再生铜工业基准排气量的比较与分析

唐 斌，杜 龙

(中国瑞林工程技术有限公司,江西南昌 330031)

再生铜工业基准排气量的比较与分析

唐 斌，杜 龙

(中国瑞林工程技术有限公司,江西南昌 330031)

针对2015年环境保护部发布的《再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准》中关于单位产品基准排气量的规定，比较和分析了几种典型的再生铜冶炼炉基准排气量。结果表明：当处理高品位废杂铜时,基准排气量从大到小排序为固定式阳极炉、精炼摇炉、NGL炉；当采用顶吹转炉处理低品位废杂铜时,基准排气量大幅增加；而固定式阳极炉已不能适应当前日益严格的环保要求。

再生铜工业；基准排气量；固定式阳极炉；精炼摇炉；NGL炉；顶吹转炉

再生铜工业是以废杂铜为原料，采用火法熔炼、电解精炼等工艺生产粗铜、阳极铜和阴极铜的工业。2015年4月，环境保护部发布的《再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准》（GB 31574—2015）[1]规定了再生铜、铝、铅、锌等工业企业的水污染物和大气污染物排放限值、监测和监控要求。该标准同时规定了再生有色金属工业的单位产品基准排气量为小于10 000 m3/t产品。单位产品基准排气量是检验企业大气污染物是否达标排放的一个重要约束指标，为此，笔者收集了国内几家大型再生铜冶炼厂的实测资料，比较和分析了几种典型的再生铜冶炼炉的基准排气量，以为制定相关的防控政策提供技术支持和依据。

1 单位产品基准排气量的定义

环境保护部以环办函[2014]724号文发布了《再生有色金属工业污染物排放标准》（征求意见稿）[2]，将再生有色金属工业单位产品基准排气量拟定为3 000 m3/t产品，标准的编制说明指出,基准排气量是根据再生有色金属工业污染源调研结果，经综合考虑，冶炼单位产品基准排气量均为3 000 m3/t产品确定的。将基准排气量的定义为：指用于核定废气污染物排放浓度而规定的生产单位产品的废气排放量上限值。

2015年4月16日，环境保护部以公告2015年第27号文正式发布了《再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准》（GB 31574—2015），该标准将单位产品基准排气量定为10 000 m3/t产品，给出的基准排气量定义为：用于核定炉窑的废气污染物排放浓度而规定的生产单位产品的废气排放量上限值，包括炉窑加料、出渣等开口处无组织排放烟气经环境集烟设施收集后由排气筒有组织排放的烟气量。与征求意见稿中对基准排气量的定义相比，更为明确。依据该定义，可以认为单位产品基准排气量是用于核定“炉窑”的，计算时不用纳入配套的公用及辅助设施的排气量。该标准规定新建企业自2015年7月1日开始执行，现有企业自2017年1月1日开始执行。

2 典型再生铜工艺分析

典型再生铜工艺以废杂铜为原料,通常可分为两大类：第一类为直接利用法，即将高质量的废杂铜直接冶炼成紫精铜或铜合金；第二类为间接利用法，即将废杂铜熔炼浇铸成阳极板后经电解精炼成阴极铜，根据原料品位不同，从冶炼工艺上分为一段法、二段法和三段法[3]。《铜冶炼行业规范条件》[4]规定新建和改造利用铜精矿和含铜二次资源的铜冶炼企业，冶炼能力须在100 kt/a及以上。主要熔炼设备有顶吹转炉、NGL炉、精炼摇炉等。满足《铜冶炼行业规范条件》规定的典型再生铜企业基本情况见表1。

表1 典型再生铜企业一览

典型再生铜冶炼工艺流程简图见图1。

图1 典型再生铜冶炼工艺流程

典型再生铜企业的烟气量主要由冶炼烟气和环境集烟组成,计算其单位产品基准排气量时，按冶炼厂年产阳极铜量计算。

3 基准排气量的计算

3.1 A企业基准排气量的计算

A企业配备了2台顶吹转炉、2台NGL炉、2台精炼摇炉，设计规模为年产300 kt阴极铜。其中顶吹转炉处理低品位废杂铜，生产的粗铜通过铜包加入到NGL炉进一步精炼；精炼摇炉处理高品位废杂铜。工作制度为320 d/a，每天24h。企业基本情况见表2，烟气统计见表3。

表2 A企业基本情况

表3 A企业烟气排放参数统计

小结：1）采用顶吹转炉生产粗铜（105 000 t/a）计算的基准排气量为18 496 m3/t铜。2）采用NGL炉生产阳极铜 （126 755 t/a）计算基准排气量为5 159 m3/t铜。3）采用精炼摇炉生产阳极铜（240 745 t/a）计算的基准排气量为5 819 m3/t铜。4）A企业以阳极铜（367500t/a）计算的单位产品基准排气量10876m3/t铜。

3.2 B企业基准排气量的计算

B企业采用1台精炼摇炉处理高品位废杂铜,设计规模为100 kt/a阴极铜,工作制度为330 d/a,每天24 h。企业烟气排放参数见表4。

表4 B企业烟气排放参数统计

小结：B企业以阳极铜（125 255 t/a）计算的基准排气量为5 676 m3/t铜。

3.3 C企业基准排气量的计算

C企业采用采用2台NGL炉处理高品位废杂铜，设计规模为年产100 kt阴极铜。工作制度：每年320 d，每天24 h。烟气排放参数见表5。

表5 C企业烟气排放参数统计

小结：C企业以阳极铜（125 720 t/a）计算的基准排气量为5 060 m3/t铜。

3.4 D企业基准排气量的计算

D企业采用4台固定式阳极炉处理高品位废杂铜，设计规模为年产100 kt阴极铜。工作制度：每年320 d，每天24 h。排放参数见表6。

表6 D企业烟气排放参数统计

小结：D企业以阳极铜（126 352 t/a）计算基准排气量为12 985 m3/t铜。

3.5 计算结果

基准排气量计算汇总情况见表7及图2。

表7 基准排气量汇总 m3/t

图2 典型再生铜企业基准排气量（m3/t铜）

由表1、表7和图1、图2可知：1）当处理高品位废杂铜时，基准排气量从大到小排序为固定式阳极炉、精炼摇炉、NGL炉。2）采用精炼摇炉和NGL炉时，其基准排气量分别为标准限值的56.8%、50.6%，单位产品排放量最小。3）当采用顶吹转炉处理低品位废杂铜时，基准排气量大幅增加，单位产品基准排气量大于《再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准》（GB 31574—2015）规定的限值。4）采用固定式阳极炉时，单位产品基准排气量大于《再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准》（GB 31574—2015）规定的限值。

4 基准排气量的计算注意事项

基准排气的计算应注意以下事项：1）部分生产阴极铜的企业配套了低压锅炉，鉴于锅炉排放的烟气不适用于《再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准》（GB 31574—2015），计算基准排气量时，不纳入该股烟气是合理的。2)为了排出双圆盘浇铸系统生产时候产出的水蒸气，通常选用风机将这部分水汽通过排气筒排放，该部分废气量不宜认为是工业废气，也不是炉窑产生的废气，不应纳入基准排气量的计算中。

5 结论和建议

1）采用符合《铜冶炼行业规范条件》规定的NGL炉、精炼摇炉时，基准排气量均远小于《再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准》（GB 31574—2015）规定的限值（10 000 m3/t产品）。因此，从环保角度，应大力推广NGL炉、精炼摇炉等满足环保要求的先进工艺与设备。

2）当采用顶吹转炉工艺处理低品位废杂铜时，单位产品基准排气量大幅增加，大于限值，但超标不多。预计通过技术改造,可以达到排放标准。

3）采用固定式阳极炉处理高品位废杂铜时，单位产品基准排气量大于《再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准》（GB 31574—2015）规定的限值（10 000 m3/t产品）。说明固定式阳极炉已不能适应当前日益严格的环保要求。

[1] GB 31574-2015，再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准[S].

[2] 环境保护部.关于征求国家环境保护标准《再生有色金属工业污染物排放标准》（征求意见稿）意见的函[EB/OL].（2014-06-13）[2015-03-10].http://r.m.baidu.com/6aswt05.

[3] 姚素平.中国再生铜冶炼技术现状与发展趋势[J].中国有色金属，2012（2）：40-41.

[4] 工业和信息化部.铜冶炼行业规范条件[EB/OL].（2014-04-14）[2015-03-10].http://r.m.baidu.com/5y07rz8.

Comparison and Analysis on Benchmark Displacement of Secondary Copper Industry

TANG Bin,DU Long
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

According to regulations on benchmark displacement per unit product of Emission Standards of Pollutants for Secondary Copper,Aluminum,Lead and Zinc Industry issued by environmental protection department in 2015,the paper compares and analyzes several typical benchmark displacement of secondary copper smelting furnace.The result shows that when high-grade scrap copper is processed,the sequence of benchmark displacement from large to small is fixed anode furnace,refining rocking furnace and NGL furnace;when top-blown converter is adopted to process low-grade scrap copper,benchmark displacement will be increased greatly;and fixed anode furnace cannot meet the strict requirement of environmental protection at present.

secondary copper industry;benchmark displacement;fixed anode furnace;refining rocking furnace;NGL furnace; top-blown converter

TF811

B

1004-4345(2015)05-0022-03

2015-03-13

国家高技术发展研究计划（编号：2013AA064001）

唐斌（1983—），男，工程师，主要从事有色金属冶金工艺的研究和设计工作。