汉堡奥路毕斯冶炼厂阳极板生产环境的改善

杜武钊 摘译

（东营方圆有色金属有限公司，山东 东营 257091）

汉堡奥路毕斯冶炼厂阳极板生产环境的改善

杜武钊 摘译

（东营方圆有色金属有限公司，山东 东营 257091）

奥路毕斯（Aurubis）是欧洲最大的铜生产商，世界上最大的铜回收商。该集团拥有4700名员工。其核心业务是从铜精矿、废铜和回收的材料中生产铜，再经深加工制成铜棒、连铸形状、轧制产品和铜合金。在汉堡地区，集团业务活动的重点是铜冶炼厂的生产。

奥路毕斯厂在环保方面与国际同行相比处于领先地位。通过对环保方面的大量投入和生产设施的不断改进，自1990年以来排放物减少约90%。

奥路毕斯厂采用高效的新工艺和创新的环境保护方法。该集团对环保的高标准体现在生产中SO2的排放量，对比国际铜冶炼厂的平均排放量352 kg SO2/t铜，汉堡地区的排放量是4 kg SO2/t铜。

为了在阳极板生产领域达到同样高的环保标准，安装了新的排气系统。

铜冶炼；环境改善；排气系统；二氧化硫处理

1 介绍

1.1 现有工厂的说明

在汉堡地区，铜冶炼厂每年处理铜精矿大约120万t。铜精矿采用闪速炉进行熔炼。产生的冰铜用P-S转炉进行吹炼，这个过程中铁反应造渣，硫反应生成二氧化硫。其他基本金属形成渣，或者在吹炼过程中很大程度上挥发掉。吹炼过程中产生的粗铜经过两台阳极炉氧化还原，生成阳极铜。随后用阳极浇铸机将铜浇铸成阳极板。最后，阳极铜在电解车间精炼生成阴极铜。从铜精矿到阴极铜的生产过程如图1所示。

1.2 改造前冶炼厂的烟气排放

最新的控制空气污染技术已在如下的生产区域应用：铜精矿仓库，铜精矿干燥，闪速炉，渣贫化电炉和P-S转炉。希望能进一步降低阳极炉和阳极浇铸机的烟气排放量。

·在阳极炉，阳极铜中残留的硫在还原之前已经除去。到目前为止，烟气中还有一定量的SO2排放。

·在倾倒阳极炉出铜时，流槽和阳极浇铸机的称重铸锭部分，还有阳极模型铜水未冷凝部分，都会有重金属挥发出来。

·该蒸汽不仅含有重金属，而且含有用作脱模剂的硫酸钡。到目前为止，该蒸汽仅在个别环节收集，并且未收集烟尘。

2 项目的目标

总体目标是减少阳极板生产区域烟气排放量的总体水平。

一方面是通过炉顶风口来减少逸散烟气排放的目的。另一方面采取措施以改善这个过程中烟气SO2的吸收率。

2.1 逸散气体排放

通过直接改善和扩大排放源的排烟系统，来减少冶炼设备炉顶风口处的逸散性排放。这比清洁炉顶风口9、10（如图2所示）的废气，更加有效地减少了污染物。

这样做的目的是为了实现图3所示的排放量的改善。

图1 从铜精矿到阴极铜的生产过程

图2 在阳极板生产区对排放量作用最大的炉顶风口9、10

图3 排放目标——减少逸散性排放负荷

2.2 从烟囱直接排放

从烟囱排放是“TA—Luft2002”（德国清洁空气法案）的指令。这些排放限值由立法者确定的，并且必须每半小时的平均值符合要求。

表1列出了法定的限值，以及项目排放物达到的实际值。从表中可以看出，实际值明显低于规定的排放限值。

表1 排放目标——烟囱特定排放量的减少 mg/m3

3 新排气系统的实施

3.1 阳极炉的原排气系统——干燥的废气

炉前的排气系统包括阳极炉产生废气和扒渣口排放的烟气。这两处排放的烟气送到布袋收尘器除尘。首先，热的废气在气体冷却器中预冷，同时与密封罩中温度较低的废气混合。排放到大气之前，要经过布袋收尘器净化处理。

布袋收尘器只能从废气中分离固体物质，不能减少SO2的排放量。

以前的布袋收尘器对于增加的废气量处理能力不足，另外石灰用量增加太昂贵了。

3.2 阳极浇铸机的原排气系统——蒸汽

在阳极炉氧化还原后，阳极铜通过流槽倾倒入阳极铸型机。等阳极铜凝固后，用水加速冷却以便在短时间内将阳极板从机器中取出。大量的冷却水在水冷却过程中蒸发。水冷却区域的部分蒸汽经过一个小的除雾装置吸收并净化。从排气密封罩顶部排出蒸汽。

图4所示是旧的湿气、干气排放系统示意图。

3.3 新的排气系统

图4 旧的排气系统示意图

新的排气系统包括了更多的排放源，净化废气能力更强。这些措施并不增加生产能力。应遵循的重要原则是，净化和维修工作的操作不应该增加太多。废气收集措施不能阻碍生产的正常运行。此外，有必要在不停产的情况下，安装新的管道系统。

新的排气系统示意图如图5所示。

图5 新的排气系统示意图

3.4 干燥的废气

除了阳极炉及其上的密封罩收集的干燥废气，排气系统包括了更多的排放源：

·从阳极炉到流槽的出铜区域

·从阳极炉流槽到浇铸机

·阳极浇铸机称重和铸型设备

·水冷却过程中阳极铜开始凝固的环节

3.5 蒸汽

此外，排气系统密封罩的安装，是为了收集更多的排放物进入蒸汽排放系统：

·现有的排气系统要更换新的、更好的密封罩

·备用设备处增加密封罩

·启动处增加密封罩

·模型清洗处增加密封罩

表2 排气系统改进前后的排气量* m3/h

3.6 新的过滤系统

针对阳极炉和密封罩中的废气，新安装的过滤系统从上到下完全封闭。这样可以在清理过滤袋或检修运输系统时，防止排放物外逸。无论在转运过滤烟尘的过程中出现任何问题，烟尘都不会逸散。固定式真空吸尘器可以给维修后清洁提供方便。干燥废气过滤段包括两个独立的过滤装置，在生产效率达到最高时，这两个过滤装置可以独立操作。

干气过滤系统的技术指标：废气体积：200 000 m3/h；废气温度：正常90℃，最高120℃；特定的过滤袋表面负荷：正常55 m3/m2/h；过滤袋表面积：3624 m2；过滤袋规格：长度5200 mm，直径160 mm。

3.7 排放物收集的设计

排气系统的烟气必须采用一种高效的技术来收集。由于过程损耗，抽气系统的投资和运营成本增加很多。因此，要尽可能地缩短抽气流程。为了达到这个目的采取了以下步骤：

（1）首先，要确保烟罩密封。烟越封闭，废气量就越少。

（2）生产时排气系统密封罩的开口越小越好。收集废气最有效的方法是挡板或密封罩与其他普通密封罩相匹配，见图6，示例1。排放物的收集在本质上取决于收集点的吸入速度，其中管道口前面的速度最大。在漏斗型密封罩的情况下，见图6，示例3，吸入口距离排放源很远，距离为A。有了这个密封罩，喷嘴板覆盖范围只有22%。如果管道移近排放源，距离为B，覆盖范围将增加到喷嘴板的55%，见图6，示例2。在有喷嘴板的情况下，见图6，示例1，烟气不能顺畅地通过排气口。此外，吸力向下，喷嘴板收集排放物的作用最有效。

（3）横向气流可以吹走排放物。因此，侧面的金属挡板提高了蒸汽的收集率,如图7所示。

图6 不同收集系统的覆盖范围

图7 挡风板增加了收集排放物的效率

（4）为了优化各个密封罩的吸收率，在一家设备服务商的测试中心进行了模型试验。测试的密封罩是按照1:4的比例建造的。测试参考在铸型/出铜现场（见图8）的气流条件下，用相同的吸入速度耗尽蒸汽。这样可以减少最初假设的吸入体积量。在模型试验的帮助下，确定了所需的流量。

3.8 通过化学吸收分离SO2

石灰可以吸收废气中的SO2，发生的反应如下：

图8 阳极浇铸机中称重和铸型装置上的可移动喷嘴板密封罩

由于质量传递更好，液体水和高水分的存在提高了SO2的吸收率。直到目前为止没有增加额外的水，充分利用了还原加热期间天然气燃烧过程中产生的水分。200℃以上的温度有利于气体的吸收，但过滤袋材料的限制温度为120℃。

随着时间的推移，多年来吸附剂的活性大大提高了。石灰产品的改进情况见表3。通过改进孔隙度和表面系数来改善吸附剂。白石灰水合物的表面系数升高，颗粒度变细。

表3 石灰产品的改进

4 结论

系统运行两年来，总体上很好的完成了减排目标。对于所有的生产部门，大的废气体积流量是完全没必要的。有时因此可能减少风扇的能量消耗。

证明了蒸汽和干气分开排放的想法是成功的。

这些措施有助于奥路毕斯更好的治理排放物。

申殿邦，苏 平 校

Abstract:Aurubis is the biggest producer of copper in Europe and the biggest recycler of copper in the world.Through substantial investments in environmental protection and continuous improvement of the production facilities it has been possible for example to reduce emissions apr.90 since 1990.The group's high standard of environmental protection is reflected for example in the production-specific SO2emissions.The emissions at Hamburg side is 4kg SO2/tonne copper,compared to 352kg SO2/tonne copper as average for international smelters.In order to achieve the same high environmental standards in the anode production area,a new exhaust gas system was installed there.

Key words:copper smelting;environmental improvement;exhaust gas system;treatment of SO2

Environmental improvement of anode production at Aurubis in Hamburg

Translated selectively by DU Wu-zhao

TF811

B

1672-6103（2011）02-0001-05

杜武钊，2010年毕业于中南大学热能科学与工程学院，现在山东方圆有色公司工作。

2010-11-23