銅冶煉煙塵處理技術研究

劉鄭，朱寶月，管佳為，王寶宇

（吉林紫金銅業有限公司，吉林 琿春 133300）

近年來，我國的銅冶煉行業進步迅猛，極大地帶動了我國工業化的進步，為經濟發展增添強大的動力。不過，隨之而來的是一些環保問題。銅冶煉過程會排放大量的有害煙塵，包含諸多有害物質，嚴重地破壞了自然環境。

1 我國銅冶煉工業背景

1.1 國內銅礦冶概況

近幾年來，我國銅工業在規模和裝備水平上有了很大的發展，各大煉銅企業的設備、技術已達到國際先進水平，高污染的工藝、設備被淘汰、替代，自主開發了閃速熔煉工藝；還引進了方圓氧底吹熔煉多金屬捕集工藝，經本土化改造后，能耗、爐齡、廢氣排放等方面與歐美同類冶煉方法相當。

1.2 國內煉銅工藝

我國主要有兩種銅冶煉技術。一種是火法煉銅，是最為常用的產銅方法，特別是硫化銅火法煉銅。它的生產一般包括配制、冶煉、吹煉、精制、電解等工序，最終產品是一種電解銅。第二種是濕法煉銅，采用溶劑浸出礦石或焙燒礦中的銅，在常溫、高壓條件下，用凈水法分離銅與雜質，最后用萃取電積法從溶液中提取銅。

2 銅冶煉煙塵處理綜述

銅冶煉中的煙塵處理就是消除或降低銅冶煉中的煙塵污染，使其中有價組分得到充分利用的工藝。銅精礦冶煉生產中，原料的配制及各工序火法煉銅，由于燃料燃燒、氣流攜帶、金屬揮發、高溫等物理、化學作用，不可避免地會產生大量的煙灰。煙道氣中主要含有硫氧化物、坤氧化物、一氧化碳等氣體污染物，煙氣中含有銅等多種金屬和化合物，還含有硒、碲、金、銀等多種高綜合利用價值的稀有金屬。所以，熔煉過程中的煙灰如不凈化回收，不僅會嚴重污染大氣，而且會造成資源的嚴重浪費。

銅冶煉煙塵的治理，首先要用封閉罩遮蓋產灰設備，并從罩子上抽吸含塵氣流，防止煙塵散失，然后將含塵氣流送到除塵裝置進行凈化，將收集的煙塵經過適當處理，或者送回熔煉系統，或者對含有價元素的煙塵進行綜合回收或無害化處理。

銅冶煉煙塵可以采用干法、濕法工藝來進行。除塵設備由重力沉降器、旋風除塵器、布袋除塵器、靜電除塵器等組成，采用干法回收煙塵，所得煙塵干燥便于下一步處理。濕法除塵技術主要應用Venturi除塵器、沖擊式除塵器、泡沫除塵器、湍球塔等，其回收的是不利于綜合利用的泥料，同時也存在著污水處理、稀有金屬流失、設備腐蝕、堵塞等問題。

3 我國銅冶煉煙塵處理技術

3.1 煙塵處理技術

銅冶煉煙塵處理技術分為干式處理和和濕式處理。目前，大多數銅冶煉廠采用干式處理法。干式除塵法常用的設備有沉淀室、濾袋除塵器、旋風除塵器、靜電除塵器等。這些設備可以單獨使用，也可組合使用。使用時要考慮煙塵溫度、含塵量、含水量、煙塵比電阻等因素。濕法除塵技術適用于去除含水量高的煙塵，收集的煙塵與漿液相同，易腐蝕設備管道，并產生大量廢水，這些廢水的處理難度大，因而其在銅冶煉煙塵處理中的使用較少。

3.2 我國銅冶煉煙塵處理領域的發展現狀

我國工業進行大規模的整改后，落后工藝被淘汰、更新；銅冶煉市場準入條件收緊，產能盲目擴張的問題得到有效抑制；國土局、環保局出臺了土地利用、環境保護以及相關行業規章制度等行政措施，關閉了生產工藝和設施老化的小型銅冶煉廠，禁止違規建設高能耗、高污染的銅冶煉項目。

目前，我國銅冶煉行業缺乏對重金屬污染治理亟待解決的、共性的、重要核心技術的研發投入，缺乏基礎的環境研究與評價，以及污染物來源分析技術的研究。在銅冶煉企業，重金屬污染治理研究與示范、重金屬污染物在線監測、環境污染應急處置、清潔生產、土壤和田間污染修復等重要課題全都處于起步階段。

我國重金屬冶金行業的布局、選址缺乏合理、統一的規劃。一些銅冶煉企業建設于河岸、居民區或者環境保護地區等生態、資源承受能力弱的地區，對其所在的周邊生態環境構成嚴重威脅。盡管經過工業大改革，銅冶煉行業的發展格局在很長一段時間內也并未真正改變的，一些企業仍深深扎根于那些生態本就脆弱的地區，產業結構政策落實不到位，環境準入制度和環境影響評價制度執行不嚴格，采礦工作亂象叢生，高污染亂排放；這樣用生態效益去換經濟效益，最終只會釀成無可挽回的后果。

4 銅冶煉煙塵處理的環保措施

如前所述，我國銅冶煉的快速發展在一定程度上促進了我國社會和工業的發展，促進了宏觀經濟的發展，但也隨之帶來了一些環境問題。為此，筆者經過大量的文獻查閱，結合多年銅冶煉企業的從業經驗，總結出一些可以有效改善銅冶煉煙塵處理效果，實現提高經濟效益和環境效益的目標。

4.1 物理除塵

粗銅生產過程中產生的煙塵對空氣污染十分嚴重，必須引起足夠的重視，對其進行及時有效的處理。物理除塵工業煙塵處理的常用方法，主要包括重力除塵、慣性除塵、離心力除塵。根據作用力的不同，除塵器的可分為重力沉降器、慣性除塵器以及旋風除塵器。

重力沉降器利用煙霧和氣體密度不同，使含塵氣體中的塵埃粒子由于自身的重力自然地沉降在氣流中。重力分離器價格低廉，結構簡單、易于操作，壓力損失小，還可以處理熱氣流延誤。但重力沉降器只能在短距離內捕獲灰塵顆粒，以及只能收集顆粒比較大的灰塵。重力除塵效率較低，只能用于初級煙霧除塵，開展高效除塵之前的準備除塵。

旋風除塵的原理是利用差速離心機，使含有灰塵的氣流、煙霧發生高速旋轉，并利用顆粒質量不同而產生的離心力不同，分離出氣體中的顆粒污染物。旋風除塵器結構簡單、操作維修方便，體積小、成本低、功耗低，壓力損失不高。此外，旋風除塵器可以使用由各種耐高溫、耐腐蝕的材料制成，適用于高溫高壓煙塵的處理，干燥后的顆粒也可直接回收，其被廣泛應用于各個工業領域。

4.2 靜電除塵

靜電除塵是利用靜電場使煙塵電離，使煙塵粒子帶上電荷，從而被電極吸附的高效除塵方法。在冶金、化工等行業凈化氣體、回收煙塵都有較為廣泛的應用。當含有煙塵的氣流經過高壓靜電時，空氣中的分子會被電離為陽離子與電子，煙塵粒子與電子相結合，并帶上負電，然后移動到陽極。在這個過程中，灰塵粒子就被吸附到陽極上，可以進行收集。靜電除塵有著獨特的優勢：其氣流流速低，壓力損失非常小；操作非常簡單，可通過計算機進行控制，實現遠距離的、精準的除塵工作；靜電除塵可以去除的顆粒直接范圍較廣，能耗也低于其他除塵系統。值得一提的是，靜電除塵可以進行大體積煙霧的除塵工作，這意味著除塵效率非常之高。

4.3 化學試劑除塵

化學除塵也就是濕法除塵，是一種利用化學溶液試劑與含塵煙霧接觸，使煙塵顆粒溶于液體，或與溶液發生化學反應，以使氣體與煙塵分離，凈化氣流的方法。濕法除塵不僅可以清除廢氣中存在的固體顆粒污染物，還可以去除氣體污染物，降低氣體溫度，操作簡單、成本低、清潔率高，適用于凈化不溶于水的氣流；此外，溶于溶液的煙塵物質也可以通過相關化學手段進行提取、利用，十分節約資源。但是，濕法除塵需要選擇耐腐蝕的管道設備，要按時對污水污泥進行清除。

4.4 進口優質銅礦

推進清潔工業生產，控制污染物的排放，也要從源頭落實原材料選購的指導方針。我國的銅礦情況復雜，品質不高，冶煉過程中不僅耗能嚴重，也會產生嚴重的污染。因此，要大量引進有害金屬含量低、符合國家標準的原礦。

5 結語

銅是支撐我國經濟、科技、基建發展的重要原材料，也是造成環境污染的主要項目之一。

在經濟全球化背景下，我國的社會經濟發展正朝著國際化、全球化的方向迅猛發展。同時，我國堅持人與自然和諧發展的理念，在提高經濟效益時兼顧環境效益，將經濟與環境保護放在同一位置，促進經濟與環境的共同進步。銅冶煉固然重要，其煙塵廢氣的環保處理也同樣至關重要。提高冶煉煙塵除塵效率是解決銅冶煉煙氣污染的重要環節。隨著社會發展步伐加快，環境保護意識逐漸被人們越來越重視。強調人與自然的和諧發展，既保證了經濟發展、有效提高社會發展的經濟效益，也能為國民生活的正常進行提供用之不竭的財富瑰寶。