清洁生产理念在铜冶炼环境影响评价中的应用

古屏，徐洁

1.安徽省铜陵生态环境监测中心；2.南京市江宁生态环境局

一、清洁生产在环评中作用

清洁生产是一种新的创造性的思想，是实现可持续发展的必然选择。清洁生产则从源头抓起，实行生产全过程控制，使污染物最大限度消除在生产过程中。这样既可以节约末端治理设施的建设和运行费用，又可以节省企业原辅材料的消耗，实现清洁生产，可提高建设项目（特别是扩建改造项目）的环境可靠性和市场竞争力，促进企业生产持久、健康、有序的发展。建设项目特别是建设项目中的扩建改造项目的环境影响评价，增加清洁生产评价内容，是控制环境污染的有效手段，可实现从末端治理至源头控制的战略转移。实践证明，特别是建设项目中的扩建改造项目推行清洁生产，经济、环保均可收到了实效。如金隆铜业有限公司210kt/a扩建改造工程，在设计、环境影响评价中运用清洁生产理念，汇同企业生产经营、管理者，对部分工艺、设备进行了改进，达到了“增产减污”的目的。

二、环境影响评价中清洁生产内容

建设项目新建项目环境影响评价通常根据清洁生产的一般要求，从生产工艺与装备要求、资源能源利用指标、产品指标、污染物产生指标（末端处理前）、废物回收利用指标和环境管理要求等六类进行分析和评价。评价过程通常将建设项目的原材料消耗、吨产品污染物排放量与国内同行业较先进的企业进行比较，确定建设项目原材料是否达到清洁生产要求。建设项目扩建改造项目除与国内同行业较先进的企业进行比较外，通常将扩建改造项目前后吨产品能耗、吨产品物耗、吨产品污染物排放量进行比较，分析和评价扩建改造项目前后清洁生产水平是否提高。建设项目环境影响评价增加清洁生产内容，不仅要判断建设项目是否满足清洁生产要求，更重要的是发现建设项目（特别是扩建改造项目）清洁生产的机会，提出扩建改造项目清洁生产建议，才能达到项目经济效益和环境保护的“双赢”。

三、清洁生产在金隆210kt/a扩建改造工程中的运用

（一）项目概况及工艺特点

1.项目概况

（1）生产规模。金隆铜业有限公司210kt/a扩建改造工程生产规模为：铜产量：铜产量由现150kt/a提高到210kt/a，其中：阳极铜产量由现150kt/a提高到210kt/a，190kt/a阳极铜生产阴极铜，20kt/a阳极铜作为产品直接外销；阴极铜产量由现150kt/a提高到190kt/a。硫酸：产量由现495kt/a（100%硫酸）提高到634kt/a（100%硫酸）。

（2）项目主要内容。金隆铜业有限公司210kt/a扩建改造工程主要内容涉及闪速炉熔炼工序、贫化电炉及渣水淬工序、吹炼工序、电解精炼工序、硫酸工序等，项目主要内容详见表1。

表1 改扩建工程主要内容一览表

2.工艺及污染物排放

（1）工艺流程。金隆铜业有限公司铜冶炼工艺采用仓式配料、气流干燥、闪速熔炼、炉渣电炉贫化、转炉吹炼、阳极炉精炼、大极板常规电解精炼的生产工艺。扩建改造工程仍采用闪速熔炼+PS转炉的主工艺。利用闪速炉首次冷修，采用目前世界先进成熟的闪速熔炼技术对FF、EF、WHB进行改造，充分利用现有制氧机、转炉设施及电解预留设施的能力，在其它熔炼设备不需改造或增加的情况下，达到210kt/a矿铜（190kt/a阴极铜+20kt/a阳极铜）的生产能力。

（2）工艺特点。铜的粗熔炼工艺：金隆铜的粗熔炼采用闪速熔炼工艺。闪速熔炼工艺具有工艺成熟、设备运行可靠等特点，烟气含SO2浓度高，硫回收率高；能充分利用燃烧的化学反应热，热效率高，能耗低，容易实现生产过程的机械化和自动化，作业环境和劳动条件均较好；强化熔炼，生产效率高，适合大规模生产；炉子操作稳定、寿命长。精炼工艺：阳极炉工序采用金隆自主开发的科研成果“铜火法精炼新工艺研究开发应用”，取消阳极炉氧化作业，直接通往混合气（N2+LPG）进行带硫还原达到脱硫除氧双重目的。大大缩短作业时间，降低重油及LPG消耗，解决了世界铜火法精炼普遍存在的黑烟污染问题。烟气制酸工艺：冶炼烟气制酸采用稀酸洗涤、绝热蒸发、两转两吸加尾气脱硫的工艺，其中洗涤技术采用美国孟山都公司的动力波技术，转化选用丹麦托普索公司的高效触媒。

（3）扩建改造工程前后污染物排放情况。金隆铜业有限公司210kt/a扩建改造工程污染物排放涉及废气、废水、废渣。本文主要论述项目的废气中的主要污染物SO2的排放情况。建设项目废气主要来源于干燥尾气、阳极炉烟气、硫酸脱硫尾气、环境集烟烟气（通过环境集烟罩收集闪速炉等冶金炉泄漏烟气）4个高架排放源。根据项目的可研报告：扩建改造后金隆铜业有限公司高架点源废气及主要污染物排放量见表2。主要污染物排放浓度及排放速率见表3。扩建改造工程建成投产后，废气中主要污染物SO2年排放量为1948t。金隆铜业有限公司210kt/a扩建改造工程采取了相应增产减污措施，使扩建改造后的大气污染源中主要污染物SO2比扩建前有所减少。扩建改造工程前后废气中主要污染物对比见表4。扩建改造工程实验后，主要污染物SO2的排放量较扩建前减少了183吨。扩建改造工程前后排污水平对比见表5。扩建改造工程前后吨铜SO2排放量由14.2 Kg/t降至9.28Kg/t。扩建改造工程后SO2排污水平大大降低。

表2 扩建后高架点源废气及主要污染物排放量

表3 扩建后高架点源主要污染物排放浓度和速率

表4 扩建改造工程前后废气中SO2排放量对比

表5 扩建改造工程前后排污水平对比

（二）清洁思想在环价中具体运用

虽然金隆铜业有限公司的铜粗熔炼、铜精炼、烟气制酸系统技术工艺、生产控制、企业生产管理、污染的防治和治理在国内均处于先进水平，扩建改造工程实施后吨铜SO2排放量有大幅下降，但仍有清洁生产机会。我们通过现场踏勘、针对建设项目的工艺特点，发现可以采用加强闪速熔炼系统（包括闪速炉、余热锅炉、沉尘室、电收尘器、排风机等）和吹炼系统（包括转炉、余热锅炉、沉尘室、电收尘器、排风机等）及烟气管道、阀门的查漏、堵漏措施，降低系统的漏风率。对闪速炉、转炉排风机进行改造，增加排烟能力。配套的硫酸系统动力波入口烟气压力按0Pa或微负压设计（现硫酸系统按+500-+1000Pa设计），从而使冶炼系统负压提高，减少甚至可避免烟气外泄。冶炼系统烟气进入制酸部分的烟气量提高，特别是转炉炉口等SO2浓度较高的烟气几乎全部进入制酸系统，可以增加硫酸产量，减少烟气进入环境集烟烟囱外排，降低SO2的排放量。在项目环境影响评价过程中，我们发现硫酸产量由现495kt/a（100%硫酸）提高到634kt/a（100%硫酸），制酸系统具有较大的富余能力，单位触媒SO2转化率可以进一步提高，由99.7%提高到99.87%。加上金隆闪速熔炼烟气和转炉烟气中SO2浓度较高，可将转炉炉口等SO2浓度较高的烟气几乎全部进入制酸系统。因此环境影响评价建议中我们提出：制酸系统能力的提高，从而减少闪速炉、转炉系统外逸烟气量，是本项目增产减污的关键，设计中应予以高度重视。确保外逸烟气量按设计指标进入制酸系统，减少环境集烟烟气主要污染物SO2的外排量。

（三）效果分析

1.具体措施：金隆铜业有限公司十分重视扩建改造项目环境影响评价中清洁生产建议，在扩建改造项目建设过程中，运用清洁生产思想理念，提高制酸能力，减少外逸烟气，具体措施如下：（1）对环境集烟系统改造，新增一台环集风机，将转炉环集烟气实行单独管道捕集，送至新增加的环集脱硫系统，用镁法脱硫。对原集烟系统（包括对转炉烟罩、排烟管道等）进行改进，解决熔炼主厂房的低空污染问题。（2）新增一套烟气制酸转化干吸装置，采用高效铯触媒、两次转化、两次吸收的流程；并对原净化工序改进，增加一级动力波逆喷管、二级动力波逆喷管。（3）阳极炉采用“粗铜无氧化掺氮还原火法精炼工艺”专利技术，取消氧化过程，还原作业采用混合气（N2+还原剂）带硫还原，用氮气取代空气排渣。（4）新硫酸系统尾气烟囱增设二氧化硫在线自动监控装置。（5）硫酸老系统采用石灰—石膏法脱硫工艺，使尾气中SO2排放浓度控制在100ppm以下。

2.扩建改造项目验收结果：2005年7月安徽省环境监测中心站对金隆210kt/a扩建改造项目进行了竣工环境保护验收监测，废气监测结果详见表6。金隆210kt/a扩建改造项目污染物SO2排放可研设计值与验收监测值比较详见表7。

表6 废气监测结果一览表

表7 SO2高架点源排放量设计值与实测值对比表 单位：kg/h

3.效果分析：从表7可以看出：除硫酸尾气排放量实测值较设计值略高外，干燥尾气、环境集烟烟气、阳极炉烟气中的SO2排放量实测值比设计值均有大幅下降。环境集烟烟气SO2实测值较设计值降低一半，原设计进入环境集烟烟囱排放的部分高浓度的SO2均进入制酸系统。仅环境集烟烟气少排的SO2就可增加硫酸产量约45kg/h，全年可增加硫酸367.2吨。既增加了硫酸的产量，又减少了SO2的排放量。金隆210kt/a扩建改造项目可研设计值SO2年排放量为1948t，验收监测值年排放量1201t，年SO2排放量减少了747t，不仅达到了扩建改造项目、提高了企业经济效益的目的，而且还达到了增产减污、改善环境的效果。金隆210kt/a扩建改造项目环境影响评价实例说明，将清洁生产理念应用于建设项目环境影响评价中，不仅可以从源头预防和削减污染物，还可以增加产品的产量，达到经济与环境保护的“双赢”。

四、结论

在建设项目环境影响评价工作中，不仅要对建设项目是否达到清洁生产的要求进行分析和评价，判断建设项目是否达到清洁生产的要求；还要对建设项目可能的清洁生产机会进行分析论述，提出建设项目清洁生产建议，便于企业落实和实施。建设项目环境影响评价中所提出的清洁生产建议一般建设单位愿意采纳，并在建设项目的设计、建设过程中进一步完善、实施，因此，环评人员要掌握建设项目的工艺特点，提高自身专业知识水平，善于发现建设项目（特别是扩建改造项目）的清洁生产机会，与企业技术人员进行沟通，提出相应的清洁生产建议、措施、方案，才能真正做到将清洁生产理念应用于项目环境影响评价中。改造扩建项目一般是在现有企业生产的工艺、生产过程的基础上进行工艺、生产过程的改进，只要认真考察现有生产工艺、生产过程，就可以发现现有企业的环境问题，用清洁生产的理念便可以发现生产工艺、生产过程中等的清洁生产机会，并与有关技术人员探讨可实施方案。“以新带老”提出对现有生产工艺、过程等清洁生产方案、措施。同时对改造扩建项目进行分析，提出改造扩建项目生产过程、控制过程等清洁生产的建议，使清洁生产建议、方案、措施在建设项目实施过程中予以落实、实施。