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废酸(m3/a)
处理水去向
中和废渣产生量
废渣去向
净化渣(kg/d)
180
59400
回用于制酸生产系统
11t/d
修池暂堆放,以后送固废处理中心
70㎏,返冶炼炉
二、10万吨铜/年,40万吨酸/年废水废渣量
340
112200
全部用于脱硫工段和渣选矿车间
22.4t/d
100㎏,返冶炼炉
从上表看出:
产酸量455吨/天,废渣量11吨/天,产酸量1261吨/天,废渣量22.4吨/天。
两套装置不同点:
3万吨铜11.5万吨酸/年废酸废渣量分别为:
吨硫酸产废酸395㎏,产废渣24㎏;
而10万吨铜40万吨酸/年废水废渣量分别为270㎏和18㎏.减排量达66%和68%。
COD<30mg/L;
BOD<100mg/L。
相同点是:
两套装置的废水全部回用,做到零排放,废渣均以后送危废中心处理。
3、废气系统处理比较
3.1.熔炼系统废气
熔炼系统烟气由鼓风炉和吹炼炉产生,通过烟气管道进入制酸系统。
鼓风炉和吹炼炉的布料口、出渣口、出铜口安装有集气装置,通向烟气回收系统。
烟气通过净化、干燥、转化、吸收,生产硫酸,以实现烟气中二氧化硫的回收利用,其工艺流程如下:
3.211.5万吨烟气制酸装置尾气处理
从以上工艺流程图可知,冶炼烟气包括收尘气和转炉和底吹炉烟气全部收入制酸系统,经净化和转化后进入98%酸吸收系统,制成93%商品酸。
制酸尾气达标后送入50米烟囱排放,工艺流程见下图,其各操作单元功能简述如下:
底吹炼炉产生的烟气经过余热锅炉,静电除尘和动力波洗涤后进入制酸系统,制酸系统产生的废气含有二氧化硫、烟尘、硫酸雾、氟化物。
以上各污染物排放达标情况和二氧化硫总量控制情况如下:
二氧化硫、烟尘、硫酸雾、氟化物浓度和排放速率均低于《大气污染物综合排放标准》标准限值,具体数值见表表-1。
根据监测数据和企业生产天数计算华鼎铜业年排放二氧化硫总量238吨,该排放总量符合包头市人民政府对该厂下达的二氧化硫总量控制指标,制酸尾气污染排放参见下表。
表-1制酸尾气污染排放表
污染物
S02
烟尘
硫酸雾
氟化物
浓度(mg/m3)
速度(㎏/h)
浓度
速度
标准值
744.5
29.015
97.68
3.645
41.965
1.57
2.115
0.083
排放值
960
32
120
49.5
45
19
9
1.25
4、10万吨铜40万吨酸系统废气处理
4.1.熔炼系统废气
熔炼系统烟气由底吹炉和吹炼炉产生,通过烟气管道进入制酸系统。
鼓风炉和吹炼炉的布料口、出渣口、出铜口安装有环集气装置,通向烟气回收系统。
烟气通过净化、干燥、转化、吸收,生产硫酸,以实现烟气中二氧化硫的回收利用,其流程如下:
4.240万吨/年烟气制酸尾气处理
铜冶炼扩能后将原115kt/a铜冶炼烟气制酸装置扩能改造成400kt/a烟气制酸系统。
对原配套115kt/a的烟气制酸脱硫装置升级改造。
改造后SO2排放浓度达200mg/m3,低于GB2546-2010标准,其他指标达GB2546-2010标准。
公司投入大量资金对制酸尾气脱硫系统进行改造,建有常用系统和安全备用系统。
各操作单元功能是:
转炉烟气经过喷雾冷却器电除尘进入制酸系统,底吹炉烟气经过锅炉电除尘并入制酸系统后,转炉和底吹收尘罩收到部分含少量SO2气体并入电除尘进入制酸系统;
三部分烟气经过除杂质、水份、酸雾等,进入转化器转化后用98%硫酸吸成商品硫酸。
吸收后尾气含少量SO2和酸雾进入脱硫系统。
脱硫共有两套装置,一套是常用制酸尾气脱系统,采用电石渣—石膏湿法—动力波脱硫,一级洗涤中和二级清洗除雾。
另一套装置称为安全保证备用系统。
本装置采用两级中和洗涤,四个电除雾并联除雾(参见工艺流程)。
4.3、两套废气处理系统的比较
10万吨铜系统二氧化硫、烟尘、硫酸雾、氟化物排放浓度达到或低于《铜、镍、钴工业污物排放标准》,SO2的排放指标达到包头市人民政府对该厂下达的SO2总量控制指标158t/a,较3万吨铜11.5万吨酸少排71吨/年,其他指标全部达标,个别指标优于GB2546-2010规定指标,较3万系统减排SO283.2t/a,具体数值见表下表
实测脱硫系统外排尾气指标表单位:
mg/Nm³
项目
颗粒物
SO2
砷
铅
汞
标准GB2546-2010
50
400
40
3
0.4
0.7
0.012
制酸尾气现排放值
≤45
33.62~200
≤30
≤3
≤0.4
≤0.7
≤0.012
5、固体废物处理及去向
企业主要产生的废渣为:
吹炼炉渣、除尘器灰渣、制酸废渣。
5.1、P-S转炉吹炼炉渣
铜冶炼矿渣变废为宝,处理后提取精铜矿,吨矿渣选精0.245吨。
成为本公司经济效益的增长点。
各操作单元功能简述如下:
炉渣用抱罐车送到炉渣堆场,机械初破后,行车抓入破碎机破碎后,二次破碎,筛分,粗返回再破碎,细的进入圆锥破碎机破碎后进入球磨机,磨细后进入浮选机,浮选机内加药分离为含铜精矿多和少矿渣,分别将两类渣送入分离槽再一次分离,然后两类渣分别进转盘过滤机和瓷板过滤机过滤,精矿送到原料库配料进底吹炉,矿渣作为产品外销。
全年可处理炉渣28万吨,生产20%精铜矿7万吨,外销产品渣21万吨,
所用洗选水为制酸处理水,部分一次水,全部闭路循环,无外排水。
其工艺流程如下:
5.2、电除尘器、除尘室、锅炉渣返回生产系统重新使用。
5.3、.制酸两部分渣,一部分全年约33吨,含有铜、金、银等返回冶炼系统使用;
处理污酸含砷废渣6600吨,现储储存到废渣场,由于其属含砷废渣,待包头市危废处理中心建成后移交赴理。
5.4、两套系统的废渣处理比较
3万吨铜11.5万吨酸系统处理渣采用电炉平化后外销,电能消耗大,其他各部分渣与现在相同,均是送到冶炼车间循环合用。
10万吨铜40万吨酸技术改造后完成后,新建了一套炉渣选精铜矿的装置,做到了循环利用,变废为宝。
其10万吨铜“三废”处理列表如下,请参考:
10万吨铜“三废”处理表
名称
产生量
治理措施
治理效果
废水(t/a)
生产废水
343360
处理后循环使用
生产废水零排放,生活废水达标排放
生活废水
14600
化粪池处理后进南郊污水处理厂
废渣(t/a)
炉渣
280000
送渣选车间选精铜矿,尾渣外销同蒙西水泥公司、同达建材公司、凯华工贸公司签订购销合同
综合利用和合理处理
电除尘灰
26700
返炉使用
精炼炉渣
513
废旧触媒
34.8
资源利用,外销催化剂生产厂,宜兴江丰冶炼厂回收
污水处理中和渣
6600
送市危废处理中心,已与包头阳光美景公司签订委托处理协议
制酸尾气处理中和渣
927
制酸净化渣
33
废气(m3/a)
制酸尾气
603131760
全部达标排放,SO2含量≤200mg/m3,其他达GB2546-2010
合理处理
6.工艺技术及“三废”处理技术水平分析
6.1生产工艺的先进性
目前国内外铜冶炼工艺较多,应用比较成熟的铜冶炼技术主要有闪速熔炼、诺兰达熔炼、瓦纽科夫熔炼、顶吹浸没法、白银炼铜法和氧气富氧底吹法等。
华鼎铜业2008年以前使用的是密闭鼓风炉,属于淘汰的铜冶炼设备,不符合《铜冶炼行业准入条件》,该准入条件明确规定于2007年年底前淘汰所有密闭鼓风炉。
项目技改扩建后根据建设规模、原料供给等具体情况综合考虑,本项目熔炼采用富氧侧吹熔池熔炼炉,该炉犁属于《铜冶炼行业准入条件》中提出的推荐炉型,铜冶炼采用“富氧底吹熔池熔炼(也称为瓦纽科夫熔炼)——P-S转炉吹炼——回转阳极炉火法精炼”工艺,冶炼尾气采用成熟的稀酸净化、两转两吸的常压接触法制酸工艺;
生产三艺技术可达到国内先进水平。
(1)富氧底吹熔池熔炼炉熔炼工艺的先进性
富氧侧吹熔池熔炼炉熔炼开始研究于1956年,1986年用于工业生产,该工艺具有以下特点:
(a)备料简单,对炉料的适应性强,
(b)由于能处理湿料和块料,故烟尘率低,仅为1.92%,
(C)鼓泡乳化强化了冶炼过程。
炉子的处理能力大,床能力达到70~80t/m2.d;
(d)炉渣可在同一台炉中得到贫化,炉渣含铜4%以下;
(e)炉子负压操作,生产环境好,作业简单,鼓风氧浓高,烟气中S02浓度可达到25%以上。
由于该工艺冶炼强度大,炉子及制酸系统设备相对较少,投资也相应减少。
此外,富氧侧吹熔池熔炼炉属于《铜冶炼行业准入条件》中推荐使用的炉型。
(2)P-S转炉吹炼工艺先进性分析
目前国内吹炼铜锍主要有P-S转炉吹炼和连续吹炼炉吹炼两种工艺,大中型厂一般采用P-S转炉吹炼,而连吹炉工艺只适用于小规模的铜冶炼,转炉吹炼工艺是国内大多数铜冶炼企业采用的成熟生产工艺。
(3)回转式阳极炉火法精炼工艺先进性分析
目前火法精炼主要生产设备分反射炉和回转式阳极炉,反射炉投资较少,具有结构简单,容易操作,原料燃料适应性广等优点,但是该炉型燃料消耗量大,热效率低,密封性较差,占地面积大,机械化水平低,出铜流量难以控制,人工插管氧化,劳动强度大,采用重油还原,还原期会产生黑烟污染。
国内较成熟先进的火法精炼工艺为回转式阳极炉,用清洁燃料天然气作还原剂,可解决还原期黑烟污染环境问题。
回转式阳极炉为卧式圆筒型的炉子,在上方设加料口、氧化、还原插管口和出铜口在炉子两侧。
该炉型机械化水平高,消除了人工繁重的体力劳动,炉予密封好,散热损失少,炉压容易控制,烟气基本不外逸,可明显改善周围环境污染状况。
(4)制酸工艺先进性分析
华鼎铜业制酸系统生产工艺在技改前后变化较大,改造前的装置转化流程为“3+1”段式“4.1-3.2”,转化流程,本流程操作运行稍难些,现转化采“3+1”段式,“3.1-4.2”换热流程,催化剂选用国际公认转化率高的托普索产品,运行更为平稳,提高了转化率。
净化采用稀酸封闭、动力波洗涤。
该工艺属于目前国内铜冶炼尾气制酸普遍使用的一种生产工艺,该工艺比较成熟,本项目设计中硫的利用率可达到97%,转化率99.85%。
本项目硫的总捕集率大于98%,硫的回收率达到97%以上,尾气中二氧化硫的浓度及排放速率达到《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)新污染源二级标准的要求。
为降低SO2排放量,本项目采用尾气脱硫系统进一步去除制酸尾气中的S02,现排入大气中SO2低于200mg/m3。
(5)循环水系统分析
本项目扩建水循环利用率达到97.1%以上,节省水资源效果明显,吨铜耗新水19.2t,满足《铜冶炼行业准入条件》要求:
吨铜新水消耗25t以下。
6.2原辅材料及产品
(1)原辅材料情况
本项目主要原料为铜精矿,主要成分见表下表
原料铜矿化学成份份析
元素
Cu
As
Pb
Zn
S
Fe
含量(%)
26.25
0.19
0.1
0.24
30.08
26.58
中华人民共和国有色金行业标准(铜精矿)
品级
Cu不小于
杂质
Pb+Zn
MgO
Bi
一级品
30
0.05
2
1
二级品
25
0.2
5
三级品
20
0.3
8
4
四级品
13
12
0.5
上两表可看出:
本公司生产所用矿在精铜矿品级一级~二级之间,在国内外同行业厂家中属于中上等质量。
主要辅料包括石灰石、石英石、煤、柴油,均为常见的冶炼原料,质量与国
内外其他同行业大致相同。
综上所述,本项目使用的原辅材料是较为清洁的。
(2)产品情况
华鼎铜业技改前主产品是粗铜,副产品是硫酸,技改后主产品为阴极铜,副产品为硫酸,硫酸生产的原材料是均是铜熔炼产出冶炼烟气。
技改后企业主产品均属于铜冶炼的深加工产品,是技改前产品粗铜的产品延伸,也是产品清洁水平提高的体现。
阴极铜被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,在我国有色金属材料的消费中仅次子铝。
其中,在电气、电子工业中应用最广、用量最大;
铜杆全部供给江苏震雄铜业集团公司,作为该公司进一步深加工的原料。
硫酸是强腐蚀性产品,运输较为困难,价值较低。
包头地区目前稀土业年需硫酸量为60×
104t以上,而包头地区的硫酸生产能力仅为20×
104t。
因此,包头地区硫酸的使用量很大,本项目附产品硫酸可实现就近销售。
本项目在产品严格遵守产品包装和运输的相关要求的前提下不会对环境产生污染。
6.3清洁生产
(1)能耗指标
根据资料调研结果,全国同类企业铜冶炼生产主要生产设备综合能耗指标和限额列于下表(参见国内知名企业综合能耗指标表)和(铜冶炼企业单位产品能源消耗限额表)
国内知名企业综合能耗指标表
铜冶炼厂
采用生产装置
粗铜单耗电(KW)
中条山冶炼厂
顶吹浸没式喷枪熔炼炉
782
大冶冶炼厂
诺兰达熔炼炉
675
白银冶炼厂
富氧熔炼炉
华鼎技改前
密封鼓风炉
976
华鼎技改后
富氧底熔池熔炼炉
439
相关标准值表
铜冶炼企业单位产品能源消耗限额(GB21248-2007)
工序、工艺
能耗限额限定值/(kgce/t)
能耗限额准入值/(kgce/t)
能耗限额先进值/(kgce/t)
工艺能耗
综合能耗
粗铜工艺(铜精矿-粗铜)
≤750
≤800
≤500
≤530
≤330
≤340
阳极铜工艺(铜精矿-阳极铜)
≤850
≤550
≤580
≤380
≤390
注:
各工艺中回收的余热量和余热发电量输出时应予以扣除。
华鼎铜业技改前由精铜矿生产粗铜其综合能耗不符合《GB21248-2007》和《铜冶炼行业准入条件》的要求:
技改前综合能耗(标煤)976㎏/t,技改后本项目综合能耗(标煤)439㎏/t低于铜冶炼企业单位产品能源消耗限额(GB21248-2007)指标,并从上表比较得出:
华鼎铜业能耗在(标煤)439㎏/t,在国内同行业中处于靠前地位。
(2)单位产品排污指标
项目技改前后单位产品排污量比较,本工程与国内外先进工艺企业单位产品排污量比较,处于先进行列(见下表)。
华鼎铜业精铜单位产品排污量表
技改前
技改后
国内先进企业
SO2(㎏/t.Cu)
2.38
1.548
10~30
烟(粉)尘((㎏/t.Cu))
0.383
0.3635
0.2~1.2
(3)其他指标
依据《铜冶炼行业准入条件》的要求:
单系统铜熔炼能力在10×
104t/a及
以上,落实铜精矿、交通运输等外部生产条件,自有矿山原料比例达到25%以上
(或者自有矿山原料和通过合资合作方式取得5年以上矿山长期合同的原料达
到总需求的40%以上),项目资本金比例达到35%及以上;
企业进行生产和销售等
经营活动涉及制酸、制氧系统的,应按照有关规定办理《危险化学品生产企业安
全生产许可证》。
华鼎铜业技改后单系统铜熔炼能力10×
104t/a可以达到准入条件要求,目前企业已取得5年国内外铜精山长期合同的原料(其中国内28800t/a,国外供货470000t/a)达498800t/a,达到总需求404082t/a的123%以上,项目资本金比例达到36%,满足准入条件要求。
华鼎铜业技改后硫的总捕集率大于99.940,硫的回收率达到97%,满足《铜冶炼行业准入条件》硫的总捕集率大于98%,硫的回收率达到96%以上的要求。
华鼎铜业技改后占地面积约2㎡/t铜,满足《铜冶炼行业准入条件》占地面积低于4㎡/t的要求。
华鼎铜业技改后企业铜冶炼总回收率达到99.25%;
祖铜冶炼回收率99.320r0;
满足《铜冶炼行业准入条件》新建企业铜冶炼总回收率达到970r6以上、粗铜冶炼回收率980,6以上的要求。
6.4清洁生产分析结论
综上所述,华鼎铜业技改后比技改前其清洁生产水平整体上有所提高。
技改后项目采用“富氧底吹熔池熔炼炉熔炼,P-S转炉吹炼,固定极炉火法精炼”冶炼工艺,冶炼尾气采用成熟的稀酸净化、两转两吸的常压接触法制酸工艺。
华鼎铜业生产工艺技术达到国内先进水平。
在冶炼、制酸工艺的全过程使用清洁燃料,从源头控制了污染,对产生污染的设施采取了有效的污染控制措施,可以确保本项目投产后的排污指标属较先进水平。
制酸尾气在达标排放的前提下,进一步采取电石渣一石膏湿法脱硫技术进行脱硫,最大程度降低S02排放量,实现增产减污。
从项目的生产采用设备、工艺、原辅材料、产品、能耗指标及单位产品排污指标方面分析,本项目基本符合清洁生产的要求。
6.5.污染物总量控制分析
根据《“十一五”主要污染物总量减排核查办法(试行)》的要求,本项目实施排放总量控制的两项污染物为化学需氧量(COD)和二氧化硫(SO2)的排放量。
6.5.1化学需氧量(COD)排放总量控制
该项目技改实施后没有生产废水外排,仅有少量生活污水(1.46×
104m3/a)排放,经核算本项目生活污水化学需氧量(COD)排放总量控制值为2.92t/a。
本项目技改前生产、生活废水排放量7.095×
104m3/a,其化学需氧量(COD)排放总量控制值为10.55t/a。
本项目技改后化学需氧量(COD)消减7.63t/a,实现了以新带老,增产减污(见下表)。
本项目技改前后化学需氧量(COD)排放总量变化情况表
总量控制指标
单位
增减量
增减速率%
效果
化学需氧(COD)
t/a
10.55
2.92
-7.63
-72.3
增产减亏
6.5.2二氧化硫(SO2)的排放总量控制
本工程从采用先进的富氧熔池熔炼工艺、双转双吸制酸工艺和制酸尾气电石渣-石膏湿法-动力波脱硫工艺,并采用清洁燃料天然气作为补热燃料和精炼还原剂,最大程度减少了S02的排放,本项目技改前SO2排放量238t/a.技改后全厂SO2排放量154.8t/a,以新带老消减S02排放量83.2t/a,SO。
排放比技改前减少了34.96%,实现了增产不增污且增产减污的效果,项目建设符合国家、自治区及包头市相关污染物总量控制要求(见下表)。
本项目本项目技改前后二氧化硫(SO。
)排放总量变化情况表
238
154.8
-83.2
-34.96
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