祥光铜业清洁生产与循环经济的应用实践

曹汝俊，韩耀强，邱远鹏，董木森，张化刚

(阳谷祥光铜业有限公司，山东阳谷，252327)

专论与综述

祥光铜业清洁生产与循环经济的应用实践

曹汝俊，韩耀强，邱远鹏，董木森，张化刚

(阳谷祥光铜业有限公司，山东阳谷，252327)

介绍了阳谷祥光铜业有限公司清洁生产和循环经济实践情况。通过节能降耗、提高资源回收率及产品一次合格率、水资源循环使用、氮气综合利用等优化措施，以及技术改造降低SO3发生率、尾气SO2浓度及天然气消耗，增设二级布袋收尘器，实现了清洁生产。烟气φ(SO3)由原来的6%降至现在的3%，尾气ρ(SO2)由原来的约300 mg/m3降至150 mg/m3左右，资源利用率和能耗达到较高水平。

铜冶炼 硫酸生产 清洁生产 循环经济 应用实践

循环经济是一种建立在资源回收和循环再利用基础上的经济发展模式，循环经济是把高效生产和废弃物的综合利用融为一体的经济，通过资源高效和循环利用，实现废弃物的低排放甚至零排放［1－2］。循环经济活动遵循“3R原则”，即减量化原则、再使用原则和再循环原则。阳谷祥光铜业有限公司(以下简称祥光铜业)是一家大型铜冶炼企业，采用先进的工艺与设备实施清洁化生产。近年来，祥光铜业大力践行循环经济发展模式，通过技术创新与工艺升级改造，提高了资源利用效率，对资源和能源综合利用，达到经济与环境的和谐发展。

1 降低资源消耗

减量化原则是循环经济的基础，祥光铜业改变以往粗放式的管理经营模式，实施精细化管理，有效降低产品单耗、提高产品合格率，大大提高资源的有效利用率。

祥光铜业通过对影响铜、金、银、硫等元素平衡有关的各个环节的梳理诊断，树立全员参与、全程监控的精细化管理理念，配以严格的奖惩措施，铜、金、银、硫等元素回收率有较大幅度的提高。2016年上半年较同期铜、金、银、硫的回收率分别提高了1.58%，4.45%，3.81%，1.15%;主产品阴极铜和硫酸的综合能耗分别下降28%，12%。

提高一次产品合格率是提高资源利用效率的有效方法，可有效规避资源浪费现象。祥光铜业通过工艺改造和技术创新，2016年主产品高纯阴极铜一次合格率较2013年提高了20.27%，大大节约了天然气和电能消耗，节省了能源，增加了经济效益。

2 水资源和氮气降等循环利用

祥光铜业树立了工艺大系统格局，所有资源在大系统内统筹使用。利用工艺要求指标不同，将生产中产生的副产物和废弃物用作下一工序的原料;通过对资源的再回收，使资源重新在系统中循环利用。

2.1 水资源循环使用

在工艺运行过程中，设备冷却水只是进行热量传递，其水质基本没有什么变化;置换水是在循环水运行过程中，为保持某一指标需对循环水进行新、旧水的互换，循环水置换水中铁离子和/或氯离子含量一般偏高。经过工艺摸索及试验后，祥光铜业将设备冷却水和循环水置换水用作烟气洗涤补充水。洗涤水对水质要求较低，作为补充水使用可以满足工艺要求。

以往熔炼系统冰铜水淬废水(冰铜粒化、渣粒化烟气洗涤水)经脱铜、除杂处理后直接外排。后通过技术改造增加自动反洗表面过滤器分别对冰铜粒化、渣粒化烟气洗涤水进行过滤除尘，增加了该部分废水的循环使用次数，起到了清洁生产和节约能源的作用。对工艺大系统统筹考虑后，发现自动反洗表面过滤器出口清水可用于烟气洗涤;尽管该水含有一定的铜、砷杂质，但在烟气洗涤后，废水被送往废酸处理工序进行硫化反应处理，因而不会造成工艺指标超标。现在冰铜水淬废水产生量约为400 m3/d，经处理后废水代替烟气洗涤补充新水。

一直以来，硫酸系统中和废水送往渣选用作炉渣冷却水，工艺大系统统筹考虑后将一部分中和废水用于辅料配置系统，代替原来的工业新水。工艺系统整合后可以节约大量的工业新水。

祥光铜业废水资源综合利用工艺流程见图1。

2.2 氮气综合利用

祥光铜业制氧系统副产大量氮气，以往无法回收利用直接外排。工艺系统整合后，将一部分氮气用于阳极炉系统，一部分氮气作为设备密封气代替压缩空气。用氮气代替压缩空气后，既避免了压缩空气带水导致轴封寿命短的问题，延长了设备使用寿命，而且减少了带入系统水分，优化了系统操作指标。

图1 祥光铜业废水资源综合利用工艺流程

3 技术改造减少污染物排放

3.1 减少尾气SO2排放

祥光铜业采取调整硫酸干吸工序串酸方式、优化转化工序高温风机出口分布风装置、调整催化剂装填系数等措施，在未增加尾气脱硫系统的情况下，制酸装置外排尾气SO2质量浓度由改造前的300 mg/m3左右，降至目前的150 mg/m3左右，取得良好的环境效益。

3.2 降低SO3发生率

冶炼系统SO3发生率高一直是困扰冶炼企业的一个技术难题。祥光铜业通过工艺改进使工艺系统SO3发生率大幅下降，烟气中φ(SO3)由原来的6%降至现在的3%。SO3发生率降低后净化污酸产出量减少，成品硫酸产量增加;由于SO3发生率提高，祥光铜业每年可多生产硫酸近万吨，硫资源综合利用率大幅提高。

3.3 烟气综合治理，回收有价金属

3.3.1 设置高温陶瓷膜收尘器

竖炉、保温炉烟气中含有大量有色金属烟尘，直接排放既污染环境又造成有价金属损失。祥光铜业通过技术改造升级增设高温陶瓷膜收尘器，对竖炉、保温炉烟气进行除尘处理。高温陶瓷膜收尘器除尘效率在90%～93%，除尘后烟气中尘质量浓度在20 mg/m3以下，满足《铜、镍、钴工业污染物排放标准》(GB 25467—2010)排放要求(颗粒物排放限值80 mg/m3)和《山东省工业炉窑大气污染物排放标准》(DB 37/2375—2013)排放要求(颗粒物排放限值20 mg/m3)。技术改造后提高了有价金属回收率，经济效益和环境效益可观。2016年上半年竖炉、保温炉烟气检测数据见表1。

表1 竖炉、保温炉烟气检测数据

3.3.2 增设二级布袋收尘器

冰铜干燥和精矿干燥系统原来设置一级布袋收尘器除尘。一级布袋收尘器的滤袋破损时必须停车排查更换滤袋，停车更换频次较高，影响熔炼炉、吹炼炉的作业率。祥光铜业通过技术改造升级，在冰铜干燥和精矿干燥系统分别增加二级布袋收尘器。技术改造后，冰铜干燥和精矿干燥系统运行稳定，熔炼炉、吹炼炉的作业率提高;烟气含尘质量浓度在由原来的80 mg/m3降到20 mg/m3以下，减少了有价金属的流失。2016年上半年冰铜干燥和精矿干燥系统烟气检测数据见表2。

表2 冰铜干燥和精矿干燥系统烟气检测数据

4 降低天然气消耗

天然气是祥光铜业主要能源之一，也是唯一的燃料。祥光铜业一直致力于寻求降低天然气消耗量的办法，通过工艺改进和操作优化，天然气降耗取得很好的效果。

1)经过设备改造及工艺操作水平提升，熔炼炉、吹炼炉反应塔氧烧嘴燃烧的天然气量逐步降低，由原来的最高600 m3/h逐渐降低到零;目前在投料期间，熔炼炉、吹炼炉反应塔不需要再燃烧天然气。

2)在阳极炉引进纯氧燃烧系统代替原来的空气烧嘴系统。纯氧燃烧系统采用纯氧助燃，热效率高、节约燃料、减少排放。相对于传统的空气助燃，纯氧燃烧鼓入阳极炉的总风量大幅降低，有效地减少了阳极炉烟气量，达到减少热量损失的目的。采用纯氧燃烧技术后，节能效果显著，阳极炉保温天然气用量减少到原来的1/3;同时，由于纯氧烧嘴能提供更高的温度，对于熔化炉结、控制炉容、延长阳极炉寿命都有积极的意义。

3)在溜槽和阳极炉中间包、浇铸包等烘烤方面进行技术改进，提高了天然气的利用率，大幅降低了天然气用量。

4)在二期项目建设期间，对冰铜磨热风炉进行技术改造，通过循环利用尾气热量，实现了60%以上的节能效果。

5 结语

近几年祥光铜业发展循环经济取得良好效果，也积累了很多经验:①要建立卓有成效的激励机制，全员参与，创造一个活跃的氛围;②要树立工艺大系统的观念，进行工艺整合，资源、能源综合回收、梯级利用;③要建立一个完整的体系，祥光铜业建立能源控制中心，统筹调度所有的资源，采取各种手段，提高资源的使用效率，减少资源的消耗;④技术创新是发展循环经济的基础，只有采用低投入、低消耗、高产出的新工艺、新技术，循环经济才能有质的飞跃。

［1］张化刚，曹汝俊，韩耀强.循环经济和清洁生产在铜冶炼行业的实践［J］.硫酸工业，2012(6):17－21.

［2］郭小芳，王长征，王兴峰，等.有色金属工业发展循环经济的模式［J］.甘肃冶金，2016，38(2):152－155.

●2016年全球精炼铜产量23 460 kt据世界金属统计局(WBMS)数据，2016年全球铜市场供应过剩58 kt，2015年供应过剩量为141 kt。2016年全球矿山铜产量为20 660 kt，同比增长6.9%。因中国增产476 kt、西班牙增产14 kt，2016年全球精炼铜产量增至23 460 kt，同比增长2.1%。2016年全球铜消费量为23 400 kt，比2015年的22 830 kt增长2.5%。

(http://www.100ppi.com/news/detail－20170216－1006403.html)

Application of Xiangguang Copper clean production and circular economy

CAO Rujun，HAN Yaoqiang，QIU Yuanpeng，DONG Musen，ZHANG Huagang
(Yanggu Xiangguang Copper Co.，Ltd.，Yanggu，Shandong，252327，China)

Practice of clean production and recycling economy in Xiangguang Copper are introduced.Through energy conservation，improving the recovery rate of resources，the product first pass rate，water resources use drop recycling and nitrogen comprehensive utilization，as well as technical transformation to reducing the incidence of SO3and tail gas SO2concentration，reducing the consumption of natural gas，addition of two stage bag dust collector，clean production are achieved.In the flue gas φ(SO3)dropped from 6%to 3%，SO2concentration decreased from about 300 mg/m3to 150 mg/m3，the utilization rate of resources and energy consumption reached a higher level.

copper smelting;sulphuric acid production;clean production;circular economy;application

TQ111.16

B

1002－1507(2017)02－0001－03

2016－09－20。

曹汝俊，男，阳谷祥光铜业有限公司熔炼厂厂长、工程师，现从事生产技术管理工作。电话:18866358028; E-mail:rujun.cao@xiangguang.com。