環(huán)保竣工驗收中對銅冶煉產(chǎn)生固廢的處理方法研究

李石，邱立莉，張鵬

（中國環(huán)境監(jiān)測總站，北京100012）

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李石，邱立莉，張鵬

（中國環(huán)境監(jiān)測總站，北京100012）

固體廢物是銅冶煉工業(yè)的重要環(huán)境問題。對銅冶煉項目驗收過程中，冶煉工藝和固體廢物的產(chǎn)生節(jié)點、固體廢物特征進行了分析研究，提出了對固體廢物再循環(huán)、再利用和處置處理情況的環(huán)境管理建議。

銅冶煉工業(yè)；固體廢物；環(huán)境管理；驗收監(jiān)測

砷濾餅、鉛濾餅、白煙塵在危廢名錄中明確規(guī)定為危險廢物，鉛濾餅和白煙塵價值較高，能夠得到較好的綜合利用。砷濾餅較難處理，綜合利用較難。中和渣在有的項目中定為危險廢物，有的項目中定為一般固廢。副產(chǎn)品陽極泥價值很高，含Au，Ag，Pb，As，Bi，Sb等成分復(fù)雜的重金屬。在環(huán)保方面一直未明確如何管理。

1 火法熔煉的生產(chǎn)工藝及流程

1.1粗銅冶煉

銅精礦物料進入熔煉爐，與氧氣進行化學(xué)反應(yīng)，完成加熱、熔化、氧化、造冰銅和造渣等熔煉過程。熔煉使用的原料為銅精礦、石英石（砂）、焦粉、除塵灰等，熔煉產(chǎn)物有銅锍、熔煉渣和煙氣。熔煉渣的組成按冶金方法的工藝特點可分為兩種類型，一種是在熔煉體系采用低氧勢操作下產(chǎn)生的含F(xiàn)e3O4和銅均很低的爐渣，這種爐渣不必再次回爐。傳統(tǒng)溶煉方法，如鼓風(fēng)爐、反射爐和電爐的爐渣屬于此類型。此類爐渣為一般固廢，產(chǎn)生量較大，綜合利用情況比較好，是很好的建筑原料。在驗收項目中只需關(guān)注它的儲放場地是否滿足《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18599-2001）的要求，以及綜合利用情況等即可（下同）。另一種是在熔煉冶金工程體系采用高氧勢操作下產(chǎn)生的含F(xiàn)e3O4和銅均很高的爐渣，這種爐渣需要返回熔煉爐貧化，如閃速擦煉、熔池熔煉以及冰銅吹煉等產(chǎn)生的爐渣屬于此類型。這些爐渣還需要去電爐貧化。銅锍通過包子送往轉(zhuǎn)爐吹煉；熔煉煙氣經(jīng)除塵器處理后送制酸。除塵系統(tǒng)收集的除塵灰返回精礦倉配料。

1.2熔煉渣電爐貧化

從熔煉爐出來的熔渣進入貧化電爐，在電爐中加還原劑，在還原劑的作用下，將熔煉渣中以CuxO形式存在的低品位的銅轉(zhuǎn)化成為CuS，回收熔煉渣中的銅。電爐貧化的產(chǎn)物主要為冰銅、電爐貧化渣和電爐煙氣。電爐貧化渣出貧化爐，形成溫度很高的爐渣。

爐渣的冷卻方法有三種：自然冷卻方式、水淬方式、保溫冷卻+水淬方式。爐渣中銅礦物的結(jié)晶粒度大小與爐渣的冷卻方式有很大關(guān)系，爐渣的緩慢冷卻有利于銅相粒子遷移、聚集和改善渣的可磨性?？諝饫鋮s的銅渣為黑色玻璃狀。而另外兩種冷卻方式為水淬冷卻。爐渣在高溫下經(jīng)水沖驟冷形成水淬渣。屬于酸性低活性礦渣，主要物質(zhì)為鐵硅酸鹽等，此類渣為一般固廢?？梢跃C合利用，但水淬渣往往需要大量的水對爐渣進行冷卻，冷卻時對水質(zhì)的要求不高，所以這些水基本上是企業(yè)污酸處理后的回用水。在驗收監(jiān)測中都會對污酸處理排口（車間排口）進行監(jiān)測，監(jiān)測因子為一類污染物中的重金屬因子：總鋅、總銅、總砷、總鉛、總汞、總鎘、總鉻、六價鉻等。

監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，水中含有鋅、砷、汞等微量重金屬，而在冷卻過程中有可能部分重金屬通過汽化進入空氣，但對此相關(guān)監(jiān)測方法目前還沒有具體規(guī)定，只能通過監(jiān)測廠界無組織廢氣中的重金屬來進行監(jiān)控。同時要對

水淬渣場地防滲進行檢查，必要時還需在水淬渣場地的下游監(jiān)測地下水質(zhì)情況。緩冷渣場也存在同樣問題。

自2002年BIM被提出以來，已席卷歐美的工程建設(shè)行業(yè)。BIM技術(shù)進入我國建筑領(lǐng)域迄今已有10多年。當(dāng)前，在大數(shù)據(jù)時代發(fā)展趨勢下，裝配式建筑與建筑信息化融合發(fā)展，可以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈信息共享，推動裝配式建筑產(chǎn)業(yè)升級。

1.3轉(zhuǎn)爐吹煉

銅锍吹煉的目的是把銅锍中的硫和鐵氧化除去而得到粗銅。吹煉的原料有熔煉爐生產(chǎn)的銅锍、精煉渣、石英石（砂）、電解殘極、冷料粗銅、貧化電爐冰銅和電解凈液過程產(chǎn)生的黑銅等。吹煉產(chǎn)物有粗銅、吹煉渣和轉(zhuǎn)爐煙氣。粗銅經(jīng)包子吊運至陽極爐進行火法精煉；吹煉渣定期從爐內(nèi)倒入鑄渣機鑄錠，去緩冷渣場。轉(zhuǎn)爐煙氣經(jīng)除塵后，產(chǎn)生白煙塵。白煙塵為價值很高的危險廢物，企業(yè)可以自行處理，或?qū)谉焿m出售給有資質(zhì)的單位處置。表1為某銅冶煉項目產(chǎn)生的白煙塵成分分析。

表1 白煙塵成分表

從表1中可以看出，白煙塵中含有大量Pb及部分Au，Ag，Bi，Sb等貴重金屬。由于白煙塵成分相對復(fù)雜，處理工藝復(fù)雜，目前比較流行的方法為：白煙塵經(jīng)水浸得到浸出液和浸出渣，浸出液脫銅得到海綿銅，濾液脫鎘得到銅鎘渣；浸出渣酸浸得到Pb，Bi渣餅和濾液，濾液置換得到海綿銅；工藝廢水送廢水處理回收Au，Ag。在銅冶煉項目中，Bi，Sb產(chǎn)生的地方有兩處，一處是在砷濾餅和鉛濾餅中，另外一處就在白煙塵中。目前銅冶煉標(biāo)準(zhǔn)中尚無Bi，Sb排放標(biāo)準(zhǔn)，而Bi，Sb毒性較大，此處需要重點關(guān)注。

白煙塵出售給有資質(zhì)單位處理時，需重點檢查單位的資質(zhì)、簽訂合同、數(shù)量、危廢轉(zhuǎn)移聯(lián)單，轉(zhuǎn)移路線、跨省轉(zhuǎn)運時接收單位屬地環(huán)保部門的接收文件，還要跟蹤處置單位白煙塵處置情況。因為白煙塵價值很高，不能因為某些沒有資質(zhì)的單位出價高就將白煙塵隨意出售。所以對資質(zhì)檢查一定要嚴(yán)格。同時要對白煙塵的臨時貯存場地進行檢查，要達到《危險廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18597-2001）要求。

當(dāng)企業(yè)自行處理時，除了要監(jiān)測處理白煙塵時產(chǎn)生的廢水、廢氣，還要對白煙塵的臨時貯存場地進行檢查，要達到《危險廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18597-2001）要求。

轉(zhuǎn)爐渣經(jīng)緩冷渣場回收渣中的有價金屬后，成為尾礦渣。屬于一般固體廢物，可以綜合利用。

火法精煉的目的是為了進一步除掉粗銅中的雜質(zhì)。轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的粗銅通過粗銅包和吊車入陽極爐，依次進行氧化、還原和保溫等作業(yè)周期，完成精煉。精煉得到的銅熔體（含銅99.5%）經(jīng)澆鑄機鑄出陽極板送電解車間；精煉渣回轉(zhuǎn)爐。

1.5環(huán)集煙氣制酸尾氣脫硫

環(huán)集煙氣、制酸尾氣根據(jù)不同的脫硫方法得到不同的脫硫產(chǎn)物，目前較常用方法為石灰石-石膏法、氨法、鈉堿法、金屬氧化法、離子液法等。經(jīng)過脫硫后產(chǎn)生的固體廢物通常為一般固體廢物，可以綜合利用。但最好做危廢鑒別。

2 制酸及污酸廢水處理

目前制酸比較成熟的工藝為兩轉(zhuǎn)兩吸+動力波洗滌工藝。制酸過程中會產(chǎn)生砷濾餅、鉛濾餅、中和渣等固體廢物。

2.1鉛濾餅

制酸時稀硫酸在一級動力波洗滌塔時，上清液循環(huán)使用，而底泥經(jīng)過板框壓濾機壓濾形成鉛濾餅。鉛濾餅是有價值的危險廢物，能夠較好地綜合利用。驗收過程中要檢查接收處置單位的資質(zhì)、簽訂合同、危廢轉(zhuǎn)移聯(lián)單，轉(zhuǎn)移路線、跨省轉(zhuǎn)運時接收單位屬地環(huán)保部門的接收文件、跟蹤調(diào)查利用情況、暫存場地是否符合規(guī)定等。

2.2砷濾餅

污酸處理一般采用硫化、石灰處理工藝，用硫化鈉與廢酸中的砷、銅等重金屬離子發(fā)生反應(yīng)，生成難溶的硫化銅、硫化砷沉淀，經(jīng)濃密機、壓濾機進行固液分離，分離出砷濾餅。砷濾餅同樣也是危險廢物。目前砷濾餅處置主要有兩種工藝：一種是火法工藝，主要有氧化焙燒、還原焙燒、真空焙燒等，砷直接以白砷形式回收。另一種是濕法工藝，采用酸浸、堿浸或鹽浸等，先把砷從渣中分離出來再無害化處理。江西銅業(yè)公司就是采用硫酸銅濕法置換砷。這種方法在常壓下進行，安全可靠，能得到99%純度以上的砷，但是成本高（每提純1 t砷需要消耗3 t硫酸銅）。而火法工藝成本低，處理量大，但在處理過程中很容易造成二次污染，不好控制。

目前市場對砷的需求不是很高，如何很好地處理

成為難題。在驗收過程中，需檢查處置單位的資質(zhì)、簽訂合同、數(shù)量、危廢轉(zhuǎn)移聯(lián)單，轉(zhuǎn)移路線、跨省轉(zhuǎn)運時接收單位屬地環(huán)保部門的接收文件，還要跟蹤處置單位處置情況。

2.3中和渣

污酸處理后的上清液經(jīng)石灰工藝進一步中和處理，分離出石膏渣和中和渣。中和渣和石膏渣在有的項目中定為危險廢物，在有的項目中定為一般固體廢物。在驗收過程中最好將脫硫石膏渣、中和渣以及脫硫副產(chǎn)品統(tǒng)一做危廢鑒別。

3 電解工序

陽極板經(jīng)電解工序后變成精煉銅，電解液循環(huán)槽溢流液進入陽極泥貯槽，底液經(jīng)隔膜泵打至壓濾機進行壓濾，濾渣即為陽極泥。表2為某銅冶煉項目產(chǎn)生的陽極泥成分分析。

表2 陽極泥成分表

從成分分析來看，陽極泥不僅含有Au，Ag等高價值貴重金屬，也含有Pb，As，Bi，Sb等有害重金屬。在環(huán)保方面一直未對陽極泥明確定性。目前工業(yè)信息產(chǎn)業(yè)部剛剛出臺了銅陽極泥產(chǎn)品的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將陽極泥定義為產(chǎn)品。在驗收過程中重點關(guān)注電解車間儲存陽極泥的地方是否達到《危險廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18597-2001）的要求。

4 結(jié)語

銅冶煉是我國有色金屬的重要組成部分，我國是世界最大的精煉銅消費國，固體廢物的環(huán)境管理是銅冶煉工業(yè)重要的組成之一。在驗收過程中要按照國家、地方環(huán)境管理法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)企業(yè)實際情況嚴(yán)格把關(guān)，給管理部門提供翔實可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

[1]姚芝茂，徐成，趙麗娜.銅冶煉工業(yè)固體廢物綜合環(huán)境管理方法研究[J].環(huán)境工程，2010，28(S1):235-239.

[2]GB5085-85.有色金屬工業(yè)固體廢棄物污染控制標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]劉樹根，田學(xué)達.含砷固體廢物的處理現(xiàn)狀和展望[J].濕法冶金，2015，24(4):183-186.

全國政協(xié)委員建議：將建筑垃圾納入“城市礦產(chǎn)”體系

建筑垃圾嚴(yán)重“超載”現(xiàn)象已成為城市“頑疾”，其產(chǎn)量巨大但資源化利用嚴(yán)重不足。全國政協(xié)委員、貴州省政協(xié)副主席左定超認(rèn)為，當(dāng)前亟須創(chuàng)新建筑垃圾管理體制，將其納入“城市礦產(chǎn)”體系加以資源化利用，使其變廢為寶，以節(jié)約資源、保護環(huán)境和創(chuàng)造經(jīng)濟價值。

左定超說，建筑廢棄物和工程開挖棄土等建筑垃圾產(chǎn)量日增，在國內(nèi)一些地方大有建筑垃圾“圍城”之勢。據(jù)調(diào)查，目前我國建筑垃圾年產(chǎn)生量約3 5億t，但綜合利用率不足5%，綜合利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國、德國和日本等發(fā)達國家。

左定超建議，當(dāng)前應(yīng)建立建筑垃圾資源化利用聯(lián)動機制，將相關(guān)工作納入節(jié)能減排考核目標(biāo)。將符合標(biāo)準(zhǔn)的再生產(chǎn)品列入綠色建材推薦目錄和政府“綠色采購”目錄，政府投資項目優(yōu)先采用建筑垃圾再生產(chǎn)品。將建筑垃圾納入“城市礦產(chǎn)”體系，對其資源化利用加以扶持。

Treatment of solid waste from copper smelting in the environmental protection acceptance check

LI Shi,QIU Lili,ZHANG Peng
（China National Environmental Monitoring Centre,Beijing 100012,China）

Solid waste treatment is an important environmental problem in the copper smelting industry.The general environmental management methods of solid wastes from coppers melting were studied based on the analysis of source and characteristics of the solid wastes.General environmental management of solid waste recycle,reuse and disposal were suggested.

copper smelting;solid waste;environmental management;environmental monitoring

X758

A

1674-0912（2015）03-0042-03

2015－01－12）

李石（1970-），男，北京人，本科學(xué)歷，工程師，研究方向：建設(shè)項目竣工環(huán)保驗收管理。