三、工程分析

    （一）原料，燃料、熔劑及輔助材料

    1.原料

    金昌冶煉廠銅精礦來源為自產(chǎn)和外購414219.3Va，平均品位20.27％。銅精礦

    混合后成分（平均含水8％～10％）見表3.

    2.燃料

    （1）煤煤是冶煉過程中的主要燃料，用于熔煉爐的補熱。煤主要來自淮南煤礦，其發(fā)熱值和組分見表4.年耗煤量24693.7t.

    （2）重油重油主要用于熔煉爐和沉淀爐的補熱。其發(fā)熱值和組分見表5.重油年消耗量15 868.17t/a其中沉淀爐3 722.4t/a，熔煉爐5 131.77t/a，陽極爐7014t/a.

    （3）輕柴油輕柴油作為輔助燃料，用于熔煉爐和沉淀爐的開爐、檢修烘爐、熔煉爐保溫及正常生產(chǎn)期間熔池溫度的調(diào)節(jié)。年消耗輕柴油約300t利用原有重、柴油庫的柴油罐儲存和原有供油系統(tǒng)。輕柴油的技術(shù)要求見表6.

    3.熔劑

    （1）石英石冶煉過程中根據(jù)渣型要求需加入石英石熔劑。熔煉和吹煉年消耗石英石量83198.24t，其中熔煉59205.3t/a（要求粒度0-5mm），吹煉23992.94t/a（要求粒度6～25mm）。石英石由公司的礦山供給，其成分見表7.

    （2）石灰石冶煉過程中根據(jù)渣型需添加石灰石，據(jù)冶金計算，熔煉過程中需添加石灰石6514.2ua，要求粒度0～5mm.其成分見表8.

    4.輔助材料（耐火材料、還原劑）

    （1）耐火材料熔煉部分年消耗鎂鉻磚等約1 400t，吹煉部分年消耗鎂鉻磚830t，

    精煉部分年消耗鎂鉻磚354t.

    （2）還原劑火法精煉采用液化石油氣（LPG）作還原劑，年液化石油氣消耗量601.22t/a.

    （二）主要工藝流程

    本次技術(shù)改造煉銅采用頂吹浸沒式熔煉爐熔煉、沉淀爐分離、轉(zhuǎn)爐吹煉、回轉(zhuǎn)爐精煉、銅電解精煉工藝，同時熔煉爐、轉(zhuǎn)爐煙氣制酸。

    1.備料配料

    熔煉爐用的各種銅精礦、石英石、石灰石、返回物、水淬轉(zhuǎn)爐渣和煤，通過新建的上料系統(tǒng)，送往新建的配料廠房的料倉分別貯存。轉(zhuǎn)爐用的石英石，通過原有的上料系統(tǒng)，送至轉(zhuǎn)爐一側(cè)設(shè)置的石英石倉庫。

    根據(jù)各種物料的配比進行配料。配好的爐料，通過膠帶輸送機送往熔煉爐熔煉。

    2.火法粗煉

    （1）頂吹浸沒熔煉混合銅精礦（含銅20.27％）與煤、石英石、石灰石、水淬轉(zhuǎn)爐渣、返料在配料廠房配成混合爐料，混合爐料在制粒機內(nèi)制成10-15iilnl的粒料后，通過膠帶輸送機送往可移動式皮帶加料機，經(jīng)熔煉爐頂?shù)募恿峡准尤腠敶到�沒式噴槍熔煉爐內(nèi)熔煉。氧氣和空氣通過爐頂插入的浸沒式噴槍高速噴入熔池熔體中，使爐料在激烈攪動的高溫熔池中完成精礦干燥、焙燒、熔煉和部分銅锍的吹煉造渣等一系列冶煉過程，產(chǎn)出銅锍、爐渣和煙氣。前兩者以混合熔體的形式，通過排放口和流槽，流入沉淀爐分離。出爐煙氣溫度1 250℃，進入余熱鍋爐回收余熱和煙氣凈化系統(tǒng)處理，處理后的煙氣與轉(zhuǎn)爐吹煉的凈化煙氣混合送制酸系統(tǒng)制酸。

    銅锍和爐渣的混合熔體，在沉淀爐中按其密度不同而分離為銅锍層和爐渣層。銅锍（含銅50％）通過放㈩口和流槽流入銅锍包子，并送往轉(zhuǎn)爐吹煉。爐渣含銅0.6％，并通過放出口和流槽放出，接著水淬，水淬渣作為棄渣送往渣場堆存或出售。沉淀爐用重油燃燒保溫，煙氣{通過環(huán)保通風系統(tǒng)120m煙囪排入大氣。

    （2）轉(zhuǎn)爐吹煉熱銅锍從沉淀爐放銅口排入銅锍包，加入轉(zhuǎn)爐。吹煉需要高壓空氣。轉(zhuǎn)爐為周期性作業(yè)，分造渣期和造銅期。造渣期的吹煉反應(yīng)是銅锍中的ES氧化和石英石造渣并產(chǎn)生S02.造銅期的吹煉反應(yīng)是脫除銅锍中的硫，使其氧化，產(chǎn)出粗銅和S02.粗銅（含銅99.3％）倒入粗銅包并送往回轉(zhuǎn)陽極爐精煉。煙氣通過汽化冷卻器回收余熱、電收塵器收塵后送制酸。吹煉爐渣經(jīng)水淬返回熔煉爐處理。

    3.火法精煉

    火法精煉采用回轉(zhuǎn)式陽極爐，粗銅由粗銅包子送入回轉(zhuǎn)式陽極爐中，殘極和廢陽極利用現(xiàn)有40t反射爐熔化后送入回轉(zhuǎn)式陽極爐中。精煉所需熱量由重油燃燒提供�；剞D(zhuǎn)式陽極爐精煉過程也是周期性作業(yè)，主要分為氧化期、還原期和澆鑄期。

    氧化期由風口鼓入壓縮空氣，完成粗銅氧化和造渣過程，精煉渣扒出爐后送轉(zhuǎn)爐處理。氧化除渣后進入還原期，此時經(jīng)風口噴入液化氣（LPG）作為還原劑，將氧化期生成的氧化銅還原成銅，產(chǎn)出陽極銅（含銅99.5％）。陽極銅從放銅口放出，經(jīng)定量澆鑄包流入圓盤澆鑄機鑄成陽極板，經(jīng)檢驗合格后送電解精煉車間。火法精煉的煙氣特別是還原期的煙氣在二次燃燒室使未燒盡的炭黑進一步燒完，二次風由離心通風機提供；精煉煙氣最后經(jīng)高溫排煙機排入環(huán)保煙囪。

    4.電解精煉

    電解精煉是銅從陽極上溶解在陰極上析出的過程。將銅熔煉車間產(chǎn)出的陽極板經(jīng)人工排板后裝入陽極洗槽，經(jīng)清洗后入電解槽進行電解。產(chǎn)出陰極銅（含銅99.95％）經(jīng)陰極洗槽清洗后送至成品庫。電解后的殘極經(jīng)洗滌后返回熔煉車間的陽極精煉爐。

    電解過程中所產(chǎn)出的陽極泥，在陽極泥漿化槽中漿化后用壓濾機過濾，所得陽極泥濾餅送陽極泥處理車間回收貴金屬。

    5.制酸工藝流程

    制酸改造包括改造現(xiàn)有I、Ⅱ系列和新建1個制酸系統(tǒng)。新建制酸系統(tǒng)工藝流程簡述如下：

    來自電收塵器的熔煉爐、轉(zhuǎn)爐煙氣，首先在動力波洗滌器中被絕熱冷卻降溫到62~C，除去大部分雜質(zhì)，再進入填料塔直接稀酸洗滌冷卻降溫到37~C，洗滌除去雜質(zhì)，然后進入-二級動力波洗滌器再次凈化除去砷、氟，經(jīng)過兩級電除霧器除霧后，送干燥工段。稀酸自身循環(huán)，多余部分由二級動力波循環(huán)泵往前串酸，經(jīng)脫吸及壓濾之后，濾液送污酸處理。制酸工藝流程見圖1.

    （三）物料平衡計算

    1.銅平衡

    技改工程銅平衡見表9.

    2.硫平衡

    技改工程硫平衡見表10.

    3.砷平衡

    制酸系統(tǒng)煙氣凈化采用稀酸洗滌，由凈化系統(tǒng)產(chǎn)出的廢酸中含有原料礦帶入的絕大部分砷化物，采用硫化法處理，砷的脫除率為98％左右。熔煉系統(tǒng)砷平衡見表11.

    4.水量平衡

    廠區(qū)給水凈化站及管網(wǎng)均已建成，本次技術(shù)改造后新水用量比目前用水量要小，因此已有水源及管網(wǎng)能力可以滿足要求，不需擴建�，F(xiàn)有污水處理站工藝簡單，且沒有污酸處理設(shè)施。本次技改工程新增污酸處理設(shè)施，將污水處理站處理能力改擴建為5000m3／d，生產(chǎn)廢水和初期雨水（根據(jù)雨量大小降雨初期10-30min雨水）送污水處理站處理。技改工程水量平衡見表12，水量平衡圖見圖2.

    （四）技改工程主要污染物排放量

    技改工程工藝流程及污染物流向見圖3.

    1.廢氣排放情況

    （1）煙氣治理頂吹浸沒熔煉爐煙氣，首先進入余熱鍋爐，回收煙氣中熱量及沉降部分煙塵，然后進入電收塵器進一步收塵凈化，凈化后煙氣與已處理的轉(zhuǎn)爐煙氣一并送往制酸（改造后共有4臺30t轉(zhuǎn)爐，3臺運轉(zhuǎn)，1臺備用）。整個系統(tǒng)收塵總效率大于98％，經(jīng)收塵送往制酸系統(tǒng)的煙氣含S02濃度為8.40％。

    由于熔煉煙氣中SO：濃度的提高，本次治理改造工程將現(xiàn)有的單轉(zhuǎn)單吸制酸流程改為雙轉(zhuǎn)雙吸制酸流程，以提高煙氣中S02的回收率。煙氣經(jīng)稀酸洗滌凈化、雙轉(zhuǎn)雙吸制酸工藝處理，S02轉(zhuǎn)化率99.7％，S03吸收率99.99.制酸尾氣由現(xiàn)有制酸系統(tǒng)120m煙囪外排，尾氣排放量為135563m3/h，其中SO2濃度<960mg/m3，硫酸霧質(zhì)量濃度<45mg／m3.SO：排放速率<130.1kg／h，硫酸霧排放量<6.1kg／h，滿早《大氣污染物綜合排放標準》（GBl6297-1996）中二級標準要求。

    熔煉爐產(chǎn)出的銅锍和爐渣通過溜槽流入沉淀爐進行沉淀和分離。沉淀爐產(chǎn)煙氣6476.6m3/h.另外，在轉(zhuǎn)爐加料口、渣口設(shè)有集煙罩，所集煙氣與沉淀爐產(chǎn)生的煙氣一并經(jīng)現(xiàn)有高120m的環(huán)保煙囪外排，外排總氣量約為65000m3／h，煙氣中SO，濃度很低，約為85mg／m3，煙塵質(zhì)量濃度<100mg／m3，符合排放標準。

    回轉(zhuǎn)式精煉爐最大排放煙氣量80521.4m3／h，SO：濃度143mg／m3，排氣筒高度60m，外排煙氣滿足GB 9078-1996中二級標準要求，直接外排。

    殘極熔化反射爐排放煙氣量26 354m3／h，SO：濃度<850mg／m3，煙塵濃度36mg／m3，排氣筒高度50m，外排煙氣滿足GB 9078-1996中二級標準要求，直接外排。

    （2）粉塵治理設(shè)計在配料系統(tǒng)的落料點、皮帶轉(zhuǎn)運站等有粉塵產(chǎn)生的作業(yè)點設(shè)置通風除塵系統(tǒng)，并配備布袋除塵器，除塵效率為99％，收下的粉塵返回皮帶，氣體由高出屋頂2m的排氣筒排出，排氣含塵濃度遠低于120mZ／m，，滿足GBl6297-1996中二級標準要求。

    （3）無組織排放技改工程SO：無組織排放量284.8Ua，硫酸霧無組織排放量5.94Ua，煙塵無組織排放量6.94Ua.

    技改工程主要大氣污染物排放情況見表13.

    2.廢水排放

    本次技改工程總用水量319 860m3／d，其中新水量13 438m3／d，循環(huán)水量306 350m3／d，二次用水72m3／d，水的重復(fù)利用率為95.8％，滿足GB 8978-1996中；80％的要求。

    本工程新水主要用于熔煉爐、鼓風機、制酸冷卻器等設(shè)備的冷卻水補充以及沖渣水補充，另有少量沖洗用水，生產(chǎn)過程中的冷卻水大部分為循環(huán)水。

    治理改造工程總排水量為3 348m3／d，其中1 130m3／d屬一般性生產(chǎn)廢水（凈廢水），可直接排放；硫酸車間廢水1 637m3／d送入污水處理站處理。污酸581m3／d，先送入污酸處理站處理，污酸處理采用先石膏后一段硫化處理工藝，污酸處理站處理后的廢水也送入污水處理站繼續(xù)處理，污水處理工藝采用石灰乳兩級中和處理法，處理后的廢水可實現(xiàn)達標排放，技改后污水處理站一類污染物排放濃度和總排口外排水水質(zhì)見表14和表15.

    3.固體廢物排放情況

    技改工程固體廢物排放量見表16，熔煉爐水淬渣主要成分見表17，污酸污水處理渣主要成分表18.

    沉淀爐水淬渣和石膏屬一般固體廢物，可外售：硫化渣、鉛濾餅屬有害固體廢物可外售，中和渣可以堆存在廠東面約2.5km的渣場填埋。

    4.噪聲

    技改工程較現(xiàn)狀增加了許多設(shè)備，噪聲源強將有所增加，如余熱鍋爐排汽管、離心壓縮機、羅茨鼓風機、氧壓機、收塵用的排煙機等都將產(chǎn)生大于85dB（A）的噪聲。技改工程設(shè)計采取了設(shè)備消聲和建筑隔聲的方法，削減噪聲對外的傳播，以使廠界噪聲符合規(guī)定的標準要求。

    （五）非正常生產(chǎn)排放分析

    本治理改造工程在工藝設(shè)計、設(shè)備選型、原料使用、能源利用、自動控制、操作技術(shù)等方面都已考慮了環(huán)境保護，把防治污染放在首位。

    熔煉系統(tǒng)改造工程采用能耗低、脫硫率高的浸沒式噴槍熔煉工藝，熔煉過程中產(chǎn)生的煙氣中SO：濃度高，送制酸系統(tǒng)可采用雙轉(zhuǎn)雙吸制酸工藝，使二次轉(zhuǎn)化能自熱平衡，減少能耗，更重要的是提高了硫的利用率，使排放煙氣中的SO：達標排放。對于凈化系統(tǒng)洗滌塵、砷、氟等雜質(zhì)的酸性污水采用國內(nèi)比較成熟的中和硫化法和兩段中和鐵鹽沉淀法，處理效果明顯，砷、氟等雜質(zhì)均能達標排放。上述生產(chǎn)工藝和治理設(shè)施的技術(shù)較為先進、成熟可靠，只要嚴格科學管理、精心操作，就可避免污染事故的發(fā)生。若生產(chǎn)一旦發(fā)生異常情況，出現(xiàn)非正常生產(chǎn)排放，對周圍環(huán)境會造成嚴重污染。因此，必須避免下列事故的發(fā)生：

    （1）電收塵器除塵效率降低，致使凈化系統(tǒng)負荷增加，凈化效率下降，煙氣中塵、砷、氟等雜質(zhì)含量達不到凈化指標要求，造成轉(zhuǎn)化觸媒中毒，SO，轉(zhuǎn)化率下降，尾氣中S02排放量增加。

    （2）凈化系統(tǒng)漏入大量空氣，使進入轉(zhuǎn)化工段的煙氣SO：濃度低于6.5％，不能維持轉(zhuǎn)化自熱平衡，最終轉(zhuǎn)化率降低，尾氣中S02排放量增加而超標排放。

    （3）當煙氣中砷、氟含量較高時，洗滌塔循環(huán)酸濃度達不到3％，稀酸無法進行半封閉循環(huán)，致使污酸排放量增加，污酸中和處理站負荷加重，處理效果明顯降低，污水中砷、氟為超標排放；另一方面煙氣中砷、氟含量較高，凈化后煙氣中砷、氟含量仍會超過凈化指標，帶入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，并導(dǎo)致轉(zhuǎn)化觸媒中毒，使S02轉(zhuǎn)化率降低，尾氣中S02排放量增加，對周圍環(huán)境造成嚴重污染：當觸媒為永久性中毒后，硫酸生產(chǎn)不能進行，需要更換觸媒；若氟化物進入干吸工段將造成干燥、吸收塔內(nèi)襯和填料的腐蝕，此時需停產(chǎn)檢修，這都將造成巨大的經(jīng)濟損失，并嚴重污染環(huán)境。

    （4）當制酸系統(tǒng)出現(xiàn)故障，而熔煉系統(tǒng)未能及時停爐時，會造成高濃度S02煙氣直接外排的嚴重事故。

    以上生產(chǎn)事故無論發(fā)生哪一種，都將導(dǎo)致嚴重的環(huán)境污染。因此，除采用先進的工藝技術(shù)和設(shè)備外，生產(chǎn)中還應(yīng)加強管理，嚴格操作規(guī)程，提高工人素質(zhì)，精心操作，防患于未然，將非正常排放控制到最小。一旦發(fā)生非正常生產(chǎn)排放，應(yīng)立即停止生產(chǎn)，及時進行檢修，使熔煉系統(tǒng)保持正常生產(chǎn)狀況-非正常生產(chǎn)狀況下的污染物排放參數(shù)見表19.