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進口廢物環境保護控制標準...
環境保護技術文件銅冶煉污染防治最佳可行技術指南(試行)

2011-09-01 江西中旺銅業有限公司

環境保護技術文件銅冶煉污染防治最佳可行技術指南(試行)


Guideline on Best Available Technologies of Pollution Prevention and
Control for Copper Smelt Plant Industry (on Trial)
(征求意見稿)
環境保護部
二〇一〇年九月
目次
前 言......................................................................................................................................................... 1
1 總 則....................................................................................................................................................... 2
1.1 適用范 圍.............................................................................................................................................2
1.2 術語和定 義........................................................................................................................................ 2
2 生產工藝及污染物排 放.......................................................................................................................2
2.1 生產工藝及產污環 節.........................................................................................................................2
2.2 主要污染物的產生與排 放................................................................................................................ 4
3 工藝過程污染預防技 術.......................................................................................................................6
3.1 富氧強化熔煉技 術.............................................................................................................................6
3.2 連續吹煉技 術.................................................................................................................................... 7
3.3 余熱回收利用技 術.............................................................................................................................7
3.4 永久性不銹鋼陰極電解 法................................................................................................................ 7
3.5 加壓浸出--氧氣頂吹熔煉陽極泥處理工藝................................................................................... 7
3.6 回轉陽極爐固體還原劑噴吹技術....................................................................................................7
4 污染治理技 術...................................................................................................................................... 8
4.1 煙氣收塵技 術.................................................................................................................................... 8
4.2 煙氣制酸技 術.................................................................................................................................. 10
4.3 煙氣脫硫技 術.................................................................................................................................. 13
4.4 其它廢氣治理技 術...........................................................................................................................15
4.5 廢水治理技 術.................................................................................................................................. 16
4.6 固體廢物治理技 術...........................................................................................................................18
4.7 噪聲治理技 術.................................................................................................................................. 19
5 銅冶煉污染防治最佳可行技術........................................................................................................ 19
5.1 銅冶煉污染防治最佳可行技術概述..............................................................................................19
5.2 工藝過程污染預防最佳可行技術...................................................................................................21
5.3 煙氣收塵最佳可行技 術...................................................................................................................21
5.4 煙氣制酸最佳可行技 術...................................................................................................................24
5.5 煙氣脫硫最佳可行技 術...................................................................................................................25
5.6 其它廢氣治理最佳可行技術.......................................................................................................... 27
5.7 廢水治理最佳可行技 術...................................................................................................................28
5.8 固體廢物處理處置最佳可行技術..................................................................................................29
5.9 最佳環境管理實 踐............................................................................................................................30
1
前言
為貫徹執行《中華人民共和國環境保護法》,加快建立環境技術管理體系,確保環境管理目標的技
術可達性,增強環境管理決策的科學性,提供環境管理政策制定和實施的技術依據,引導污染防治技術
進步和環保產業發展,根據《國家環境技術管理體系建設規劃》,環境保護部組織制定污染防治技術政
策、污染防治最佳可行技術指南、環境工程技術規范等技術指導文件。
本指南可作為銅冶煉廠項目環境影響評價、工程設計、工程驗收以及運營管理等環節的技術依據,
是供各級環境保護部門、設計單位以及用戶使用的指導性技術文件。
本指南為首次發布,將根據環境管理要求及技術發展情況適時修訂。
本指南由環境保護部科技標準司組織制定。
本指南起草單位:中國恩菲工程技術有限公司、中國京冶工程技術有限公司。
本指南由環境保護部解釋。
2
1 總則
1.1 適用范圍
本指南適用于銅冶煉企業或具有銅冶煉工藝的生產企業。
1.2 術語和定義
1.2.1 最佳可行技術
是針對生活、生產過程中產生的各種環境問題,為減少污染物的排放,從整體上實現高水平環境保
護所采用的與某一時期的技術、經濟發展水平和環境管理要求相適應、在公共基礎設施和工業部門得到
應用的、適用于不同應用條件的一項或多項先進、可行的污染防治工藝和技術。
1.2.2 最佳環境管理實踐
是指運用行政、經濟、技術等手段,為減少生活、生產活動對環境造成的潛在污染和危害,確保實
現最佳污染防治效果,從整體上達到高水平的環境保護所采用的管理活動。
2 生產工藝及污染物排放
2.1 生產工藝及產污環節
銅冶煉方法主要分為火法煉銅和濕法煉銅兩大類。
2.1.1 火法煉銅工藝
火法煉銅是生產銅的主要方法,特別是硫化銅礦,主要采用火法工藝。其生產過程一般由以下幾個
工序組成:備料、熔煉、吹煉、火法精煉、電解精煉,最終產品為電解銅。
火法煉銅也包括廢雜銅的冶煉。
火法煉銅生產工藝及主要產污環節見圖1。
2.1.2 濕法煉銅工藝
濕法煉銅是在常溫常壓或高壓下,用溶劑浸出礦石或焙燒礦中的銅,經過凈液,使銅和雜質分離,
然后用萃取-電積法,將溶液中的銅提取出來。對氧化礦和自然銅礦,大多數工廠用溶劑直接浸出;對
硫化礦,通常先經焙燒,然后浸出。
濕法煉銅生產工藝及主要產污環節見圖2。
3
銅精礦、熔劑等
原料制備
熔煉爐熔煉
陽極爐精煉
澆鑄
電解精煉
陰極銅
成品包裝
爐料
冰銅
吹煉爐吹煉
粗銅
陽極板
出售
燃料空氣、富氧空氣或純氧等
煙氣
收塵
凈煙氣
煙氣冷卻
煙塵

貧化
冰銅渣
出售
熔劑、風、氧
煙氣
收塵
凈煙氣
煙氣冷卻
煙塵
吹煉渣
返熔煉
精煉渣精煉爐煙氣
返吹煉尾氣脫硫
部分電解液
電解液凈化
殘極
返吹煉爐
或精煉爐
陽極泥
送陽極泥處理車間(或
出售)
煙氣制酸
尾氣脫硫
煙囪排空
G
G
G
G
G
G
G、W、S
煙囪排空
S
G 廢氣
W 廢水
S 固體廢物
N 噪聲
S
G G G、W
G
圖1 火法煉銅生產工藝流程及主要產污環節
4
破碎
陰極銅
電積
反萃
萃取
浸出液
浸出
氧化銅礦低品位硫化礦
G 廢氣
W 廢水
S 固體廢物
N 噪聲
G、N
G、W
浸出渣
廢電積液
有機相
萃余液S
焙燒G
圖2 濕法煉銅生產工藝流程及主要產污環節
2.2 主要污染物的產生與排放
銅冶煉過程中會向大氣、水體、土壤和聲環境中排放污染物質,其中大氣污染、水污染、固體廢物
污染是主要環境問題。
2.2.1 大氣污染
銅冶煉過程中產生的廢氣主要來源于:備料過程產生的含塵廢氣、工業爐窯煙氣、環保通風煙氣、
電解槽等散發的硫酸霧、氯化處理工段產生的含氯尾氣、制酸尾氣等。
銅冶煉過程中產生的主要大氣污染物見表1。
表1 銅冶煉過程中產生的大氣污染物及來源匯總
工序污染源主要污染物備注
干燥
工序
干燥窯煙氣顆粒物、SO2
精礦上料、精礦出料、轉運顆粒物
環保通風煙

配料
工序
抓斗卸料、定量給料設備、皮帶運輸設備轉
運過程中揚塵
顆粒物
熔煉
工序
熔煉爐煙氣
顆粒物、SO2、SO3、NOX、CO2

加料口、锍放出口、渣放出口、噴槍孔、溜
槽、包子房等處泄漏
顆粒物、SO2、SO3、NOX、CO2

環保通風煙

吹煉吹煉爐煙氣
顆粒物、SO2、SO3、NOX、CO2

5
工序
加料口、粗銅放出口、渣放出口、噴槍孔、
溜槽、包子房等處泄漏
顆粒物、SO2、SO3、NOX、CO2

環保通風煙

精煉
工序
精煉爐煙氣
顆粒物、SO2、SO3、NOX、CO2

渣貧

工序
爐窯煙氣
顆粒物、SO2、SO3、NOX、CO2

加料口、锍放出口、渣放出口、電極孔、溜
槽、包子房等處泄漏
顆粒物、SO2、SO3、NOX、CO2

環保通風煙

煙氣
制酸
制酸尾氣含SO2、SO3、粉塵
電解
工序
電解槽及其它槽酸霧
電積
工序
電積槽及其它槽酸霧
凈液
工序
真空蒸發器酸霧(160℃)
脫銅電積槽酸霧、AsH3 氣體
陽極
泥處理工

回轉窯排料粉塵
硒吸收塔SO2
貴鉛爐煙塵
分銀爐煙塵
中頻爐煙塵
反應槽酸霧
水溶液氯化槽微量氯氣
銀電解造液槽NOX
銀電解槽、干燥器HNO3、NOx
中頻感應爐煙氣
2.2.2 水污染
銅冶煉過程中產生的廢水主要來源于二氧化硫煙氣凈化排出的廢酸,濕法冶煉中的陽極泥工段、中
心化驗室排出的含酸廢水,車間地面沖洗水,工業冷卻循環水的排污水,余熱鍋爐排污水,鍋爐化學水
處理車間排出的酸堿廢水和硫酸場地的初期雨水。其中煙氣凈化排出的廢酸中含重金屬離子等有毒有害
物質,對環境的污染最嚴重。銅冶煉過程中產生的主要水污染物及來源見表2。
表2 銅冶煉過程中產生的水污染物及來源匯總
廢水種類排水來源主要污染物備注
冶金爐水套排污水工業爐窯汽化水套或水冷水套熱污染
余熱鍋爐排污水
化學水處理站排污

余熱鍋爐房、化學水處理站熱污染
鍋爐排污水排至降
溫池
含酸堿污水排至中
和池
金屬鑄錠或產品熔
鑄冷卻水排水
圓盤澆鑄機、直線澆鑄機等熱污染
沖渣水和直接冷卻

水淬裝置等
固體顆粒物以
及少量重金屬污染

沉淀處理后循環使

6
濕式除塵
循環水系統
精礦干燥煙氣濕式除塵廢水SS、熱污染
沉淀、冷卻后循環使
用,少量外排。
酸性污水
制酸系統煙氣凈化裝置
泵類設備泄露
重金屬離子、廢
酸、酸泥
進污酸污水處理站
電解、凈液、陽極泥
處理車間排水
電解槽、陰極板清洗水
Cu2+、硫酸、Ni、
As、Bi、Sb、Ag
返回電解系統
含氯尾氣吸收后的廢水Cl-、Na+ 去污酸污水處理站
硒吸收塔溶液、洗滌粗硒的洗液Se 鐵屑置換后渣棄去
銀粉洗滌水
Pb、As、Bi、Sb、
Ag、Cu
返回電解系統
車間地面沖洗水、壓濾機濾布清洗水重金屬離子返回電解系統
2.2.3 固體廢物污染
銅冶煉排放的固體廢物主要有:冶煉水淬渣、渣選礦尾礦、浸出渣、制酸系統鉛渣、污酸污水處理
渣、脫硫副產物等。
銅冶煉過程中產生的主要固體廢物及來源見表3。
表3 銅冶煉過程中產生的固體廢物及來源匯總
固體廢物名稱固體廢物來源主要污染物備注
冶煉水淬渣貧化電爐一般固體廢物
渣選礦尾礦渣選礦一般固體廢物
浸出渣濕法煉銅浸出工段
重金屬元素和酸根離

危險固體廢物
制酸系統鉛渣制酸系統煙氣凈化工段Pb2+ 危險固體廢物
硫化渣污酸處理系統
Cu2+ 、As3+等重金屬元

危險固體廢物
石膏渣污酸處理系統一般固體廢物
中和渣污水處理系統
As3+、F-、Cu2+等重金
屬元素
危險固體廢物
脫硫副產物煙氣脫硫系統
Ca2+ 、Mg2+、SO42- 、
SO3
2-
危險固體廢物
2.2.4 噪聲污染
銅冶煉過程產生的噪聲主要為由于機械的撞擊、摩擦、轉動等運動而引起的機械噪聲以及由于氣流
的起伏運動或氣動力引起的空氣動力性噪聲,主要噪聲源有:熔煉爐、吹煉爐、精煉爐、余熱鍋爐、鼓
風機、空壓機、氧壓機、二氧化硫風機、各類除塵風機、各種泵類等。銅冶煉主要噪聲源及噪聲聲級見
表4。
表4 銅冶煉過程中主要噪聲源及噪聲聲級單位:dB(A)
噪聲源噪聲級排放規律噪聲源噪聲級排放規律
余熱鍋爐
汽包排氣
~120 間歇式空壓機~105 連續式
7
汽化冷卻
裝置放散
110~120 間歇式氧壓機~105 間歇式
破碎機~110 連續式風機92~96 連續式
球磨機~100 連續式水泵85~92 連續式
加壓釜~95 連續式冷卻塔~95 連續式
3 工藝過程污染預防技術
3.1 富氧強化熔煉技術
富氧強化熔煉技術是指在熔煉中通入富氧(空氣含氧量50%以上)或工業純氧,強化熔煉過程,
充分利用精礦中鐵和硫在氧化過程中放出的熱量,減少燃料消耗量,在自熱或接近自熱的條件下進行熔
煉。采用富氧強化熔煉技術的工藝歸納為兩大類:一類是閃速熔煉方法,如奧托昆普閃速熔煉、INCO
氧氣閃速熔煉等;另一類是熔池熔煉方法,如諾蘭達熔煉、澳斯麥特/艾薩熔煉、氧氣頂吹熔煉、白銀
法熔煉、氧氣底吹熔煉等。
由于入爐的氮氣量減少,煙氣體積降低,SO2 濃度提高,便于制造硫酸或其他硫產品,總硫利用率
顯著提高,同時SO2 排放量顯著下降;煙氣量減少使得煙氣處理設施投資費用降低;煙氣量減少也使熱
支出減少,進一步降低了能耗。
3.2 連續吹煉技術
該技術通過溜槽加液態銅锍或通過皮帶加水淬后的固態銅锍,取消了包子倒運過程,使得吹煉煙氣
低空污染得到徹底解決。采用連續吹煉技術的工藝有:閃速連續吹煉、氧氣頂吹浸沒噴槍連續吹煉、側
吹連續吹煉、三菱連續吹煉等。
該技術過程連續進行,作業率高;爐子密閉性好,漏風小,冶煉煙氣量少且穩定,二氧化硫濃度高,
煙氣處理成本低;作業環境好,可大幅提高硫的回收率,降低生產成本。
該技術適用于銅锍吹煉生產系統。
3.3 余熱回收利用技術
火法冶金爐排煙溫度均在800℃以上,在收塵處理前必先經過冷卻。煙氣冷卻的目的是使煙氣調節
到某一低溫范圍,以適應收塵設備和排風機的要求。冷卻系統除了使煙氣降溫外,還有一定的收塵作用,
同時將余熱加以利用。余熱回收方式有:利用離爐煙氣預熱空氣(或煤氣);使用余熱鍋爐或汽化冷卻
裝置生產中、低壓蒸汽和熱水;利用廢氣循環調節爐溫和改善燃燒;利用離爐煙氣加熱入爐冷料。
該技術適用于銅锍熔煉、吹煉、精煉生產過程。
3.4 永久性不銹鋼陰極電解法
永久性不銹鋼陰極銅電解技術是以不銹鋼陰極取代傳統電解法的始極片,且不銹鋼陰極可重復使
用,省去了生產始極片的種板電解槽系統,同時也省去了由始極片、導電棒及吊攀組裝成陰極的制作工
藝,使整個生產流程大為簡化。
永久性不銹鋼陰極銅電解技術還具有以下優點:電流密度高、極距??;陰極周期短、產品質量高;
殘極率低;蒸汽耗量低。
該技術適用于現代大型銅冶煉企業。
3.5 加壓浸出--氧氣頂吹熔煉陽極泥處理工藝
8
加壓浸出--氧氣頂吹熔煉工藝流程為:陽極泥加壓浸出—氧氣頂吹熔煉—銀電解—水溶液氯化分金
—控制電位還原,最終產品為金和銀。
該工藝用加壓浸出代替傳統的硫酸化焙燒—稀硫酸浸出、用氧氣頂吹熔煉代替傳統的還原熔煉加氧
化精煉,縮短了生產工藝流程,提高了生產效率,減少了污染物排放。
該技術適用于單系統銅熔煉能力在20 萬噸/年及以上的項目。
3.6 回轉陽極爐固體還原劑噴吹技術
采用新型固體還原劑(利用褐煤半焦與無煙煤以一定比例進行配比,即得到新型固體還原劑)取代
重油、柴油、液化石油氣等傳統還原劑。工藝設備主要包括還原劑制備系統及噴吹系統。
采用該技術陽極精煉爐煙氣黑度低于林格曼等級Ⅰ級,逸散煙氣減少;降低了銅陽極板的生產成本,
使用新型固體還原劑較使用重油可節約生產成本約8.9 元/噸銅~18.7 元/噸銅。
該技術適用于銅回轉陽極精煉系統。
4 污染治理技術
4.1 煙氣收塵技術
4.1.1 密閉塵源技術
4.1.1.1 技術原理
將散發粉塵的地點密閉起來,防止粉塵的擴散。如在各揚塵點設排風罩或采用封閉式物料輸送設備、
自帶密閉罩的破碎篩分設備等。
4.1.1.2 消耗及污染物排放
密閉塵源屬一次性投資,防塵效果顯著,是實施其他防塵技術的前提。
4.1.1.3 技術適用性及特點
密閉塵源技術適用于物料儲倉、物料卸料點、物料轉運點、物料受料點、物料破碎篩分設備等揚塵
點的密閉,也適用于爐窯加料口、锍排出口、渣排出口、銅水包房、渣包房、溜槽等產煙部位的密閉。
密閉罩的設置既要有效控制塵源,又要兼顧不影響生產操作、設備檢修等。在不能全密閉的情形下可采
用半密閉或采用上吸罩、側吸罩等。
4.1.2 加濕防塵技術
4.1.2.1 技術原理
當加濕物料不影響生產和改變物料性質時,可加濕防塵或噴霧抑塵。加濕點選在卸料、轉運等物料
有落差易揚塵的部位。加濕噴嘴采用霧化噴頭,加濕水壓力宜0.4MPa 以上。
4.1.2.2 技術適用性及特點
加濕防塵是一種經濟有效的防塵方法,適用于對原料水分無嚴格要求的冶煉工藝中備料工段的防
塵。
4.1.3 電收塵技術
4.1.3.1 技術原理
電收塵器是含塵氣體在通過高壓電場電離、粉塵荷電,在電場力的作用下粉塵沉積于電極上,從而
9
使粉塵與含塵氣體分離的一種收塵設備。電收塵器的收塵過程包括氣體的電離、粉塵獲得離子而荷電、
荷電粉塵向電極移動、將電極上的粉塵清除到灰斗中共四個步驟。
4.1.3.2 消耗及污染物排放
電除塵器的能耗主要由設備阻力損失、供電裝置、電加熱保溫和振打電動機等能耗組成。由于電除
塵器設備阻力較小,僅約300Pa 左右,因此總的能耗較低。
電除塵器的性能與煙塵的比電阻、集塵電極的總表面積、氣體的體積流量以及顆粒物的驅進速度等
因素有關。電除塵器除塵效率為99.0%~99.8%、煙塵排放濃度可達50mg/m3 以下。
由于電收塵不是煙氣處理的最末端,后續處理有煙氣制酸及煙氣脫硫,因此對電收塵器后粉塵濃度
的控制應結合技術及經濟因素綜合考慮。一般送硫酸廠煙氣粉塵濃度控制在500mg/m3 以下。
4.1.3.3 技術適用性及特點
電收塵器與其它收塵設備相比具有以下特點:阻力小,耗能少;四電場電收塵器的阻力一般不會超
過300Pa;收塵效率高;適用范圍廣;能捕集0.1μm 以上的細顆粒粉塵,煙氣含塵量可高達100g/m3, 能
適應400℃以下的高溫煙氣;處理煙氣量大;自動化程度高,運行可靠;一次性投資大;結構較復雜,
消耗鋼材多,對制造、安裝和維護管理水平要求較高;應用范圍受粉塵比電阻的限制。適用于比電阻范
圍在1×104Ω·cm~5×1011Ω·cm 之間。
電收塵技術在銅冶煉廠主要用于熔煉爐收塵、吹煉爐收塵、貧化電爐收塵。
4.1.4 袋式收塵技術
4.1.4.1 技術原理
袋式收塵技術是利用纖維織物的過濾作用對含塵氣體進行過濾,當含塵氣體進入袋式除塵器后,顆
粒大、比重大的粉塵由于重力的作用沉降下來,落入灰斗,含有細小顆粒粉塵的氣體在通過濾料時,煙
塵被阻留,使氣體得到凈化。粉塵在濾袋表面積累到一定數量時進行清灰,落入灰斗的粉塵由卸灰系統
輸出。
4.1.4.2 消耗及污染物排放
袋式除塵器的運行費用主要是更換濾袋的費用。袋式除塵器的電能消耗主要來自設備阻力消耗、清
灰系統消耗、卸灰系統消耗。
袋式除塵器的除塵總效率在99.5%以上,最高可達99.99%。煙塵排放濃度可低于30mg/m3。
4.1.4.3 技術適用性及特點
袋式收塵一般能捕集0.1μm 以上的煙塵,且不受煙塵物理化學性質影響,但對煙氣性質,如煙氣
溫度、濕度、有無腐蝕性等要求較嚴。袋式收塵器與電收塵器相比,一次性投資小,但后期維護費用較
大。袋式收塵技術在銅冶煉廠一般可用于精礦干燥和陽極爐煙氣收塵。當袋式收塵用于精礦干燥收塵時,
由于煙氣溫度低且含水分高,應采用抗結露覆膜濾料。清灰方式采用脈沖清灰。袋式除塵器也適用于通
風除塵系統及環保排煙系統廢氣凈化。
4.1.5 旋風收塵技術
4.1.5.1 技術原理
旋風收塵器是利用離心力的作用,使煙塵從煙氣中分離而加以捕集的裝置。
10
4.1.5.2 消耗及污染物排放
旋風除塵器的動力消耗主要來自設備阻力消耗。
4.1.5.3 技術適用性及特點
旋風收塵器的特點是結構簡單,造價低,操作管理方便,維修工作量小。對10μm 以上的粗粒煙塵
有較高的收塵效率??捎糜诟邷兀?50℃)、高含塵量400 g/m3~1000g/m3)的煙氣。旋風收塵器對處理
煙氣量的變化很敏感,煙氣量變小其收塵效率大幅度降低;煙氣量增大其流體阻力急劇加大。旋風收塵
器一般只能作粗收塵使用,以減輕后序收塵設備的負荷。
4.1.6 煙氣收塵新技術
4.1.6.1 電袋復合式收塵器技術
將電收塵器與袋式收塵器有機的溶為一體,電收塵器與袋式收塵器的優點互相補充,使收塵設備的
尺寸減少。對電收塵器而言,粉塵比電阻不再是決定的因素;對袋式收塵器而言,可以實現高氣布比下
的超高收塵效率,也解決了袋濾室內粉塵再飛散的問題。本技術中袋式收塵器的過濾風速可達3m/min,
收塵效率可以達到99.99%以上。
4.1.6.2 移動電極型電收塵器技術
移動電極型電收塵器與普通的固定電極型電收塵器的主要區別是收塵電極是移動的。由于是靠旋轉
刷剝離粉塵,移動電極最突出的特點是粉塵的二次飛揚顯著減少,收塵效率提高。同時,移動電極幾乎
不粘附粉塵,粉塵剝離比較徹底,并有效防止發生反電暈,也可收集高比電阻粉塵。其排放濃度可低于
50mg/m3。
4.1.6.3 高頻電源技術
高頻電源技術具有重量輕、體積小、收塵效率高、對電網無干擾、節能等優點,成為可替代傳統可
控硅調壓整流裝置的電源。高頻電源更適合高含塵的煙氣,可有效避免電暈閉鎖現象的發生。也可采取
脈沖供電的方式,用于高比電阻粉塵收集。
4.1.6.4 高溫型袋式收塵技術
采用耐高溫不銹鋼纖維作為過濾材料,能直接處理280℃~700℃的高溫含塵煙氣,瞬間溫度達
800℃。過濾材料的物理、化學穩定性好,對所處理的煙氣性質要求不嚴,因此濾袋使用壽命長、適用
范圍廣。過濾速度高,可以在1~8m/min 內選取,常用過濾速度可以達到常規袋式除塵器的4~5 倍。
設備性能優良,適用性強。采用聲波吹灰器作為清灰裝置,實現了在高溫工況下對除塵設備的清灰,而
且吹灰器能穩定、連續地運行。產品模塊系列化,可根據工況條件選擇相關型號的產品和模塊數。采用
離線清灰的方式,可實現除塵模塊離線搶修。
4.2 煙氣制酸技術
4.2.1 絕熱蒸發稀酸冷卻煙氣凈化技術
4.2.1.1 技術原理
通過液體噴淋氣體,利用絕熱蒸發降溫增濕及洗滌的作用使雜質從煙氣中分離出來,進而達到除塵、
除霧、吸收廢氣、調整煙氣溫度的目的。凈化工序由洗滌設備、除霧設備和除熱設備組成,各種設備在
煙氣凈化流程中可以有多種不同的組合和排列方式。典型煙氣凈化流程如:一級洗滌→煙氣冷卻→二級
11
洗滌→一級除霧→二級除霧。
4.2.1.2 消耗及污染物排放
煙氣凈化外排壓濾渣(指不溶性顆粒物及部分有價金屬)和廢酸。廢酸中含有砷、氟以及其它重金
屬離子化合物。
4.2.1.3 技術適用性及特點
采用絕熱蒸發稀酸冷卻煙氣凈化技術,提高了循環酸濃度,減少了廢酸排放量,降低了新水消
耗。本技術適用于所有的銅冶煉煙氣的濕式凈化。
4.2.2 低位高效二氧化硫干燥和三氧化硫吸收技術
4.2.2.1 技術原理
因水蒸汽對生產工藝有危害,因此SO2 進轉化工序前必須進行干燥,濃硫酸具有強烈的吸水性
能常用作干燥氣體的吸收劑;98.3%濃硫酸吸收SO3 吸收快、吸收率高、酸霧少,因此被作為SO3 的吸
收劑。
4.2.2.2 消耗及污染物排放
硫酸尾氣從吸收塔(或最終吸收塔)排出,尾氣SO2 濃度低于400mg/Nm3,硫酸霧濃度低于
40mg/Nm3。
4.2.2.3 技術適用性及特點
低位高效干吸工藝相對于傳統工藝干燥塔和吸收塔操作氣速高、填料高度低、噴淋密度大,減小了
設備直徑及高度,節省了設備投資。干燥塔、吸收塔、泵槽均低位配置,有利于降低泵的能耗。干燥塔
采用絲網除沫器、吸收塔采用纖維除霧器,降低了尾氣中的酸霧含量。
該技術適用所有煙氣干燥和SO3 的吸收。
4.2.3 濕法硫酸技術
4.2.3.1 技術原理
煙氣經過濕式凈化后,不經干燥直接進行催化氧化,SO2 轉化為SO3,進而水合生成硫酸(氣態),
然后在特制的冷凝器中被冷凝生成液態濃硫酸,作為商品級工業硫酸出售或自用。
4.2.3.2 消耗及污染物排放
采用濕法硫酸技術處理低濃度SO2 煙氣,與傳統的FGD 工藝相比,沒有任何副產品和廢物排出,
硫資源利用率接近100%。
4.2.3.3 技術適用性及特點
該技術適合處理SO2 濃度為1.75%~3.5%的煙氣,如SO2 濃度低于1.75%,需要消耗額外的能量,
滿足系統熱平衡要求,經濟性較差。
4.2.4 單接觸技術
4.2.4.1 技術原理
單接觸是指SO2 煙氣只經一次轉化和一次吸收。單接觸工藝轉化率相對較低,不能達到尾氣排放限
12
值,需另外配置FGD 裝置。單接觸工藝由轉化器和外置換熱器組成。通常采用四段轉化、設置4 臺換
熱器完成煙氣的換熱。
4.2.4.2 消耗及污染物排放
采用單接觸+尾氣脫硫技術,冶煉煙氣中的SO2 大部分以硫酸的形式回收,少量再通過FGD 以其
它化工產品回收,SO2 轉化率不低于99.5%。
4.2.4.3 技術適用性及特點
該技術適用于SO2 濃度在3.5%~6%之間的煙氣制取硫酸。
4.2.5 雙接觸技術
4.2.5.1 技術原理
雙接觸技術是指SO2 煙氣先進行一次轉化,轉化生成的SO3 在吸收塔(中間吸收塔)被吸收生成硫
酸,吸收后煙氣中仍然含有未轉化的SO2,返回轉化器進行二次轉化,二次轉化后的SO3 在吸收塔(最
終吸收塔)被吸收生成硫酸。一般采用四段轉化,根據具體煙氣條件可選擇五段轉化。
4.2.5.2 消耗及污染物排放
采用雙接觸工藝,煙氣中的SO2 以硫酸的形式回收,SO2 轉化率不低于99.6%。
4.2.5.3 技術適用性及特點
該技術適用于SO2 濃度在6%~14%之間的煙氣制取硫酸。
4.2.6 預轉化技術
4.2.6.1 技術原理
預轉化技術是指煙氣在未進入正常轉化之前,先經過一次轉化(段數不定),把煙氣中的SO2 濃度
降低到主轉化器、觸媒能夠接受的范圍內,同時在預轉化生成的SO3 進入主轉化器后,起到抑制一層轉
化率的作用,避免因溫度過高損壞觸媒和設備。
4.2.6.2 技術適用性及特點
采用預轉化技術,提高了轉化率,降低了尾氣污染物排放濃度及排放量。該技術適用于SO2 濃度高
于14%的煙氣制取硫酸。
4.2.7 LURECTM 再循環技術
4.2.7.1 技術原理
本技術是將反應后的含SO3 煙氣部分循環到一層入口,抑制一層SO2 的氧化反應,從而控制觸媒層
溫度在允許范圍內。
4.2.7.2 消耗及污染物排放
采用LURECTM 再循環技術,轉化率超過99.9%,進一步降低了尾氣污染物排放濃度和排放量。
4.2.7.3 技術適用性及特點
該技術適用于SO2 濃度高于14%的煙氣制取硫酸。
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4.2.8 廢酸濃縮回收技術
4.2.8.1 技術原理
對廢硫酸進行加熱,使其蒸發濃縮,生產濃硫酸, 進入成品硫酸系統。
4.2.8.2 消耗及污染物排放
可采用硫酸裝置自身產生的余熱生產蒸汽作為一次熱源。蒸發濃縮工藝較傳統的石灰石-石膏法處
理廢硫酸,減少了大量低質量石膏的產生,避免了二次污染,回收了有用資源。
4.2.8.3 技術適用性及特點
該技術適用于任何煙氣制酸裝置。
4.3 煙氣脫硫技術
4.3.1 氨法脫硫技術
4.3.1.1 技術原理
氨法脫硫技術主要利用(廢)氨水、氨液作為吸收劑吸收去除煙氣中的SO2。氨法工藝過程包括
SO2 吸收、中間產品處理和產物處置。根據過程和副產物不同,氨法可分為氨-酸法及氨-亞硫酸銨法等。
4.3.1.2 消耗及污染物排放
氨法脫硫需要消耗脫硫劑和電能,氨-亞硫酸銨法需要有一定的蒸汽消耗,吸收1 噸SO2 需要消耗
約0.5 噸液氨。采用該方法應有可靠的氨源,電力消耗主要為煙氣增壓風機和吸收劑循環泵。
氨法脫硫效率可達95%以上,當煙氣SO2 含硫量在3000mg/m3 以下時,SO2 排放濃度可控制在
150mg/m3 以下。氨法脫硫存在氨逃逸問題,同時有含氯離子酸性廢水排放,造成二次污染。
4.3.1.3 技術適用性及特點
氨法脫硫可將煙氣中的SO2 作為資源回收利用,適用于液氨供應充足,且副產物有一定需求的冶
煉企業。氨法脫硫工藝簡單,占地小,在脫除SO2 同時具有部分脫硝功能。
4.3.2 石灰/石灰石-石膏法脫硫技術
4.3.2.1 技術原理
石灰/石灰石-石膏法脫硫技術是用石灰或石灰石母液吸收煙氣中的SO2,反應生成硫酸鈣,凈化后
煙氣可達標排放。脫硫系統主要包括吸收劑制備系統、煙氣吸收及氧化系統、石膏脫水及貯存系統。脫
硫吸收塔多采用空塔形式,吸收液與煙氣接觸過程中,煙氣中SO2 與漿液中的碳酸鈣進行化學反應被脫
除,最終產物為石膏。
4.3.2.2 消耗及污染物排放
石灰/灰石石-石膏法需要消耗石灰石、電能和水。石灰/石灰石-石膏法脫硫效率可達95%以上,當
煙氣SO2 含硫量在3000mg/Nm3 以下時,SO2 排放濃度可控制在150mg/Nm3 以下。脫硫系統含氯離子酸
性廢水連續排放,產生脫硫石膏副產物,還產生粉塵污染,風機、泵等噪聲污染。同時每脫除1 摩爾
SO2 要有等摩爾的CO2 增量排放。
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4.3.2.3 技術適用性及特點
石灰/石灰石-石膏法脫硫技術適應性較強,在滿足銅冶煉企業低濃度SO2 治理的同時,還可以部分
去除煙氣中的SO3、重金屬離子、F-、Cl-等。石灰/石灰石-石膏法脫硫裝置占地面積相對較大、吸收劑
運輸量較大、運輸成本較高、副產物脫硫石膏處置困難,不適合脫硫劑資源短缺、場地有限的冶煉企業。
4.3.3 鈉堿法脫硫技術
4.3.3.1 技術原理
鈉堿法脫硫技術采用碳酸鈉或氫氧化鈉作為吸收劑,吸收煙氣中SO2,得到Na2SO3作為產品出售。
鈉堿法的工藝過程可分為吸收、中和、濃縮結晶和干燥包裝四步。
4.3.3.2 消耗及污染物排放
鈉堿法需要消耗碳酸鈉或氫氧化鈉、電能和水,主要污染物為廢水。
4.3.3.3 技術適用性及特點
鈉堿法脫硫流程簡潔,占地面積小,脫硫效率高,吸收劑消耗量少,副產物有一定的回收價值,運
行成本較高。適用于氫氧化鈉或碳酸鈉來源較充足的地區。
4.3.4 金屬氧化物吸收脫硫技術
4.3.4.1 技術原理
根據部分金屬氧化物如MgO、ZnO、Fe2O3、MnO2、CuO 等對SO2 都具有較好吸收能力的原理,
對含SO2 廢氣進行處理。通常將氧化物制成漿液洗滌氣體,此技術可以有效地同冶金工藝相結合,處理
低濃度的SO2 廢氣。國內已有工業裝置的有氧化鋅法、氧化鎂法和氧化錳法。工藝過程包括吸收劑漿液
制備、SO2 吸收、飽和漿液的濃縮和干燥、脫硫劑再生等。
4.3.4.2 消耗及污染物排放
金屬氧化物吸收需要消耗金屬氧化物、電能和水。金屬氧化物法脫硫效率可達90%以上,基本可
以滿足銅冶煉企業煙氣尾氣脫硫的排放要求。
4.3.4.3 技術適用性及特點
金屬氧化物法脫硫適用范圍較小,主要應用于金屬氧化物易得或金屬氧化物為副產物的冶煉廠煙氣
脫硫。金屬氧化物法脫硫運行成本較低,脫硫副產物可與冶煉工藝相結合,減少二次污染。金屬氧化物
法普遍存在管道及閥門堵塞問題,影響系統穩定運行和開工率。
4.3.5 有機溶液循環吸收脫硫技術
4.3.5.1 技術原理
有機溶液循環吸收脫硫技術采用的吸收劑是以離子液體或有機胺類為主,添加少量活化劑、抗氧化
劑和緩蝕劑組成的水溶液;該吸收劑對SO2 氣體具有良好的吸收和解吸能力,在低溫下吸收SO2,高溫
下將吸收劑中SO2 再生出來,從而達到脫除和回收煙氣中SO2 的目的。工藝過程包括SO2 的吸收、解析、
冷凝、氣液分離等過程,得到純度為99%以上的SO2 氣體送制酸工藝。
4.3.5.2 消耗及污染物排放
溶液循環吸收法需要消耗有機吸收劑、低壓蒸汽、除鹽水和電能。有機溶劑年消耗量約占系統溶劑
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總量的5%~10%,溶液再生低壓蒸汽壓力為0.4MPa~0.6MPa。除鹽水主要用于吸收劑的配制、系統補
水和凈化系統的再生。溶液循環吸收法脫硫效率可達99%,在煙氣除塵降溫單元有含氯離子及重金屬
離子酸性廢水排放。
4.3.5.3 技術適用性及特點
適用于廠內低壓蒸汽易得,煙氣SO2 濃度較高、波動較大,副產物二氧化硫可回收利用的冶煉企業。
該技術不需要運輸大量的吸收劑,流程簡潔,自動化程度高,副產高濃度二氧化硫。但該技術一次性投
資大,再生蒸汽能耗較高,同時存在較嚴重的設備腐蝕問題,運行維護成本高。
4.3.6 活性焦吸附法脫硫技術
4.3.6.1 技術原理
活性焦吸附污染物時有兩種作用機理,一種為物理吸附,一種為化學吸附?;钚越姑摿蛳到y由煙氣
系統、吸附系統、解析系統、活性焦儲存及輸送系統、硫回收系統等組成?;钚越刮絊O2 后,在其表
面形成硫酸存在于活性焦的微孔中,降低其吸附能力,可采用洗滌法和加熱法再生。再生回收的高濃度
SO2 混合氣體送入硫回收系統作為生產濃硫酸的原料。
4.3.6.2 消耗及污染物排放
需要消耗活性焦、電能和(或)蒸汽。脫硫效率可達95.6%,同時具有脫塵、脫硝、除汞等重金屬
的功能,無二次污染排放。
4.3.6.3 技術適用性及特點
適用于廠內蒸汽供應充足,場地寬裕,副產物二氧化硫可回收利用的冶煉企業。工藝流程簡單,活
性焦廉價易得,再生過程中副反應少。吸附容量有限,需要在低氣速(0.3m/s~1.2m/s)下運行,因而
吸附體積較大?;瘜W再生和物理循環過程中活性焦會氣化變脆、破碎及磨損而粉化,并因微孔堵塞喪失
活性。
4.3.7 脫硫新技術
4.3.7.1 等離子體煙氣脫硫脫硝技術
等離子體煙氣脫硫脫硝技術采用煙氣中高壓脈沖電暈放電產生的高能活性離子,將煙氣中SO2 和
NOx 氧化為高價的硫氧化物和氮氧化物,最終與水蒸汽和注入反應器的氨反應生成硫酸銨和硝酸銨。等
離子體煙氣脫硫脫硝的特點是工程投資及運行費用低,能同時脫硫脫硝,產物可以作為肥料,無二次污
染。
4.3.7.2 生物脫硫技術
生物脫硫可將煙氣中的二氧化硫以具有經濟價值的單質硫的形式分離回收。生物脫硫的運行成本比
傳統脫硫方式運行費用低30%以上。
4.4 其它廢氣治理技術
4.4.1 填料吸收塔廢氣吸收技術
4.4.1.1 技術原理
該技術利用酸液的溶解特性,使含酸氣體充分與水接觸,溶于水中,得以凈化。
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4.4.1.2 消耗及污染物排放
能耗主要為風機及循環泵動力消耗。進塔酸霧濃度低于600mg/m3 時,凈化效率可達90%~95%。
4.4.1.3 技術適用性及特點
技術成熟實用,設備構造簡單,運行管理方便。適用于硫酸霧、鹽酸霧以及其他水溶性氣體的吸收
處理。吸收液有水和堿液兩種,視被吸收有害物質的成分確定。采用空塔噴淋時可作為廢氣處理的預處
理。
4.4.2 動力波湍沖廢氣吸收技術
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