火法銅冶煉污染物排放情景分析

楊理強

摘 要：清潔生產是近幾年來我國一直倡導的銅產業生產目標，文章對火法銅冶煉工藝進行合理分析，以達到妥善解決該工藝能源消耗過大與溫室效應等方面的問題。而情景分析法是公認的高效率分析手段，使用其對火法銅冶煉污染排放情況進行分析，能夠達到對該工業生產環境進行科學管理的目的，值得人們對其使用方式進行深入探究。

關鍵詞：污染物 火法煉銅 銅冶煉 情景分析

中圖分類號：X75 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（a）-0114-02

我國銅冶煉主要以火法煉銅工藝為主，雖然這種工藝能夠保證銅冶煉的數量以及質量，但卻會在冶煉過程中產生一定的污染物。為了實現清潔生產的目標，業內人士開始對火法煉銅工藝進行調整與完善，運用情景分析的方式，對該工藝污染排放量進行了分析，以求能夠制定出更加合理的生產方案，從而為該行業的環境管理決策提供強有力的支持。

1 情景分析

所謂“情景分析”是一種在建立在技術、經濟以及產業等演變假設基礎之上的，利用對未來進行科學描述與推理的方式，設計出未來的多種可能策略[1]。這是一種制定發展戰略與對策的有效途徑，在多領域都得到了廣泛應用。

由于火法銅冶煉在冶煉過程中不僅會消耗大量能源，同時還會產生一定量的污染，對環境已經造成了影響，因此銅冶煉生產減排已經成為了現代各界人士極為關注的問題。而運用情景分析的方式，可以根據對該產業生產污染分析的結果，制定出更加合理的行業環境管理決策，從而為該行業的綠色化發展以及健康化發展提供可靠保障。

2 火法銅冶煉

2.1 概述

在我國古代文獻中，很早就有關于火法煉銅的記載。而且通過考古學家研究發現，按照礦石冶煉能力以及礦石品味等因素的差異，古代各地在具體使用火法煉銅方式時，都會使用相應的冶煉手段。這些手段主要分為3類：一類，對氧化礦石進行處理，將其還原熔煉為銅；一類，對硫化礦石進行焙燒處理，將其還原成銅；另一類，對硫化礦石進行焙燒脫硫處理，并根據銅純度標準，熔煉出多重標準純度的“冰銅”，進而通過進一步加工，將其還原為銅[2]。

隨著火法煉銅工藝的不斷精煉，該項技術一直處于精進之中，并在我國冶金史上始終保持著不可替代的位置，是古代工匠先輩的偉大結晶，為現代冶金技術的發展與進步，起到了極為重要的作用。

2.2 污染物產生

火法煉銅工藝發展至今，仍然是銅冶煉的主要技術，國內超過90%的銅都是通過這種手法冶煉而成的。目前，主要的冶煉銅產品主要為電解銅與粗銅，也有一些企業會生產銅锍與陽極銅等產品[3]。

由于在有色冶煉工藝中，火法煉銅的手段相對較為豐富，且這些工藝會因為技術特點以及技術能力等因素產生不同的污染物質，同時這些污染物質的產生強度也有所不同。目前火法銅冶煉最為突出的環境污染主要有重金屬污染以及SO2污染兩種。其中重金屬多分布于廢渣、廢水以及煙氣之中，而SO2多集中在煙氣之內。

2.3 污染物排放強度

通過對火法銅冶煉工藝技術研究發現，該工藝產生污染物的工序主要有火法精煉熔煉以及吹煉3種，且其中以熔煉工序的污染問題最為嚴重[4]。按照現代工藝技術，熔煉技術中的熔池爐、鼓風爐以及閃速爐山東工藝的污染物產生強度并不相同。相關人員會根據SO2、廢水以及冶煉渣等污染標準，以單位產品“平均產排污強度”為參考，計算該工藝污染物產生強度值。

3 情景分析

完成產排污強度計算之后，筆者將以2009年作為情景基準，以2017作為情景年，做出該年度國內電解銅總產量將達到500萬噸的假設，設定火法銅冶煉工資技術比例會不斷加大，對多種情景污染物排放量與產生量進行全面分析。

3.1 情景設定

3.1.1 情景一

這一方案的目標相對較低，假設為到2020年，熔煉技術結構還是無法達到相應標準，且沒有存在有利的客觀條件。這時的工藝不僅沒有貫徹新的政策，而且部分落后工藝仍然有所保留。同時一些小型冶煉工廠仍然存在，這些工廠不僅工藝水平相對較低，且會產生大量的污染物。

3.1.2 情景二

在這一情景中，設定新出政策以及將要出臺的政策都能夠順利實施，且落實質量相對較高，銅冶煉產業發展方向較為理想，該產業的結構工藝以及規模都得到了合理的調整，技術水平得到了顯著的提升。

3.1.3 情景三

這一情景與情景二基本相同，在這一情境中各項政策也被認定為是順利落實的，不僅客觀條件以及其與較為理想，而且該工藝也處于較高水平，行業發展已經遠超預期值。

3.2 情景分析

3.2.1 分析一

按照目前我國銅冶煉行業的管理與發展而言，情景一出現的可能性相對較低，情景二和情景上更加符合我國國情。而這兩個情景最重要的差別，便是2020年時兩種熔煉技術結構之間的比例值。

在情景二之中，熔池熔煉的發展速度相對較快，與閃速熔煉相比，其推廣范圍相對較大；而在情景三內，閃速熔煉的發展得到了大力支持，發展速度與推廣速度相對較快，熔池熔煉發展速度無法與其相比。

3.2.2 分析二

銅冶煉行業清潔生產標準正在制定與完善之中，而且在各項標準的督促之下，各冶煉企業都會不斷對自身的生產清潔度進行提升。在這種趨勢之下，工藝技術結構會再次得到優化，污染物排放強度也會出現持續下降的趨勢，總體的污染排放量會進一步降低。

3.2.3 分析三

通過對多種熔煉工藝的分析發現，如果對傳統熔煉工藝進行調整，可以最大限度降低冶煉過程中的能源消耗量以及污染物排放量，可以有效降低全球變暖潛值數值。根據情景二與現實發展情況的對比來看，只要對鼓風爐比例數值進行降低，銅生產過程中的能源使用量就能夠得到有效控制，而相應的全球變暖潛值數值也會隨之降低，差異值相對較大。因此可以分析出，使用鼓風熔煉的火法銅冶煉技術產生的環境影響遠遠高于其他兩種，是環境管理的關鍵所在，應通過淘汰這一環節的方式，切實提高整體工藝流程的清潔度，降低其對生態環境所產生的影響。

由于情景二與情景三都屬于低能耗、低排放，與未來銅產業發展趨勢完全相符，因兩種方案的可行性都相對較高。但因為兩種方案的差異，各界對兩者的評價也有所不同，鑒于閃速熔煉產生的影響相對較低，因此情景三的開展效果會更加理想。但因為各種熔煉技術都有些自身的獨特性與不可取代性，所以閃速熔煉技術不能完全取代其他所有的技術，需要按照冶煉實情對技術結構進行科學調整與設計。

4 結語

通過該文對火法銅冶煉以及情景分析法等相關內容的論述，利用情景分析手段對該工藝的污染排放情況進行了準確的分析。為了保證該工藝的節能性與綠色性，相關人員必須要對該工藝結構進行不斷優化，對冶煉渣以及相應的污染物進行合理處理，從源頭降低污染物排放量，從而使清潔生產目標得以實現。

參考文獻

[1] 王森.火法煉銅技術現狀及發展趨勢[J].江西建材，2015（19）：284-285.

[2] 劉志宏.中國銅冶煉節能減排現狀與發展[J].有色金屬科學與工程，2014（5）：1-12.

[3] 陳淑萍，伍贈玲，藍碧波，等.火法煉銅技術綜述[J].銅業工程，2010（4）：44-49.

[4] 阮仁滿，衷水平，王淀佐.生物提銅與火法煉銅過程生命周期評價[J].礦產綜合利用，2010（3）：33-37.