冶煉煙氣制酸對環(huán)境的污染及其治理對策

摘 要：文章概述了冶煉煙氣制酸對環(huán)境的污染及其治理的重要性、環(huán)境治理的技術(shù)及開發(fā)情況，旨在為當(dāng)前冶煉煙氣制酸工業(yè)對環(huán)境的污染及其治理技術(shù)的選擇、決策提供必要的依據(jù)，并簡述了冶煉煙氣制酸環(huán)保發(fā)展的趨勢。

關(guān)鍵詞：冶煉煙氣制酸；環(huán)境污染；治理技術(shù)；發(fā)展趨勢

1 前言

冶煉煙氣制酸是我國硫酸工業(yè)的重要組成部分，由于冶煉煙氣制酸具有不可取代的環(huán)保意義、原料價(jià)格低廉、市場風(fēng)險(xiǎn)最小等特點(diǎn)，因此，冶煉煙氣制酸將隨著有色冶金行業(yè)的發(fā)展穩(wěn)步發(fā)展，但同時(shí)日益突出的環(huán)境污染問題和如何提高硫資源利用問題擺在了我們面前，環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益已成為制酸工業(yè)的重點(diǎn)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年我國硫酸總產(chǎn)量（以H2SO4計(jì)）為79738kt，其中冶煉煙氣制酸產(chǎn)量為21297kt，占硫酸總產(chǎn)量的26.71%；硫磺制酸產(chǎn)量為38441kt，占硫酸總產(chǎn)量的48.21%；硫鐵礦制酸產(chǎn)量為19691kt，占硫酸總產(chǎn)量的24.69%；石膏及其他原料制酸產(chǎn)量為309kt，占硫酸總產(chǎn)量的0.39%。以下是冶煉煙氣制酸對環(huán)境的污染論述及治理方法、對策。

2 冶煉煙氣制酸對環(huán)境的污染

冶煉煙氣制酸過程中產(chǎn)生的“三廢”，即廢氣、廢水、廢渣，會對大氣和周圍環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。各國對硫酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)總的趨勢是要求越來越嚴(yán)，我國硫酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)目前是按照2011年3月1日起開始實(shí)施的GB26132-2010標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。“三廢”對環(huán)境的污染具體表現(xiàn)如下：

2.1 廢氣的污染及危害

廢氣是指由制酸系統(tǒng)尾氣中排放出的SO2、酸霧等有害氣體，其危害如下：

（1）對人體健康的危害。人吸入一定量的SO2氣體后，會誘發(fā)呼吸道疾病并使之惡化，諸如咳嗽、痰量增加、咽喉炎和氣管炎等甚至引起肺氣腫等痼疾。當(dāng)SO2濃度達(dá)到100ppm時(shí)，呼吸道會立即發(fā)生痙攣、呼吸困難、甚至窒息死亡。

（2）對植物的危害。SO2會破壞植物的葉綠素，當(dāng)空氣中的SO2濃度達(dá)0.2ppm時(shí)，許多植物就出現(xiàn)不能生長，枯萎現(xiàn)象。長時(shí)期作用下，農(nóng)作物葉子就會變黃或發(fā)生煙斑，產(chǎn)量減少。當(dāng)SO2濃度達(dá)到1～2ppm時(shí)，即使是受害時(shí)間較短（2～3小時(shí)），也會使許多植物的葉子表面組織遭到破壞，生長和吸收能力下降而致枯萎。

（3）對環(huán)境的污染及危害。SO2對環(huán)境的危害就是酸雨的形成。隨著環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，人們對硫酸系統(tǒng)尾氣中SO2的排放提出了越來越高的要求。國家環(huán)保部于2011年3月1日起開始實(shí)施GB26132-2010《硫酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，新建的硫酸裝置尾氣SO2最高允許排放濃度為400mg/m3，與原有標(biāo)準(zhǔn)GB19297-1996中960mg/m3，相比，削減了58.3%，一般大型裝置和兩轉(zhuǎn)兩吸運(yùn)轉(zhuǎn)正常的中、小型裝置都能達(dá)到要求，但也有一部分裝置由于技術(shù)和管理的原因尚不能達(dá)標(biāo)排放，而在國外不達(dá)標(biāo)排放的裝置是無法生存的。

（4）云南銅業(yè)股份有限公司（以下簡稱云銅）冶煉煙氣制酸生產(chǎn)現(xiàn)狀。云銅是我國大型銅冶煉企業(yè)之一，1960年投產(chǎn)，距今已有五十多年的煉銅生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。原采用的工藝是礦熱電爐銅熔煉方法，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量低濃度SO2煙氣，由于煙氣量大，硫酸系統(tǒng)難以處理，因此經(jīng)常部分排空，另煙氣中SO2濃度低，制酸工藝只能采用一轉(zhuǎn)一吸，尾氣不能達(dá)標(biāo)排放，硫利用率僅達(dá)80%，每年有大量的SO2排入大氣中，不僅損失了硫資源，而且造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。鑒于此，本著節(jié)能降耗，改善環(huán)境，降低成本和提高效益的目的，云銅于1999年技術(shù)引進(jìn)了當(dāng)時(shí)世界先進(jìn)的艾薩熔煉工藝技術(shù)，采用富氧熔煉，產(chǎn)生高品位冰銅，該工藝于2002年5月投產(chǎn)至今，在節(jié)省燃料的同時(shí)產(chǎn)生了少量高濃度的SO2煙氣，滿足了兩轉(zhuǎn)兩吸制酸工藝的要求。

云銅現(xiàn)有冶煉煙氣制酸裝置2套，即硫酸三、四系列，2套制酸裝置承擔(dān)了銅冶煉火法系統(tǒng)艾薩、轉(zhuǎn)爐、電爐煙氣的制酸及環(huán)保達(dá)標(biāo)排放任務(wù)，年產(chǎn)硫酸65萬噸，采用的是稀酸洗滌凈化二轉(zhuǎn)二吸制酸工藝流程。硫利用率達(dá)98%以上，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

2.2 廢水對環(huán)境的污染

廢水是制酸工業(yè)的另一個(gè)污染物，主要是硫酸凈化生產(chǎn)工序產(chǎn)生的污酸水，其中含砷、氟等重金屬離子，如果不經(jīng)過處理而直接排入江河，將嚴(yán)重污染環(huán)境，危害人類健康，因此污酸的處理是及其重要的。

2.3 廢渣對環(huán)境的污染

制酸工業(yè)的“廢渣”，一般由凈化工序產(chǎn)生，凈化工序產(chǎn)生的廢渣是一種自然資源，含復(fù)雜多金屬，為有效利用資源，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，可進(jìn)一步提取其中的稀有金屬，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，減少對環(huán)境的污染。如隨意丟棄，將造成對大氣、水源和土壤等的污染。

3 “三廢”的治理對策

3.1 對廢氣的治理

隨著越來越嚴(yán)的環(huán)保趨勢要求，制酸工藝的尾氣處理越來越受到各國的重視。一轉(zhuǎn)一吸制酸系統(tǒng)出來的尾氣因SO2含量較高，必須經(jīng)過進(jìn)一步處理達(dá)標(biāo)后才允許排空，即使經(jīng)過兩轉(zhuǎn)兩吸制酸工藝出來的尾氣，先進(jìn)的企業(yè)也要經(jīng)過吸收塔和尾氣電除霧器，進(jìn)一步除去SO2和酸霧后達(dá)標(biāo)后才能排空。目前世界各國對尾氣的處理，概括起來主要有以下三種方法：

方法一：利用高煙囪進(jìn)行擴(kuò)散稀釋

將含SO2的尾氣從一定高度的尾氣煙囪排出，利用自然擴(kuò)散稀釋，使降到地面上任何地點(diǎn)的SO2濃度低于最高容許濃度。煙囪高度根據(jù)排出的SO2絕對量及當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件，按地面最高容許濃度與煙囪有效高度的平方成反比關(guān)系計(jì)算而定。但是這種方法沒有從根本上解決SO2對大氣的污染，特別是在氣象條件惡劣的情況下，擴(kuò)散不良，再高的煙囪仍然達(dá)不到充分稀釋的目的，另外，煙囪越高，造價(jià)越高。

（2）石灰乳法

（3）活性炭法

活性炭法是使尾氣通過含碘的活性炭床層，SO2被活性炭表面所吸附，與氧、水蒸氣反應(yīng)而生成H2SO4，采用再生方法把吸附的H2SO4吸出來的過程。活性炭催化氧化法具有工藝簡單、流程短、控制方便、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、煙氣凈化率高等優(yōu)點(diǎn)，但由于碘的供應(yīng)存在困難，全面推廣含碘活性炭的使用有它的局限性。研究中的含氮活性炭法，如能達(dá)到含碘活性炭的凈化率及再生各項(xiàng)工藝指標(biāo)，將會有廣闊的應(yīng)用前景。

（4）檸檬酸鈉法

以上是目前應(yīng)用較為典型的4種方法，其它的方法還有碳酸鈉吸收SO2（鈉法）、氫氧

化鈉吸收SO2（燒堿法）、氧化鎂吸收SO2（氧化鎂法）、離子交換樹脂吸附SO2法等等方法，其原理均是圍繞如何將SO2轉(zhuǎn)化為無害的有益物質(zhì)來進(jìn)行的綜合回收利用。另外，對于尾氣中酸霧的處理，工藝上可增設(shè)尾氣電除霧器或纖維過濾器等裝置，使尾氣凈化達(dá)標(biāo)排放。

云銅經(jīng)過多年的冶煉煙氣制酸生產(chǎn)工藝實(shí)踐，在尾氣治理方面取得了顯著的成效。在原一、二系列為一轉(zhuǎn)一吸制酸工藝，氨-酸法尾氣處理工藝的基礎(chǔ)上，采用二轉(zhuǎn)二吸制酸工藝的三、四系列在尾氣排放SO2濃度≤400mg/m3，酸霧≤45mg/m3的條件下，尾氣通過氨-酸法進(jìn)一步處理，達(dá)到了國家排放標(biāo)準(zhǔn)，對維護(hù)周邊乃至整個(gè)昆明市的生態(tài)環(huán)境作出了重要的貢獻(xiàn)。

3.2 對廢水的治理

廢水是指含污酸的水，主要來自硫酸凈化工序，一般排至中和站進(jìn)行中和處理達(dá)標(biāo)后外排。

目前，由硫酸工序產(chǎn)生的污水處理方法主要有石灰法和石灰-鐵鹽法兩種方法，其中石灰法可用于污水中含砷、氟等其它重金屬離子較低時(shí)的處理，經(jīng)過一步中和、一步沉降即可達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)；石灰-鐵鹽法污水中含鐵量對砷的去除有很大的影響，故鐵離子參加反應(yīng)能較好地去除砷。為了強(qiáng)化除砷、氟效果，還可以加入如聚丙烯酰胺之類的絮凝劑。云銅原污水處理采用的是中和-鐵鹽氧化法，隨著艾薩法熔煉工藝的投入運(yùn)行，使砷的分布發(fā)生了很大的變化，于2011年7月經(jīng)過改造后，污酸站開始使用硫化-石膏-中和鐵鹽新工藝，出水水質(zhì)達(dá)GB25467-2010《銅鎳鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，且達(dá)標(biāo)率穩(wěn)定。

3.3 對廢渣的處理

制酸工業(yè)的“廢渣”，一般由凈化工序及中和站產(chǎn)生，含復(fù)雜多金屬，可進(jìn)一步提取稀有金屬，有效利用資源，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，減少對環(huán)境的污染。目前因回收難度較大，生產(chǎn)成本高，因此大部分堆存或填埋。

4 冶煉煙氣制酸環(huán)保發(fā)展趨勢及展望

4.1 采用節(jié)能、低耗、低廢的冶煉清潔生產(chǎn)工藝，倡導(dǎo)“綠色生產(chǎn)”

21世紀(jì)實(shí)施的是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，企業(yè)的命運(yùn)與環(huán)境的關(guān)系比以往任何時(shí)候都更為密切。環(huán)保達(dá)標(biāo)成為企業(yè)生存的首要條件。國家環(huán)保部于2011年3月1日起開始實(shí)施GB26132-2010《硫酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，新建硫酸裝置尾氣二氧化硫最高允許排放濃度為400mg/m3，與原有標(biāo)準(zhǔn)960mg/m3，相比，削減了58.3%，環(huán)保要求越來越嚴(yán)。提高硫的利用率是減輕環(huán)保壓力的關(guān)鍵所在。目前，我國有色行業(yè)硫回收率大約在80%，硫回收率偏低，主要是低濃度煙氣沒有回收處理及現(xiàn)有制酸工藝裝置轉(zhuǎn)化率低的原因，因此采用先進(jìn)的、節(jié)能、低耗、低廢的冶煉清潔生產(chǎn)工藝及制酸工藝（如WSA工藝及動力波洗滌技術(shù)等）倡導(dǎo)“綠色生產(chǎn)”勢在必行。

云銅通過引進(jìn)艾薩熔煉技術(shù)，硫平均回收率由2000年的86.1%，達(dá)到了2010年98.03%、2011年98.15%、2012年98.16%的國際先進(jìn)水平。

4.2 推廣環(huán)保科研成果，強(qiáng)化污染治理

硫酸工業(yè)是一個(gè)古老的行業(yè)，至今已有260多年的發(fā)展歷史，由于不屬于技術(shù)密集型行業(yè)，長期以來工藝改革進(jìn)展緩慢。但隨著環(huán)保條例的日趨嚴(yán)格，新一輪的工藝改革已悄然展開，不久的將來極有可能形成多元化的工藝格局。我國每年都有很多環(huán)保科研項(xiàng)目獲獎成果，如煙氣脫硫技術(shù)等（目前云銅正在進(jìn)行此項(xiàng)技術(shù)的設(shè)計(jì)等籌備工作）。企業(yè)在強(qiáng)化污染治理的同時(shí)，可和科研院所加強(qiáng)合作，以企業(yè)為主體，采用環(huán)保科研的成果進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化，促進(jìn)環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙豐收。

4.3 引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)行國際合作

對于中國的硫酸工業(yè)來說，加入WTO，促進(jìn)了環(huán)保事業(yè)的全球一體化進(jìn)程，采取引進(jìn)、合作、合資等方式，引進(jìn)國際先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)行國際合作，在關(guān)鍵設(shè)備消化吸收的基礎(chǔ)上開展技術(shù)創(chuàng)新，加大對外技術(shù)交流和國際合作的深度和廣度，逐步縮小與國際先進(jìn)技術(shù)的差距。

將使我國的冶煉制酸企業(yè)在節(jié)能降耗、增產(chǎn)減污等清潔工藝方面得到發(fā)展，對國家環(huán)保發(fā)展起到積極推進(jìn)的作用。

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作者簡介：馬紅云（1973-），女，云南個(gè)舊人，本科學(xué)歷，工程師，從事有色冶金、制酸工藝技術(shù)及設(shè)備采購管理工作。