铜冶炼过程伴生稀散、稀贵金属综合回收项目环境影响评价报告书.doc
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1、阳谷祥光铜业有限公司铜冶炼过程伴生稀散、稀贵金属综合回收项目环境影响报告书(简本)建设单位:阳谷祥光铜业有限公司2013年5月一、建设项目概况1、建设项目的地点及相关背景;(1)项目建设背景介绍阳谷祥光铜业有限公司坐落在山东省阳谷县石佛镇南祥光铜业科技园内,是世界上一次建成的规模最大的铜冶炼厂,是首家在伦敦金属交易所(LME)注册的民营铜生产商,一期20万吨阴极铜项目入选国家环保部第二届“国家环境友好工程”。阳谷祥光铜业有限公司共拥有40万吨阴极铜产能,配套建设烟气制硫酸和贵金属回收工程。阳谷祥光铜业现有40万吨铜冶炼项目工程设计由南昌有色冶金设计院设计,由于阳谷祥光铜业属于国内首家采用闪速熔
2、炼+闪速吹炼工艺的铜冶炼企业,与传统闪速熔炼+PS转炉铜冶炼工艺存在差异,冶炼过程中铅元素走向不同与传统铜冶炼的铅走向,铜冶炼过程中未产生大量铅滤饼,而铅随铜进入电解系统,最终在电解阳极泥提取金银时形成卡尔多炉炉渣,炉渣再返回冶炼系统重复利用,导致铅元素在系统内循环且逐渐富集;工程实际运行后主要固废排放量与设计预测排放量存在很大差距。为改善产品质量,建设冶炼系统新的重金属开路,进一步延长公司冶炼产业链,祥光铜业提出了铜冶炼过程伴生稀散、稀贵金属综合回收项目。(2)项目建设资本资料项目以贵金属回收产生废渣及副产物提取稀贵金属,以卡尔多炉渣和铅滤饼为原料提取铅和铋、粗硒为原料生产精硒和二氧化硒、碲
3、化铜提取碲、铂钯精矿生产铂钯和以烟气洗涤产生的废酸为原料生产铼条、铼粉,配套建设公用及环保设施。1.项目名称:阳谷祥光铜业有限公司铜冶炼过程伴生稀散、稀贵金属综合回收项目2.建设单位:阳谷祥光铜业有限公司3.建设内容:卡尔多炉渣处理、碲化铜提碲、粗硒制二氧化硒精硒、铂钯精矿提铂钯、废酸提铼 4.生产能力:精铋130t/a、电铅1200t/a、银锌壳92t/a、精碲20 t/a、二氧化硒100t/a、精硒30t/a、铼0.67t/a、铂75kg/a、钯480kg/a。5.项目投资:总投资12881万元6.建设地点:位于阳谷祥光经济开发区祥光铜业科技园祥光铜业现有厂区内2、建设项目主要建设内容、生
4、产工艺及产品方案2.1项目建设内容本项目建设内容见表1。表1 项目建设内容一览表主要工程内 容主要设施主体工程卡尔多炉渣处理系统包括铅铋合金生产系统、合金电解精炼系统、精铋生产系统粗硒制二氧化硒、精硒粗硒制二氧化硒系统、粗硒制精硒系统碲化铜提碲碲化铜焙烧炉、水浸装置、碱浸装置、碲提纯装置铂钯精矿提铂钯氯化釜、沉金装置、沉铂装置、煅烧电炉废酸提铼废酸沉铼系统、铼提纯系统公用工程循环水系统新建两套循环水系统空分站依托祥光铜业现有工程空分站空压站依托祥光铜业空压机组给排水管网由园区市政管网供应电力系统由厂区内变压站供应生产蒸汽由现有余热锅炉供应环保工程废气碱液喷淋塔1套,喷淋塔4套,动力波洗涤器1套
5、,布袋除尘器3套,7根排气筒污水设施依托现有污水处理站2.2项目工艺简述拟建项目主要包括卡尔多炉渣为原料提取铅和铋、粗硒为原料生产精硒和二氧化硒、碲化铜提取碲、铂钯精矿生产铂钯和以烟气洗涤产生的废酸为原料生产铼条、铼粉。项目建设可以进一步回收铜矿伴生元素,挺高矿石利用率,改善冶炼系统元素环境。注:虚线为本次工程建设内容图1 拟建项目建成后全厂物料走向图拟建项目分为卡尔多炉渣处理、碲化铜提碲、粗硒制二氧化硒精硒、铂钯精矿提铂钯、废酸提铼五个子项目,项目均涉及到高温加热和烟(粉)尘排放。金属在高温冶炼环境下气化进入冶炼废气,在温度降低后进入烟尘,形成含有重金属的烟尘。表2 各元素物理性质及涉及生产
6、环节元素名称物理性质生产环节生产条件物质状态和去向铜(Cu)熔点1083.40.2;沸点2567卡尔多炉渣处理熔炼温度9001100为固态,进入矿渣铋精炼熔炼温度420700二氧化硒精制熔炼温度550600硒精制熔炼温度400碲化铜提碲熔炼温度300550废酸提铼熔炼温度8002850未进入2850高温装置,进入矿渣铅(Pb)熔点327;沸点1740卡尔多炉渣处理熔炼温度9001100液态,主要进入合金,少量进入废气铋精炼熔炼温度420700固态,进入矿渣二氧化硒精制熔炼温度550600液态,进入矿渣碲化铜提碲熔炼温度300550液态,进入矿渣汞(Hg)熔点-38.87;沸点356.6卡尔多炉
7、渣处理熔炼温度9001100气态,进入废气废酸提铼熔炼温度8002850未进入高温阶段,固态,进入废渣镉(Cd)熔点320.9;沸点765卡尔多炉渣处理熔炼温度9001100气态,进入废气砷(As)加热到613,直接升华成为蒸气卡尔多炉渣处理熔炼温度9001100以金属化合物形态存在,固态或液态,进入废渣和合金中铋精炼熔炼温度420700未进入高温阶段,固态,进入废渣二氧化硒精制熔炼温度550600固态,进入废渣碲化铜提碲熔炼温度300550固态,进入废渣废酸提铼熔炼温度8002850未进入高温阶段,固态,进入废渣锑(Sb)熔点630。沸点1635卡尔多炉渣处理熔炼温度9001100液态,主要
8、进入合金,少量进入废气铋精炼熔炼温度420700固态,进入矿渣二氧化硒精制熔炼温度550600固态,进入矿渣铋(Bi)熔点271.3,沸点1560卡尔多炉渣处理熔炼温度9001100液态,主要进入合金,少量进入废气铋精炼熔炼温度420700液态,主要进入合金,二氧化硒精制熔炼温度550650液态,主要进入矿渣,银(Ag)熔点916.78,沸点2213卡尔多炉渣处理熔炼温度9001100液态,主要进入合金,少量进入废气铋精炼熔炼温度420700固态,进入矿渣二氧化硒精制熔炼温度550650固态,进入矿渣锌(Zn)熔点419.5,沸点906卡尔多炉渣处理熔炼温度9001100气态,主要进入废气,少
9、量进入合金铋精炼熔炼温度420700与银形成银锌合金,固态,进入矿渣铼(Re)熔点3180,沸点5627废酸提铼熔炼温度8002850固态,进入产品碲(Te)熔点449.50.3,沸点989.83.8二氧化硒精制熔炼温度550650固态,进入矿渣碲化铜提碲熔炼温度300550固态,进入产品硒(Se)熔点217,沸点684.9卡尔多炉渣处理熔炼温度9001100气态,进入废气二氧化硒精制熔炼温度420700进入产品碲化铜提碲熔炼温度300550400升华,进入废气2.2.1卡尔多炉渣火法处理工艺卡尔多炉渣火法处理工艺主要分为:卡尔多炉渣生产粗铅铋合金、粗铅铋合金电解精炼、铅阳极泥生产精铋三个过程
10、。1、 工艺流程(1)卡尔多炉渣生产粗铅铋合金 配料将卡尔多炉渣和铅滤饼输送至旋转顶吹炉顶渣料仓中,将顶料仓中的贵金属熔炼渣、碳酸钠、石灰、焦粉、氧化铅通过机械加料系统自动加入到旋转顶吹炉中。卡尔多炉渣还原生产铅铋合金物料进入旋转顶吹炉后以天然气为燃料,在炉内进行还原熔炼,熔炼温度控制在9001100,熔炼过程中炉体不断旋转,使原料受热均匀,同时控制炉体内氧气含量,将铅、铋还原为金属,形成液态铅铋合金和浮渣(主要为氧化硅、钡等难熔物质),调整炉体倾斜度,将熔液上层炉渣(S1)倾倒去除,该工序约4h;去除炉渣后控制炉体含氧量,向炉内合金添加硫磺,使合金中铜、铁与硫亲和,表面形成冰铜浮渣,从而去除
11、合金中的铜、铁元素,该工序约1h;除铜后向炉内通入氧气,使合金熔体中氧含量较高,使砷和锑形成了Cu-O-As-Sb混合体(砷锑渣),去除砷锑渣,该工序约3h,合金浇铸成阳极板准备下一步的电解。旋转顶吹炉整个炉体由环保烟罩罩住,炉体内天然气燃烧产生的烟气G1,由动力波洗涤器处理后排放;环保烟罩收集的烟气G2,收集后进入环境集烟系统,经环境集烟系统布袋除尘后排放。(2)铅铋合金电解将浇铸成型的铅铋阳极板放入电解槽中,以不锈钢为阴极,在电解槽中进行电解。电解液为电解液为硅氟酸铅、硅氟酸的水溶液,电解液中添加-萘酚和动物胶,采用低密度电解,电流密度为6080A/m2,电解时间48天。电解后铅在阴极中富
12、集,即为产品,电解后残极返回浇铸工序,阳极泥收集后进行洗涤后进入后续工序,铅阳极泥洗涤产生的洗涤液经过压滤后返至铅电解补水。阴极铅加热熔化后浇铸成铅块,在熔化和浇铸过程中产生烟气G3,经收集后同粉磨废气G1一同进入布袋除尘器处理后排放。(3)铅阳极泥生产精铋铅铋合金电解后得到的铅阳极泥经压滤除水后,将铅阳极泥装入精炼锅中进行熔化,除铜、脱砷锑、除硒碲铋银、氯化精炼、最终精炼得到精铋。本工程精炼锅采用电加热方式控制熔炼温度。干燥、熔炼洗涤后的阳极泥经夹套干燥器(蒸汽加热)干燥后进入1#精炼锅(电加热),将温度升至500-600,控制温度500使铜生成难熔化合物或共晶固熔体呈浮渣析出而除去。除铜作
13、业在1#精炼锅中,去除浮渣后,金属熔液中含铜仍大于 0.3%,需要再加入硫磺后搅拌除铜,加硫作业控制温度 280-330,利用硫与铜生成密度小而不熔于铋液的硫化亚铜浮渣。然后升温到 650时,鼓入压缩空气,使残存硫氧化生成 SO2气体。鼓风氧化精炼脱砷锑 金属熔液除铜后,升温 680-750时,鼓入压缩空气,使砷锑优先氧化生成氧化砷和氧化锑挥发出铋液从而除去砷锑,作业时间 4-10h,直到挥发出的白烟稀薄时即为终点,捞去浮渣(铜渣)。如果浮渣稀薄,加入适量苛性钠或木屑,使浮渣变干,以便捞渣。碱性精炼 将氧化精炼脱砷、锑后铋液用铋泵从1#精炼锅打到 2#精炼锅,碱性精炼是使碲、锡氧化物与固碱作用
14、生成熔点较低的亚碲酸钠和亚锡酸钠,从而呈浮渣除碲锡。此过程分两步,第一步除碲,将铋液降温至 500-520时,加入固碱(料重 1.5-2%,多次加入),熔化后,鼓入压缩空气搅拌,作业时间 6-10h,直到浮渣不再变干,此时碲含量已降到 0.05%左右,作业结束。第二步除锡,将铋液降温至 450时,加入 NaOH 和 NaCl 熔化,覆盖在铋液表面,鼓入压缩空气搅拌 15-20min 再加入 NaNO3,继续鼓风 30min,捞取浮渣。加锌除银 将碱性精炼后铋液用铋泵从2#精炼锅打到3#精炼锅加锌除银,温度保持在420-500,加入锌粉,加锌除银是基于锌与银生成稳定的难熔化合物,密度小呈浮渣除去
15、。得到的金银锌壳返回卡尔多炉处理。氯化精炼 将加锌除银后铋液用铋泵从 3#精炼锅打到 4#精炼锅,采用玻璃管插入铋液导入氯气,利用氯能与铋液中锌生成 ZnCl2浮渣。最终精炼 将氯化精炼后铋液用铋泵从 4#精炼锅打到 5#精炼锅,加苛性钠,硝酸钾除去微量 Cl、Zn、As、Sb、Pb、Te,直到产品合格。在精炼过程中精炼锅(1#、2#、3#、4#)加热产生的烟气G4,由精炼锅全封闭式集气装置收集后经布袋除尘+喷淋洗涤后经35m排气筒排放。2.2.2粗硒提二氧化硒、精硒工程粗硒制二氧化硒及粗硒精制过程主要利用硒熔点和沸点低于其他粗硒杂质元素,杂质通过残渣排出。1、工艺流程(1)粗硒制二氧化硒粉状
16、粗硒先用软化水(或烟气吸收液)洗涤,除去夹带的游离酸,洗涤时固液比为1:6。洗涤后通过离心过滤固液分离,废液回用到阳极泥处理过程中的文丘里洗涤器处理卡尔多炉废气。得到的固体粗硒进入电炉,在95下烘干。烘干后的粗硒在熔化炉中加热至220熔化,浇注成硒块,硒的熔点为217,较其他金属熔点低,密度小。通过熔化浇铸去除部分熔点高的杂质,浇铸过程中产生的烟尘(G6)经管道收集至喷淋塔除尘(除尘效率99%),除尘产生的废液用于粗硒洗涤。浇铸好的硒块经二氧化硒炉加热至550600中挥发,挥发出的硒在氧化流中氧化、并以二氧化硒的形式挥发出来,二氧化硒在冷凝罐中冷结成粉末,粗硒中的大部分杂质则生成难挥发的氧化物
17、残留在渣中,从而达到粗硒的分离与提纯的目的。在冷凝罐中可以收集99%的二氧化硒,1%的二氧化硒进入烟气(G6),该部分烟气经三级碱液吸收(吸收效率99.9%)后同浇铸烟气一同经35m排气筒排放,废液回用到阳极泥处理过程中的文丘里洗涤器处理卡尔多炉废气。图3-11 粗硒制二氧化硒工艺流程图 (2)粗硒制精硒工艺流程粉状粗硒先用水洗涤除去夹带的游离酸,洗涤液(W1)去现有污水处理站,粗硒进入烘干炉烘干,烘干后粗硒进入碱溶搅拌槽,加入氢氧化钠溶液,在加热条件下进行搅拌。粗硒中的 Pb、Te、Hg等大部分都以硫酸盐和氧化物的形式存在。粗硒经过碱洗可使其中的硫酸盐转化成金属氢氧化物,有利于 Pb、Te、
18、Hg等杂质在热的盐酸氯化钠溶液中溶解。碱洗后的粗硒经过离心过滤,废碱液(W2)去现有污水处理站进行处理,粗硒进入酸溶搅拌槽,加入2%盐酸进行酸溶提纯,通过酸溶将粗硒中的杂质溶解到酸液中。通过离心过滤将固体硒和废酸分离,废酸(W3)去现有污水处理站进行处理。预处理后的,再经过滤、洗涤、烘干得到的硒粉在真空熔炼炉内加热至400的温度下进行一次浇铸。一次浇铸中加入硼砂与金属反应生成难熔的金属氧化物,同时通过硼砂与硒的熔液密度差分离。一次浇铸得到的硒锭再加入硝酸钠与硝酸钾混合物在350的温度下进行二次浇铸,在此过程中硝酸盐和碲反应生成难熔的氧化碲。浇铸得到的硒锭经真空蒸馏得4N精硒,再经区域熔炼得5N
19、精硒,浇铸及精馏过程中产生的废气(G7)经收集后由三级碱液吸收后通过35m排气筒排放。图3-12 精硒加工真空精馏炉图3-13 粗硒制精硒工艺流程2.2.3碲化铜提碲工程通过利用碲的低熔点、高蒸汽压特性与其他金属元素在500左右条件下分离,达到提纯效果(1)碲化铜提取碲工艺流程将碲化铜渣投加到电热硫酸化焙烧炉中,加入98%的浓硫酸进行加热,将温度在300500保持2h,硫酸焙烧的主要目的是将碲或碲化铜转化成碲的氧化物。焙烧过程中产生的烟气(G9)经排气管线排至碱液喷淋吸收塔进行处理。基本反应原理如下:Cu2Te+2H2SO4+2O2=2CuSO4+TeO2+2H2OCu2Se+2H2SO4+2
20、O2=2CuSO4+SeO2+2H2O焙烧后的物料进行水浸脱铜,然后过滤分离,水浸液去提取铜工序,水浸渣进入碱浸工序。水浸渣投加到碱浸搅拌槽中,加入氢氧化钠和水,固液比为1:7,碱浸2h,然后通过离心过滤进行固液分离,碱浸液加入双氧水作为氧化剂氧化2h,然后过滤分离,得到碲酸钠沉淀,氧化后液可返回碱浸工序循环利用。碱浸渣去提铜工序,提铜废液(W5)去厂区现有污水处理站。碲酸钠沉淀投加至酸溶槽中,在酸溶槽中加入稀盐酸、亚硫酸钠将碲酸钠溶解并还原至单质碲,得到粗碲粉,通过离心过滤将固液分离,还原后液返回酸溶工序循环利用。粗碲粉经过熔铸得到碲锭。 (2)粗碲制精碲工艺流程以精碲锭为原料,碲熔点约48
21、8 ,真空条件下400开始挥发,实际生产中一般控制在550 左右,利用蒸馏设备,对碲经一次蒸馏,碲真空蒸馏对多种杂质有明显的分离提纯效果,杂质浓度降至710-6以下。纯态时碲与砷、铋、钠、铅、硒、锌、钙、铝、锑、镉、铁、银、镍、硅、铜等元素在550 下的蒸汽压的比值计算结果表明,在真空蒸馏温度下碲先于铋、钠、铅、钙、铝、锑、铁、银、镍、硅、铜等从固体中挥发进入气相,而这些杂质大部分以液体形式留在熔体中,最终留在坩埚残渣内,达到碲与这些杂质元素分离的目的。蒸汽压很低的杂质元素如Fe、Ag、Ni、Si、Cu降至(0.040.05)10-6;蒸汽压较低的杂质元素如Bi、Na、Pb、Ca、AI、Sb降
22、至(0205)10-6。但是碲中的砷、锌、镉和硒蒸汽压高的杂质元素比碲较容易挥发,大部分进入气相中,严重影响碲的纯度。通过控制冷凝温度,实行分段冷凝,让碲与砷、锌、镉和硒分别在不同的温度区域中冷凝下来,从而达到分离的目的,除(Se)外如As、Zn、Cd等降至110-6以下。碲是低熔点、高蒸汽压元素,真空蒸馏过程易于绝大多数杂质分离。图3-16 碲化铜提碲工艺流程图2.2.4铂钯精矿提铂钯铂钯精矿提取铂钯分为海绵铂制取和海绵钯制取两个过程。1、海绵铂制取 (1)氯化浸出按一定比例先向反应槽加入水和盐酸,加入一定数量的预处理渣,进行酸浆化后,加入定量的氯化钠,蒸汽升温至85反应2h,使金、铂、钯以
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