环保竣工验收中对铜冶炼产生固废的处理方法研究

李石，邱立莉，张鹏

（中国环境监测总站，北京100012）

环保竣工验收中对铜冶炼产生固废的处理方法研究

李石，邱立莉，张鹏

（中国环境监测总站，北京100012）

固体废物是铜冶炼工业的重要环境问题。对铜冶炼项目验收过程中，冶炼工艺和固体废物的产生节点、固体废物特征进行了分析研究，提出了对固体废物再循环、再利用和处置处理情况的环境管理建议。

铜冶炼工业；固体废物；环境管理；验收监测

砷滤饼、铅滤饼、白烟尘在危废名录中明确规定为危险废物，铅滤饼和白烟尘价值较高，能够得到较好的综合利用。砷滤饼较难处理，综合利用较难。中和渣在有的项目中定为危险废物，有的项目中定为一般固废。副产品阳极泥价值很高，含Au，Ag，Pb，As，Bi，Sb等成分复杂的重金属。在环保方面一直未明确如何管理。

1 火法熔炼的生产工艺及流程

1.1粗铜冶炼

铜精矿物料进入熔炼炉，与氧气进行化学反应，完成加热、熔化、氧化、造冰铜和造渣等熔炼过程。熔炼使用的原料为铜精矿、石英石（砂）、焦粉、除尘灰等，熔炼产物有铜锍、熔炼渣和烟气。熔炼渣的组成按冶金方法的工艺特点可分为两种类型，一种是在熔炼体系采用低氧势操作下产生的含Fe3O4和铜均很低的炉渣，这种炉渣不必再次回炉。传统溶炼方法，如鼓风炉、反射炉和电炉的炉渣属于此类型。此类炉渣为一般固废，产生量较大，综合利用情况比较好，是很好的建筑原料。在验收项目中只需关注它的储放场地是否满足《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599-2001）的要求，以及综合利用情况等即可（下同）。另一种是在熔炼冶金工程体系采用高氧势操作下产生的含Fe3O4和铜均很高的炉渣，这种炉渣需要返回熔炼炉贫化，如闪速擦炼、熔池熔炼以及冰铜吹炼等产生的炉渣属于此类型。这些炉渣还需要去电炉贫化。铜锍通过包子送往转炉吹炼；熔炼烟气经除尘器处理后送制酸。除尘系统收集的除尘灰返回精矿仓配料。

1.2熔炼渣电炉贫化

从熔炼炉出来的熔渣进入贫化电炉，在电炉中加还原剂，在还原剂的作用下，将熔炼渣中以CuxO形式存在的低品位的铜转化成为CuS，回收熔炼渣中的铜。电炉贫化的产物主要为冰铜、电炉贫化渣和电炉烟气。电炉贫化渣出贫化炉，形成温度很高的炉渣。

炉渣的冷却方法有三种：自然冷却方式、水淬方式、保温冷却+水淬方式。炉渣中铜矿物的结晶粒度大小与炉渣的冷却方式有很大关系，炉渣的缓慢冷却有利于铜相粒子迁移、聚集和改善渣的可磨性。空气冷却的铜渣为黑色玻璃状。而另外两种冷却方式为水淬冷却。炉渣在高温下经水冲骤冷形成水淬渣。属于酸性低活性矿渣，主要物质为铁硅酸盐等，此类渣为一般固废。可以综合利用，但水淬渣往往需要大量的水对炉渣进行冷却，冷却时对水质的要求不高，所以这些水基本上是企业污酸处理后的回用水。在验收监测中都会对污酸处理排口（车间排口）进行监测，监测因子为一类污染物中的重金属因子：总锌、总铜、总砷、总铅、总汞、总镉、总铬、六价铬等。

监测发现，水中含有锌、砷、汞等微量重金属，而在冷却过程中有可能部分重金属通过汽化进入空气，但对此相关监测方法目前还没有具体规定，只能通过监测厂界无组织废气中的重金属来进行监控。同时要对

水淬渣场地防渗进行检查，必要时还需在水淬渣场地的下游监测地下水质情况。缓冷渣场也存在同样问题。

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1.3转炉吹炼

铜锍吹炼的目的是把铜锍中的硫和铁氧化除去而得到粗铜。吹炼的原料有熔炼炉生产的铜锍、精炼渣、石英石（砂）、电解残极、冷料粗铜、贫化电炉冰铜和电解净液过程产生的黑铜等。吹炼产物有粗铜、吹炼渣和转炉烟气。粗铜经包子吊运至阳极炉进行火法精炼；吹炼渣定期从炉内倒入铸渣机铸锭，去缓冷渣场。转炉烟气经除尘后，产生白烟尘。白烟尘为价值很高的危险废物，企业可以自行处理，或将白烟尘出售给有资质的单位处置。表1为某铜冶炼项目产生的白烟尘成分分析。

表1 白烟尘成分表

从表1中可以看出，白烟尘中含有大量Pb及部分Au，Ag，Bi，Sb等贵重金属。由于白烟尘成分相对复杂，处理工艺复杂，目前比较流行的方法为：白烟尘经水浸得到浸出液和浸出渣，浸出液脱铜得到海绵铜，滤液脱镉得到铜镉渣；浸出渣酸浸得到Pb，Bi渣饼和滤液，滤液置换得到海绵铜；工艺废水送废水处理回收Au，Ag。在铜冶炼项目中，Bi，Sb产生的地方有两处，一处是在砷滤饼和铅滤饼中，另外一处就在白烟尘中。目前铜冶炼标准中尚无Bi，Sb排放标准，而Bi，Sb毒性较大，此处需要重点关注。

白烟尘出售给有资质单位处理时，需重点检查单位的资质、签订合同、数量、危废转移联单，转移路线、跨省转运时接收单位属地环保部门的接收文件，还要跟踪处置单位白烟尘处置情况。因为白烟尘价值很高，不能因为某些没有资质的单位出价高就将白烟尘随意出售。所以对资质检查一定要严格。同时要对白烟尘的临时贮存场地进行检查，要达到《危险废物贮存污染控制标准》（GB18597-2001）要求。

当企业自行处理时，除了要监测处理白烟尘时产生的废水、废气，还要对白烟尘的临时贮存场地进行检查，要达到《危险废物贮存污染控制标准》（GB18597-2001）要求。

转炉渣经缓冷渣场回收渣中的有价金属后，成为尾矿渣。属于一般固体废物，可以综合利用。

火法精炼的目的是为了进一步除掉粗铜中的杂质。转炉生产的粗铜通过粗铜包和吊车入阳极炉，依次进行氧化、还原和保温等作业周期，完成精炼。精炼得到的铜熔体（含铜99.5%）经浇铸机铸出阳极板送电解车间；精炼渣回转炉。

1.5环集烟气制酸尾气脱硫

环集烟气、制酸尾气根据不同的脱硫方法得到不同的脱硫产物，目前较常用方法为石灰石-石膏法、氨法、钠碱法、金属氧化法、离子液法等。经过脱硫后产生的固体废物通常为一般固体废物，可以综合利用。但最好做危废鉴别。

2 制酸及污酸废水处理

目前制酸比较成熟的工艺为两转两吸+动力波洗涤工艺。制酸过程中会产生砷滤饼、铅滤饼、中和渣等固体废物。

2.1铅滤饼

制酸时稀硫酸在一级动力波洗涤塔时，上清液循环使用，而底泥经过板框压滤机压滤形成铅滤饼。铅滤饼是有价值的危险废物，能够较好地综合利用。验收过程中要检查接收处置单位的资质、签订合同、危废转移联单，转移路线、跨省转运时接收单位属地环保部门的接收文件、跟踪调查利用情况、暂存场地是否符合规定等。

2.2砷滤饼

污酸处理一般采用硫化、石灰处理工艺，用硫化钠与废酸中的砷、铜等重金属离子发生反应，生成难溶的硫化铜、硫化砷沉淀，经浓密机、压滤机进行固液分离，分离出砷滤饼。砷滤饼同样也是危险废物。目前砷滤饼处置主要有两种工艺：一种是火法工艺，主要有氧化焙烧、还原焙烧、真空焙烧等，砷直接以白砷形式回收。另一种是湿法工艺，采用酸浸、碱浸或盐浸等，先把砷从渣中分离出来再无害化处理。江西铜业公司就是采用硫酸铜湿法置换砷。这种方法在常压下进行，安全可靠，能得到99%纯度以上的砷，但是成本高（每提纯1 t砷需要消耗3 t硫酸铜）。而火法工艺成本低，处理量大，但在处理过程中很容易造成二次污染，不好控制。

目前市场对砷的需求不是很高，如何很好地处理

成为难题。在验收过程中，需检查处置单位的资质、签订合同、数量、危废转移联单，转移路线、跨省转运时接收单位属地环保部门的接收文件，还要跟踪处置单位处置情况。

2.3中和渣

污酸处理后的上清液经石灰工艺进一步中和处理，分离出石膏渣和中和渣。中和渣和石膏渣在有的项目中定为危险废物，在有的项目中定为一般固体废物。在验收过程中最好将脱硫石膏渣、中和渣以及脱硫副产品统一做危废鉴别。

3 电解工序

阳极板经电解工序后变成精炼铜，电解液循环槽溢流液进入阳极泥贮槽，底液经隔膜泵打至压滤机进行压滤，滤渣即为阳极泥。表2为某铜冶炼项目产生的阳极泥成分分析。

表2 阳极泥成分表

从成分分析来看，阳极泥不仅含有Au，Ag等高价值贵重金属，也含有Pb，As，Bi，Sb等有害重金属。在环保方面一直未对阳极泥明确定性。目前工业信息产业部刚刚出台了铜阳极泥产品的行业标准，将阳极泥定义为产品。在验收过程中重点关注电解车间储存阳极泥的地方是否达到《危险废物贮存污染控制标准》（GB18597-2001）的要求。

4 结语

铜冶炼是我国有色金属的重要组成部分，我国是世界最大的精炼铜消费国，固体废物的环境管理是铜冶炼工业重要的组成之一。在验收过程中要按照国家、地方环境管理法规、标准，根据企业实际情况严格把关，给管理部门提供翔实可靠的监测数据。

[1]姚芝茂，徐成，赵丽娜.铜冶炼工业固体废物综合环境管理方法研究[J].环境工程，2010，28(S1):235-239.

[2]GB5085-85.有色金属工业固体废弃物污染控制标准[S].

[3]刘树根，田学达.含砷固体废物的处理现状和展望[J].湿法冶金，2015，24(4):183-186.

全国政协委员建议：将建筑垃圾纳入“城市矿产”体系

建筑垃圾严重“超载”现象已成为城市“顽疾”，其产量巨大但资源化利用严重不足。全国政协委员、贵州省政协副主席左定超认为，当前亟须创新建筑垃圾管理体制，将其纳入“城市矿产”体系加以资源化利用，使其变废为宝，以节约资源、保护环境和创造经济价值。

左定超说，建筑废弃物和工程开挖弃土等建筑垃圾产量日增，在国内一些地方大有建筑垃圾“围城”之势。据调查，目前我国建筑垃圾年产生量约3 5亿t，但综合利用率不足5%，综合利用率远远低于美国、德国和日本等发达国家。

左定超建议，当前应建立建筑垃圾资源化利用联动机制，将相关工作纳入节能减排考核目标。将符合标准的再生产品列入绿色建材推荐目录和政府“绿色采购”目录，政府投资项目优先采用建筑垃圾再生产品。将建筑垃圾纳入“城市矿产”体系，对其资源化利用加以扶持。

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，本科学历，工程师，研究方向：建设项目竣工环保验收管理。