng)過剩量為141 kt。2016年全球礦山銅產(chǎn)量為20 660 kt，同比增長6.9%。因中國增產(chǎn)476 kt、西班牙增產(chǎn)14 kt，2016年全球精煉銅產(chǎn)量增至23 460 kt，同比增長2.1%。2016年全球銅消費量為23 400 kt，比2015年的22 830 kt增長2.5%。

(http://www.100ppi.com/news/detail－20170216－1006403.html)

Application of Xiangguang Copper clean production and circular economy

CAO Rujun，HAN Yaoqiang，QIU Yuanpeng，DONG Musen，ZHANG Huagang
(Yanggu Xiangguang Copper Co.，Ltd.，Yanggu，Shandong，252327，China)

Practice of clean production and recycling economy in Xiangguang Copper are introduced.Through energy conservation，improving the recovery rate of resources，the product first pass rate，water resources use drop recycling and nitrogen comprehensive utilization，as well as technical transformation to reducing the incidence of SO3and tail gas SO2concentration，reducing the consumption of natural gas，addition of two stage bag dust collector，clean production are achieved.In the flue gas φ(SO3)dropped from 6%to 3%，SO2concentration decreased from about 300 mg/m3to 150 mg/m3，the utilization rate of resources and energy consumption reached a higher level.

copper smelting;sulphuric acid production;clean production;circular economy;application

TQ111.16

B

1002－1507(2017)02－0001－03

2016－09－20。

曹汝俊，男，陽谷祥光銅業(yè)有限公司熔煉廠廠長、工程師，現(xiàn)從事生產(chǎn)技術(shù)管理工作。電話:18866358028; E-mail:rujun.cao@xiangguang.com。