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銅冶煉企業(yè)固廢產(chǎn)生節(jié)點分析及處置措施建議

文檔作者：趙晉1 陳春麗2 3 文檔來源： 1．中國瑞林工程技術(shù)有限公司 2．南昌大學(xué) 3．南昌大學(xué)		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月30日
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第第 334期卷 有 色 冶 金 設(shè) 計 與 研 究 2013焦
6 月
銅冶煉企業(yè)固廢產(chǎn)生節(jié)點分析及處置措施建議
趙晉 ，陳春麗2,3
f1．中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌330031；2．南昌大學(xué)鄱陽湖環(huán)境與資源利用教育部重點實驗室，
江西南昌330047；3．南昌大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，江西南昌3300311
[摘 要]銅冶煉過程伴有大量成分復(fù)雜的固體廢物產(chǎn)生，這些固體廢物如得不到妥善的處理處置，隨意
的拋棄或堆放。不僅浪費二次資源，而且還將對環(huán)境造成潛在威脅 本文主要對銅冶煉過程各固廢產(chǎn)生節(jié)點進
行了分析總結(jié)，并在闡述固廢性質(zhì)、產(chǎn)生量、主要處理處置措施等內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對銅冶煉廠固體廢物的處理
處置提出了改進建議
(關(guān)鍵詞]銅冶煉；固體廢物；資源；處置措施
中圖分類號：X758 文獻標識碼：B 文章編號：1004—4345(2013)03—0075—04
Analysis of Solid W aste Generation Nodal in Copper Smelting Industries and Disposal M easures Suggestion
ZHA0 Jin ．CHEN Chun—li23
(1．China Nerin Engineering Co．，Ltd．，Nanchang，Jiangxi 330031，China；2．Nanehang University，The Key Lab of Poyang Lake Ecology
and Bio—resource Utilization of Ministry of Education，Nanehang，Jiangxi 330047，China；3．Institute of Environmental and Chemical
Engineering，Nanchang University，Nanchang，Jiangxi 33003 1，China)
Abstract Copper smelting process associated with a large amount of solid waste，and the solid waste composition were always
complex．If they had not been dealt with properly，not only the resources were wasted，but also caused potential environmental threat
by the harmful heavy metals in the solid waste．This paper analyzed the solid waste generation nodal in copper smelting industries，and
summarized the classification and properties of the solid waste and illustrated the generation nodal and solid waste production．a(chǎn)n d tIle
main disposal measures been used in copper smelting industries in China．Meanwhile，suggestions for disposal of solid waste generated
from copper smelting industries were given at last．
Keywords copper smelting；solid waste；resources；disposal measure
0 前言
固體廢物管理T作目前已進入我國環(huán)境保護的
主戰(zhàn)場，深化固體廢物管理是改善環(huán)境質(zhì)量、防范環(huán)
境風(fēng)險、維護人體健康的重要保障Ⅲ。銅火法冶煉屬
高污染、高能耗行業(yè)，從銅精礦到陰極銅的生產(chǎn)過程
伴隨著各類固廢的產(chǎn)生。冶煉廢物數(shù)量巨大，且富集
鉛、砷、鎘、鉻等重金屬，如果處理處置或存放方式不
當(dāng)，不但造成資源的浪費，而且會對冶煉企業(yè)周邊的
地下水、地表水、土壤及生態(tài)環(huán)境造成潛在的危害。
與廢氣、廢水污染相比，固廢污染具有不易察覺、突
然爆發(fā)和治理難度大等特點，因而對銅火法冶煉企業(yè)
固廢的妥善處理處置已13益受到人們的重視 。
銅冶煉企業(yè)的固廢處理處置和資源回收利用是
近年來的研究熱點。目前對銅冶煉企業(yè)固廢的研究
也多從資源回收利用角度出發(fā)。依據(jù)“變廢為寶，化
廢物為資源”的原則，很多學(xué)者針對銅冶煉企業(yè)固廢
的特性，對固廢進行資源回收利用研究，如進行銅冶
煉低銦煙塵中浸取有價金屬的研究5J，以及從銅冶煉
電收塵灰中回收銅、鋅的研究【6j。也有學(xué)者從清潔的
原料和能源、清潔的生產(chǎn)過程和清潔的產(chǎn)品等方面
提出了銅冶煉企業(yè)的清潔生產(chǎn)方向[71。馬倩玲等人則
從銅冶煉企業(yè)采用的主要原料、主要生產(chǎn)工藝和污
收稿13期：2012—12—05
基金項目：環(huán)保公益性行業(yè)科研專項課題(201009037)。
作者簡介：趙晉(1978一)，男，碩士，工程師，主要從事環(huán)境安全工程的設(shè)計與研究工作。
．76． 有 色 冶 金 設(shè) 計 與 研 究 第34卷
染治理設(shè)施分析生產(chǎn)過程中污染物的排放情況，探
討銅冶煉企業(yè)的環(huán)境影響。林星杰等人提出備料區(qū)、
熔煉區(qū)、電解區(qū)、制酸區(qū)是銅冶煉企業(yè)的4個主要區(qū)
域，屬于各產(chǎn)污環(huán)節(jié)的現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)察技術(shù)要點，需重
點監(jiān)察重金屬、SO，與煙粉塵的達標排放、危險固廢
安全處置及環(huán)境風(fēng)險應(yīng)急預(yù)案與應(yīng)急措施的到位情
況閻。但目前有關(guān)銅冶煉過程三廢產(chǎn)生節(jié)點的詳細分
析研究較少。
本文主要從對銅冶煉過程各固廢產(chǎn)生節(jié)點進行
分析總結(jié)，說明各種固體廢物的固廢性質(zhì)、產(chǎn)生量、
主要處理處置措施等，對銅冶煉企業(yè)固體廢物處理
進行總結(jié)并提出改進意見。
1 產(chǎn)生節(jié)點及分布特點
1．1 原料
礦銅冶煉主要分為火法和濕法兩種。目前國內(nèi)
外銅冶煉企業(yè)較多采用火法冶煉工藝。因此本文主
要針對火法工藝討論固廢產(chǎn)生的節(jié)點及分布特點。
銅精礦、輔助料+返料
銅火法冶煉所用原料主要為經(jīng)選礦富集的硫化
銅精礦[91。作為原料的銅精礦，主要成分為銅、硫、鐵、
硅等，其中銅的含量一般為20％~30％，同時含有鉛、
砷、鋅等雜質(zhì)及微量的金、銀等貴重金屬，其典型含
量見表1。
表1 銅精礦主要成分 ％
1．2 固廢產(chǎn)生環(huán)節(jié)分析
銅火法冶煉的工藝一般為：銅精礦經(jīng)熔煉爐熔煉
產(chǎn)出銅锍，再經(jīng)吹煉爐吹煉產(chǎn)出粗銅；粗銅經(jīng)陽極爐
精煉并澆鑄成陽極板，陽極板再經(jīng)電解精煉得到純度
為99．99％的陰極銅。在火法冶煉過程中銅精礦中的
硫被氧化成SO，進入冶煉煙氣，經(jīng)制酸系統(tǒng)回收硫酸，
其它元素大部分進入冶煉渣和煙塵等固體廢物中。
銅火法冶煉的典型工藝流程及固廢產(chǎn)生環(huán)節(jié)見
圖1。
圖1 銅冶煉過程固廢產(chǎn)生節(jié)點
1．2．1 熔煉系統(tǒng)
11熔煉過程產(chǎn)生的熔煉渣。熔煉系統(tǒng)的各冶金
爐都有爐渣產(chǎn)生，其中以熔煉爐產(chǎn)生的熔煉渣為主。
熔煉渣的主要成分為SiO 、Fe、S、Cu等，產(chǎn)率約為
2．5 3．0 t，t，密度約為3．5 t／m3渣中銅品位一般在2％
3％，具有回收價值。大型銅冶煉企業(yè)多采用浮選工
藝回收銅精礦，尾礦中銅的含量一般可控制在0．35％
以下。某冶煉企業(yè)尾礦成分實測結(jié)果見表2。
表2 熔煉渣選礦尾礦主要金屬含量 ％
砷濾餅
吹煉爐和陽極爐產(chǎn)生的爐渣含銅量在20％～
50％之間，作為返料直接使用。
21熔煉過程產(chǎn)生的煙塵。熔煉過程產(chǎn)生的高溫
煙氣含有高濃度SO 和煙塵，一般采用“余熱鍋爐+
電除塵器+硫酸系統(tǒng)”回收熱量、煙塵和SO，。回收的
煙塵大部分可作為返料，但因為原料中含有砷、鉛等
雜質(zhì)，為保持冶煉系統(tǒng)的正常生產(chǎn)，需將電除塵器收
集的煙塵開路一部分。該部分煙塵的砷、鉛、鋅含量
較高，外觀呈灰白色，習(xí)慣上稱其為“白煙塵”。白煙
塵帶走的砷量一般占銅精礦帶入砷量的1 0％左右。
1．2．2制酸系統(tǒng)
制酸系統(tǒng)多采用“兩轉(zhuǎn)兩吸”制酸工藝，包括煙
氣凈化、煙氣干吸、煙氣轉(zhuǎn)化及尾氣處理等工序。
第3期 銅冶煉企業(yè)固廢產(chǎn)生節(jié)點分析及處置措施建議 ．77．
11煙氣凈化產(chǎn)生的固廢。主要為鉛、砷濾餅含高
濃度SO：的煙氣首先需凈化除雜，以保證硫酸的品質(zhì)，
煙氣凈化主要采用稀酸冼滌工藝。洗滌產(chǎn)生的底泥含鉛
量較高，稱之為鉛濾餅；洗滌產(chǎn)生的廢酸多采用NaES
法進行沉淀處理，沉淀物中砷含量較高，稱之為砷濾
餅(或硫化濾餅)。這兩種固廢性質(zhì)相似，砷濾餅量約
為鉛濾餅的32,5倍，鉛、砷濾餅的主要成分見表3。
表3 鉛、砷濾餅的主要組成 ％
鉛濾餅34．7l 一 一15．49 5．O7 4．24 2．1O 2O 18．39
砷濾餅 一32．53 11．13 26．37 一 一 4．47 25 O．5O
注：一表不無數(shù)據(jù)。
21煙氣轉(zhuǎn)化及尾氣處理過程產(chǎn)生的固廢。轉(zhuǎn)化工
序需要用到觸媒，主要成分為V 0 ，使用一段時間后
需更換，即產(chǎn)生廢觸媒。廢觸媒的產(chǎn)量較小，一般年
產(chǎn)生量不足百噸；此外有些銅冶煉企業(yè)對制酸后的
尾氣進一步脫硫處理，會產(chǎn)生一定量的脫硫渣。
3)廢酸處理后液處理過程產(chǎn)生的固廢。廢酸處
理后液仍需進一步采取處理措施，目前大部分銅冶煉
企業(yè)采用石灰石一石灰兩段中和法處理廢酸處理后
液及全廠其它含重金屬廢水。相應(yīng)產(chǎn)生石膏渣及中和
渣兩種固廢：石膏渣主要是石灰中和廢酸中的硫酸根離
子而成，純度較高，產(chǎn)生量也較大；中和渣成分相對
復(fù)雜，集中了生產(chǎn)廢水中的重金屬離子，主要成分見
表4。
表4 石膏、中和渣主要成分 ％
成分純石膏 CaF Fe Zn As H20 c H)2
一 百— — — 廣 面_ — —
中和渣32．39 0．64 5．03 6．94 0．3 30 16．63
1．2-3 電解工段
電解工段產(chǎn)生的陽極泥富含金、銀、鉑、鈀等貴
金屬，企業(yè)大多會設(shè)專門的貴金屬回收車間處理進
行回收。
綜上，從銅冶煉過程固廢產(chǎn)生環(huán)節(jié)分析可知，銅
火法冶煉過程產(chǎn)生的固廢主要有尾礦、白煙塵、鉛濾
餅、砷濾餅、石膏渣、中和渣、廢觸媒、脫硫渣等，若廠
內(nèi)建有燃煤鍋爐，相應(yīng)還會產(chǎn)生煤渣。
2 固廢性質(zhì)及處理、處置措施
2．1銅冶煉企業(yè)固廢性質(zhì)分類及數(shù)量
銅冶煉企業(yè)中各種固廢從性質(zhì)上可分為兩大
類：一般工業(yè)固體廢物，包括尾礦、石膏渣、中和渣
等；危險廢物，包括白煙塵、鉛濾餅、砷濾餅、廢觸媒
等。在數(shù)量上，尾礦和石膏渣占了絕對優(yōu)勢，約占銅
冶煉企業(yè)固廢量的98％以上，危險廢物中以白煙塵和砷
濾餅為主。對各類固廢的處理處置，一般遵循廠內(nèi)設(shè)
暫存場地，自身回收利用加外委處置的綜合利用方案。
2．2銅冶煉企業(yè)固廢處理處置措施
2．2．1銅冶煉固體廢渣處理技術(shù)發(fā)展趨勢
銅冶煉固體廢渣的處理技術(shù)向兩個方向發(fā)展。
首先是資源化再利用，即從廢渣中提取有價金屬或綜
合利用。其次是根據(jù)渣的性質(zhì)、種類，經(jīng)鑒別分清一
般固體廢物和危險固體廢物，分別進行處置處理。
2．2．2 國內(nèi)銅冶煉企業(yè)固廢的處理處置措施
銅冶煉產(chǎn)生的固體廢物大多數(shù)是能綜合利用
(如冶煉渣、石膏、煤渣1，使其資源化的；對于暫時不
能利用的固廢應(yīng)采取妥善處置措施，做到無害化，盡
量使一般固體廢物零排放，危險固體廢物對外部環(huán)境
f如水源和地下水1零風(fēng)險。一般處理處置措施如下：
11再回收。熔煉渣作為一般固體廢物利用率很
高[71。目前國內(nèi)大型銅冶煉企業(yè)都對熔煉渣進行了再
回收處理，熔煉渣的回收有電爐貧化和渣選礦兩種。
因渣選礦回收率高而得到廣泛應(yīng)用，主要工藝流程為渣
緩冷+破碎+球磨+浮選，回收的銅精礦為原料尾礦作
為水泥廠的原料或建筑材料，具有較好的銷路。對中
和渣的利用方案也在不斷探索，如按一定比例將中
和渣與尾礦摻和后做水泥原料；也有的企業(yè)用中和渣
代替石灰返回熔池熔煉爐中作為配料使用；還有研究
利用中和渣采用浸出一沉淀一(載體)浮選法回收
銅，再利用尾渣與諾砂、粉煤灰等固廢為原料，制污
泥壓制品，均取得了較好的環(huán)境和經(jīng)濟效益。
有些冶煉企業(yè)配套了相應(yīng)設(shè)施回收固廢中的有
價金屬，如利用砷濾餅生產(chǎn)As20 ，從冶煉煙氣中回
收銅、鋅、銦等有價金屬的工藝也比較成熟并應(yīng)用廣
泛，主要是采用濕法冶煉工藝，通過浸出、凈化、電積
等回收銅、鋅，也有企業(yè)采用火法工藝先回收鉛后再
采用濕法工藝回收其它有色金屬。
2汐}、委處置。受建設(shè)規(guī)模、場地條件、經(jīng)濟效益
等因素影響，銅冶煉企業(yè)難以做到對所有固廢的再
回收利用，外委處置是重要的解決途徑。其中尾礦多
作為水泥廠原料，石膏渣多作為建筑材料進行綜合利
用；白煙塵、砷濾餅和鉛濾餅多作為濕法冶煉廠的原
料回收有價金屬，廢觸媒一般由專業(yè)生產(chǎn)廠家負責(zé)
更換，回收廢觸媒進行再生。由于白煙塵、砷濾餅、
鉛濾餅和廢觸媒屬危險廢物，在外委處置時須按照
危險廢物轉(zhuǎn)移聯(lián)單要求并委托有相應(yīng)處理資質(zhì)的
單位處置。
．78． 有 色 冶 金 設(shè) 計 與 研 究 第34卷
3)廠內(nèi)暫存。暫時無法利用或需要周轉(zhuǎn)的固體
廢物需企業(yè)自建堆場和倉庫，固廢在廠內(nèi)暫存期間，
一般要求堆存在倉庫內(nèi)，避免露天堆放而產(chǎn)生揚塵和
降雨滲流等二次污染。特別是對白煙塵、濾餅等危險廢
物，必須設(shè)危險廢物倉庫存放，倉庫的建設(shè)標準按照
《危險廢物貯存污染控制標準》(GB18597—2o01)【 0]
要求進行防滲處理，并建設(shè)監(jiān)測井進行地下水監(jiān)控。
固廢暫存產(chǎn)生的二次污染問題往往會導(dǎo)致較大的環(huán)
境事故，必須引起高度重視。
3 建議
按照固體廢物減量化、資源化、無害化的原則，
對銅冶煉廠固體廢物的處理處置提出如下建議：
11改善原料來源，從源頭控制固廢產(chǎn)量。國內(nèi)銅
礦品位普遍較低，一方面可通過改進選礦工藝提高
銅精礦品位，降低其它金屬含量，從而可減少固廢的
產(chǎn)生量，另一方面應(yīng)面向國外，通過收購、合作等方
式提高國外高品位銅資源的占有率；其次是大力開
展再生銅循環(huán)利用工程，逐步減少對原生礦的依賴，
利用再生銅為原料生產(chǎn)陰極銅，不僅可減少產(chǎn)污環(huán)節(jié)，
還可大幅度降低尾礦、石膏渣、鉛砷濾餅的產(chǎn)生量。
21大力發(fā)展廠內(nèi)綜合利用技術(shù)，減少固廢周轉(zhuǎn)。
針對各種固廢的特點，應(yīng)采取不同的處理方法：熔煉
渣在回收銅精礦的基礎(chǔ)上可進一步回收鐵精礦，產(chǎn)
生的尾礦除可作為水泥廠原料外，還可生產(chǎn)微晶玻璃、
礦渣棉、鑄石、路基，或與石灰、砂混合生產(chǎn)硅酸鹽磚
等。白煙塵、鉛濾餅、砷濾餅等危險廢物除含有銅、
鉛、鋅、砷等外，還含有錸、銦、鉍、銻、硒等稀貴金屬，
可考慮以廢酸為原料，采用濕法冶煉工藝，將白煙
塵、鉛濾餅、砷濾餅進行酸溶、置換、凈化，分步將其
中的有價金屬回收，最終產(chǎn)生的廢渣又可與尾礦一起
進行綜合利用，最大限度得回收有價金屬，實現(xiàn)變廢
為寶，物盡其用的目的。
3)重視固廢貯存時的環(huán)境保護措施，加強政策
支持力度和資金扶持。銅冶煉廠產(chǎn)生的固廢數(shù)量巨
大，如貯存措施不當(dāng)，易受大風(fēng)、降雨影響，對廠區(qū)周
邊的大氣、地表水、土壤造成污染。因此在對固廢進
行回收利用的同時，需要特別注意貯存的安全可靠
性。在目前的技術(shù)、經(jīng)濟條件下，固廢的綜合利用、
無害化處理處于微利甚至虧本的水平，要改變這種
狀況，需要國家在產(chǎn)業(yè)政策、稅收、貸款、土地等方面
繼續(xù)給予傾斜政策，企業(yè)自身也需要投入更多的精力
和資金對待固廢問題。
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