废杂铜冶炼烟气环保治理对策

废杂铜冶炼烟气环保治理对策

【摘要】随着我国经济的快速发展，工业生产对铜的需求快速增长，铜再生产业发展迅速，但是由于废杂铜冶炼中产生的烟气直接排放，严重污染了周围的生态环境。本文针对再生铜冶炼产生的烟气，分析了再生铜生企业主要生产工艺及产污分析和烟气污染治理，及今后环保技术发展。

【关键词】废杂铜冶炼；烟气排放；环保治理

1.我国废杂铜生产的现状

随着我国经济的快速发展，工业生产对铜的需求快速增长。中国作为全球最大的铜生产和消费国，同时也是再生铜进口最多的国家。有数据显示，2010年我国再生铜产量占铜总产量的比重已达38.5%，而国内废铜需求大，自给率低，对外进口依赖度高。我国铜再生产业近几年发展迅速，有国有大中型企业，但更多的是众多的私营中小企业。这就造成我国目前再生铜企业的生产规模和工艺参差不齐，国有大中型企业在生产规模、技术、环保等方面都在我国铜再生行业中处领先位置，但是众多的私营中小企业依然采用较为原始的熔炼技术，环保设备基本属于空白，废杂铜冶炼产生的烟气未经处理就直接排放，由于烟气中含有大量的有毒致癌物质，不仅严重污染了周围的生态环境，同时也对生产工人造成无法挽回的职业伤害。

2.废杂铜生产的方法和产生烟气的过程

2.1废杂铜冶炼的方法

废杂铜冶炼的方法很多，在我国多见两大类：第一类是将高质量的废杂铜如废旧电缆电线经简单的分拣和绝缘皮剥离后，直接冶炼成精铜或铜合金，可称作直接利用；第二类是将质量较差的废杂铜先冶炼成阳极板，然后通过电解的方法精炼成电解铜，被称为间接利用。

废杂铜生产阳极铜的火法工艺主要有三种：一段法，二段法和三段法。一段法是将各种杂铜按一定比例配料直接加入阳极炉精炼成阳极板；二段法是将杂铜加入鼓风炉或转炉熔炼成粗铜，粗铜再加入阳极炉熔炼成阳极板；三段法是将杂铜加入鼓风炉炼成黑铜，黑铜加入转炉炼成次粗铜，次粗铜再加入阳极炉炼成阳极板。

2.2废杂铜生产过程中排放烟气的环节和种类

铜再生企业的原料多为回收的废杂铜。回收来的废杂铜种类非常多，包括有金属加工企业产生的边角料和铜屑、含铜渣泥、废电线电缆、从废电机和废变压器中拆解下的铜线圈、报废机械的铜部件、废电子产品的电路板和水暖配件等。

铜再生企业存排放烟气的环节和种类如下：

（1）预处理过程主要由废杂铜分选、废电缆电线绝缘的剥离采用燃烧等方法产生大量的颗粒物、甲苯、苯丙芘、二噁英和二氧化硫等。

（2）在熔炼过程中产生的烟气。这是废铜再生企业的主要污染源，包括颗粒污染物（主要成分是金属氧化物和非金属氧化物）、二氧化硫等。

3.国家相关产业政策及行业发展规划中的环保要求

《中国再生有色金属产业“十二五”及中长期发展规划》[1]对铜再生发展提出了相关要求：我们要加强环保监管和治理。对再生有色金属复杂物料拆解预处理、熔炼、加工及“三废”处理等关键环节加强岗位和技能培训，推行持证上岗制度。熔炼加工企业“三废”必须达标排放。在加工园区和交易市场内建立“三废”实时监测系统，加强安全、劳动保护和环保设施建设，实现污染物集中处理。建立从回收、拆解、熔炼到深加工的产业链体系，发挥产业集群效应，推动再生有色金属加工利用规模不断扩大。

随着中东部地区持续被雾霾笼罩，多地PM2.5指数“爆表”，全国两会期间环境问题成为代表委员热议的话题，建议、议案、提案的焦点。这更说明环境问题的严重性和迫切性，今后在再生铜冶炼方面必须优化产业结构、推进技术进步、强化管理监督、完善政策机制。

4.废铜再生企业烟气污染治理

作为废铜再生企业，产生的主要污染物有烟气（熔炼产生二氧化硫和固体可吸入颗粒为主），熔炼烟气中的主要污染物具有温度高、颗粒大、易截留、污染物组分变化大的特点。

大型国有再生铜生产企业在原材料处理环节对废杂铜进行处理，废旧电线电缆的外包绝缘材料采用机械法、化学法、高温法、静电法和低温冷冻法这样的工艺减少了由于燃烧绝缘层产生的等大量的颗粒物、甲苯、苯丙芘和二氧化硫等，同时也杜绝了有机物进入熔炼炉，很好的解决了二噁英污染问题，而在废气处理上选用通用、成熟、简便并能够满足上述要求的重力冷却沉降、旋风除尘加脉冲布袋除尘组合工艺。重力冷却沉降与旋风除尘主要是对废气进行冷却且去除废气中的大颗粒污染物，消除废气中的不良因素。

干法袋式除尘是利用纤维编制物制作的袋式过滤元件来捕集含尘气体中固体颗粒物的除尘装置。其作用原理是尘粒在绕过滤布纤维时因惯性力作用与纤维碰撞而被拦截。细微的尘粒（粒径为1微米或更小）则受气体分子冲击（布朗运动）不断改变着运动方向，由于纤维间的空隙小于气体分子布朗运动的自由路径，尘粒便与纤维碰撞接触而被分离出来。这种基于过滤原理的方式决定了它不受粉尘粒径和锅炉负荷变化的限制，从布袋收尘器出来的烟气含尘浓度可降至50mg/m3以下，是目前最先进且应用广泛的除尘技术。

二氧化硫是再生铜冶炼过程中烟气的主要成分，对于二氧化硫的处理目前最为常见的是通过碱液喷淋吸收二氧化硫的方法。

湿式碱法脱硫主体设备为空塔型脱硫塔，是利用喷嘴产生的连续液滴与旋流烟气产生高效率气液对向接触，通过气液两相的传质、湍流、吸收；化学反应，从而将烟气中的SO2和SO3固定于稳定的硫酸盐中。吸收剂采用氢氧化钠（NaOH）碱性溶液，与烟气中SO2反应生成亚硫酸钠（Na2SO3）和硫酸钠（Na2SO4），然后利用脱水设备进行固液分离。由于氢氧化钠（NaOH）具有活性强，耗量低的特点，脱硫塔所配套辅助系统水耗、电耗和一次投资费用具有很好的经济性，而且药液制备工艺较为简单。

脱硫化学反应机理如下：

SO+HO→HSO

HSO+2NaOH→NaSO↓+ 2HO

2NaSO+O→2NaSO（少量）

我国某厂在废杂铜冶炼中的烟气环保治理流程简图：

图1 烟气处理工艺流程简图

经环保治理后的烟气含尘浓度及SO2浓度变化见表1。

经环保处理后的烟气完全达到《铜、钴、镍工业污染源排放标准（GB25467-2010）》要求（有色金属熔炼炉SO2排放浓度400mg/m3，烟尘排放浓度80mg/m3）。

5.结束语

近年来，随着社会对环境保护意识的提高，我国政府加大了对废铜再生企业扶持力度，逐年加大环保投入，环保工作取得了长足的发展，随着再生铜产业“十二五”规划的出台，必将有力促进废铜再生产业技术装备和污染治理技术的进步，改变经济增长粗放的模式，落实绿色发展，促进人与自然的和谐发展。

【参考文献】

[1]中国有色金属工业协会再生金属分会“中国再生有色金属产业‘十二五’及中长期发展规划”.

[2]刘天齐，黄小林，邢连壁等.三废处理工程技术手册（第1版）.废气卷化学工业出版社，1999，5：164-171.