淺談降低銅冶煉生產過程廢水處理成本的措施

顧 瑞，王文斌

（金隆銅業有限公司，安徽 銅陵 244021）

關健詞：銅冶煉；廢酸；廢水；新水；處理成本

1 引言

金隆銅業有限公司（以下簡稱金隆）作為一家大型銅冶煉企業，目前已形成陰極銅450kt/a，硫酸1200 kt/a的生產規模［1］，銅冶煉及冶煉煙氣制酸生產過程中產生大量的廢酸、廢水。近年來，隨著環保形勢的日益嚴峻，金隆加大環保投入，對全廠進行清污分流，先后增設了路面沖洗系統、場面雨水收集系統、初期雨水處理系統、電化學廢水深度處理系統。但巨大的廢水處理量，大大增加了公司的生產成本。經統計，2016年經處理后外排廢水量近3500 m3/d。為減少廢水處理量，降低廢水處理成本，金隆公司積極梳理、排查生產流程中用水及廢水產生情況，通過采取工藝流程優化、廢水合理利用等措施，在節水、降低廢水處理成本方面取得顯著成果。

2 現狀分析與優化改進

梳理、排查生產過程中主要廢酸、廢水的來源情況及新水使用情況。主要廢水來源見表1。

表1 廢水水質及水量情況 mg/L

2.1 優化工藝，減少廢酸廢水量

針對主要廢水來源，通過優化工藝控制、調整參數，逐步降低廢水產生量，具體措施如下：

（1）銅冶煉生產過程中產生的煙氣含有高濃度的二氧化硫，一般用于制取硫酸。由于煙氣中含有大量的銅、砷、鉛、鋅、氟等雜質，對硫酸產品品質及制酸設備的穩定運行產生影響。制酸前，需對煙氣進行洗滌凈化，保證送往制酸系統的煙氣中塵、氟等雜質含量在合理的指標范圍內［2］。在煙氣洗滌凈化過程中，SO3、銅、砷、鉛、鋅、氟等雜質進入洗滌循環酸中，且逐漸富集，濃度不斷提高。為保證煙氣的洗滌效果，需要引出部分循環稀酸，補充部分新水，降低洗滌循環酸濃度。引出的廢酸中酸度較高，銅、砷、鉛、鋅、氟等雜質含量較高，且受前端工序影響雜質含量存在波動。通過循環酸成分分析指標，及時調整凈化系統新水補水量，控制循環酸中H2SO4、Cu、As、Zn、F的雜質元素在一個相對穩定的范圍內。在不影響煙氣凈化指標的前提下，逐步降低凈化系統新水補水量，以達到降低廢酸產生量的目的。通過逐步調整，煙氣凈化工序新水用量減少，廢酸引出量大大降低。同步跟蹤制酸系統主風機出口煙氣凈化指標無明顯變化，均在合理范圍內［3］。

（2）銅冶煉環集脫硫系統及煙氣制酸尾氣脫硫系統均采用鎂法脫硫工藝，為保證脫硫系統循環液中離子濃度及水平衡［4］，環集脫硫系統及煙氣制酸尾氣脫硫系統均需引出部分循環液至廢水處理工序處理，引出循環液濃度偏低、引出量較大。通過優化改進脫硫系統固液分離池底流引出管線，提高濃密機底流漿液濃度。另，在此基礎上逐步降低環集脫硫系統循環液引出量，并觀察、跟蹤降低循環液引出量，是否影響脫硫尾排指標，以及脫硫循環液是否存在亞硫酸鎂結晶現象。通過摸索、調整，在不影響脫硫系統煙氣SO2脫除效率及系統穩定運行的前提下，脫硫循環液引出量大幅降低。

（3）加強生產過程管理，生產現場清理工作以清掃為主，極力避免使用新水進行場面沖洗、設備清理及長流水等現象，減少清洗廢水的產生。

2.2 回用部分清潔廢水，減少廢水量

根據生產過程中用水需求的不同，通過優化工藝流程，合理回收部分清潔廢水，用于對用水水質要求不高的環節。具體措施如下：

（1）制酸煙氣凈化工序稀酸循環泵軸密封水流入區域場面地坑后，混入凈化工序引出廢酸中，增加廢酸產生量。通過在煙氣凈化工序區域內新增一收集地坑，收集凈化區域稀酸泵軸封水等清潔廢水，再通過泵輸送至二級動力波洗滌塔（DWII），作為凈化系統補水，取代部分新水，每天可節約新水用量約100m3/d；同時減少廢酸量約100m3/d。

（2）制酸干吸區域收集的場面廢水呈酸性，雜質含量低。通過管線優化，將該部分酸性廢水輸送至煙氣凈化工序二級動力波洗滌塔，作為凈化系統補水，取代部分新水。減少酸性廢水處理量的同時，達到了節約新水的目的。

（3）廢酸廢水處理過程中需添加石灰乳、硫酸亞鐵、消石灰、硫酸鋁等藥劑，藥劑的溶解消耗大量新水，增加外排廢水量。通過增設泵及管線，將中和工序出口廢水回用于硫酸亞鐵、消石灰、硫酸鋁、PAM等藥劑的溶解，減少新水用量。

2.3 優化工藝流程及控制，降低廢水處理成本

利用現有廢水處理設施，根據廢水來源及性質的不同，合理分配，采用不同的處理工藝流程，優化后廢水處理工藝流程見圖1。

圖 1 優化后廢水處理工藝流程

（1）廢酸原液，硫酸煙氣凈化工序引出廢酸，H2SO4濃度較高，成分復雜，Cu、As、Zn、Pb、F等有害重金屬含量較高，處理難度大，處理工藝流程長。采用經硫化→石膏→中和→除氟→電化學的處理流程。

（2）脫硫引出液，鎂法脫硫系統引出循環液，呈堿性，Cu、As等重金屬含量相對較低，但Mg2+、SO3

2-離子濃度較高；與電解車間、酸庫區域所產生的酸性場面廢水，在中和3系統混合處理后，再進入電化學深度處理。

（3）場面水，指廠區各區域地坑收集水，含有少量Cu、As等重金屬。各區域地坑水泵送至3#場面水池匯集混合后，在中和4系統通過添加硫酸亞鐵、電石渣漿液，經曝氣氧化、絮凝沉降，脫除其中的Cu、AS、F后，再進入電化學深度處理。

（4）廢水中和處理工藝所采用的電石渣+Fe2SO4化學沉淀法，藥劑投加很難隨水質波動而及時調整，藥劑需過量添加。系統進口廢水所含重金屬濃度變化、或藥劑添加量不足，均可能導致排水波動，甚至不達標。不同來源的廢水經過不同的工藝流程初步處理后，其中絕大部分的Cu、As、Pb等重金屬離子已被脫除，再通過電化學廢水深度處理，保證外排廢水的穩定達標［6］。由于電化學系統進口廢水重金屬濃度較低，對電化學系統硅整流控制參數進行優化，降低電化學廢水深度處理系統電耗、極板消耗。

（5）通過中和廢水處理工序廢水硫化物化驗分析數據對比，確認現場氧化泵氧化效果，停運部分氧化設備后，節省了大量的電耗，而且排水指標仍遠低于國家規定指標。停運運轉設備總功率約206 kW。

3 節水、降本效益測算

通過對生產過程廢水產生、新水使用情況的梳理、排查，加強操作管理，并采取一系列優化改進措施。在節約新水用量、降低廢水處理量、降低廢水處理成本方面，取得顯著成果。

（1）對比2016年，2017年全年新水用量減少約1155000t；

（2）煙氣凈化工序廢酸引出量大幅降低，相比2017年初，每天廢酸處理量減少500m3；

（3）廢水處理工序外排廢水量大幅下降，相比2017年初，每日外排廢水量減少1500m3；

（4）電化學電耗、鐵極板消耗大幅降低，電化學廢水處理成本降低約1.5元/m3；

（5）經濟效益測算，見表 2。

表2 經濟效益測算（按照全年350d計算）

4 結語

針對生產廢水處理量大、處理成本高的現狀，通過對生產過程廢水產生、新水使用情況的梳理、排查，通過加強操作管理、合理分配廢水處理工藝流程、優化工藝控制參數、回收利用清潔廢水，實現水資源的循環利用等一系列優化改進措施，在節約新水用量、降低廢水處理量、降低廢水處理成本方面，取得顯著成果。為排水指標的穩定達標提供了保障，環保效益顯著。