7-再生铜行业清洁生产评价指标体系编制说明(征求意见稿).doc
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1、再生铜行业清洁生产评价指标体系(征求意见稿)编制说明再生铜行业清洁生产评价指标体系编制组2017年8月目 录1 项目背景11.1 项目来源11.2 编制过程12 行业发展现状、存在的问题和评价指标体系编制意义22.1 再生铜行业发展现状22.1.1 再生铜行业发展状况22.1.2 生产工艺42.2 再生铜行业清洁生产存在的问题72.3 评价指标体系编制意义83 适用范围84 编制依据和参考资料84.1 编制依据84.2 参考资料95 编制步骤105.1 了解基本情况105.2 实地调研116 指标的选取和确定116.1 选取原则116.2 指标体系的主要内容126.3 指标的确定126.3.1
2、 生产工艺与装备指标136.3.2 资源和能源消耗指标156.3.3 资源综合利用指标166.3.4 产品质量指标176.3.5 污染物产生指标(末端处理前)176.3.6 环境管理要求226.3.7 采样和监测227 评价指标体系实施的可行性231 项目背景1.1 项目来源有色金属是国民经济的重要基础原材料产业,在经济建设、国防建设和社会发展中发挥着重要作用。再生金属循环利用是解决资源短缺的有效途径,再生金属行业已成为我国有色金属工业的重要组成部分。2006年2月国务院发布的国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)中将环境领域的综合治污与废物循环利用列入了优先主题的范畴。20
3、11年1月24日,工业和信息化部、科学技术部、财政部印发了关于再生有色金属产业发展推进计划的文件,指出了我国废旧有色金属回收、拆解及利用环节标准规范较为薄弱,政策法规体系不完善等内容。清洁生产评价指标体系制(修)订计划(第一批)(2014年16号公告)公布以来,相关工作进展顺利,计划任务基本完成。为加快清洁生产评价指标体系修编整合工作,指导重点行业推行清洁生产,经公开征求编制建议并筛选,国家发展改革委员会同环境保护部、工业和信息化部研究制定了清洁生产评价指标体系制(修)订计划(第二批)(2016年8号公告)。其中,再生有色金属行业的再生铜行业清洁生产评价指标体系的编制由中国环境科学研究院、环境
4、保护部环境保护对外合作中心、中国有色金属工业协会再生金属分会承担。1.2 编制过程为贯彻落实中华人民共和国清洁生产促进法,推动清洁生产工作,2006年国家发展改革委提出并组织编制了工业清洁生产评价指标体系编制通则(GB/T 20106)。根据该通则的提纲和已公布的环境标准以及大量的文献调研和现场调查,环境保护部环境保护对外合作中心、中国有色金属工业协会再生金属分会对再生铜行业清洁生产标准体系进行了编制。2012年,由中国环境科学研究院牵头,清华大学,湖南有色金属研究院、北京矿冶研究总院、中国资源综合利用协会共同承担了“再生金属行业重金属污染评价与防控技术研究”项目。2016年,环境保护部对外合
5、作中心牵头,中国环境科学研究院共同承担了“再生铜冶炼行业无意产生类持久性有机污染物减排示范项目”(国际履约项目)。在项目的支撑下,编制单位已对国内外再生铜冶炼行业做了大量的文献调研。2016年12月编制组完成“再生铜行业清洁生产评价指标体系”开题稿。2017年3月通过专家评审,修改后准备全国征求意见。2 行业发展现状、存在的问题和评价指标体系编制意义2.1 再生铜行业发展现状2.1.1 再生铜行业发展状况铜是人类使用最早的金属之一,铜为五金之一,密度 8.92 g/cm3,熔点1083.4,沸点2567,具有紫红色金属光泽,其优异的延展性、导热性和导电性在电子、电气工业以及交通领域中应用广泛;
6、其独特的金属特性和易加工性在军工行业无可替代,尤其是炮弹包壳和子弹壳用铜做最合适。我国基础铜矿储量在 3000 万吨左右,主要分布在西南、西藏西冈底斯成矿带、秦祁昆成矿带、长江中下游、东南沿海以及辽吉黑东部。其中云南、江西、西藏铜矿含量占全国50%以上。我国基础铜矿储量匮乏,无法满足市场对铜的需求,大部分铜精矿、废杂铜仍需依靠进口,2015年进口含铜废料365.86万吨,同比下降5.5%。图1 2002-2015年我国再生铜行业产量分布图2015年我国再生铜产量为290万吨,约占世界再生铜总产量的33.7%,比2014年降低1.69%。其中,再生精铜220万吨,直接利用量70万吨。我国是世界上
7、再生铜产量最大的国家,其次是日本、美国、意大利、德国。图1为2002-2015年我国再生铜行业产量分布图。我国再生铜产量以年均6%左右的速度呈递增趋势,其中再生精炼铜产量呈上升趋势,而废铜直接利用量呈下降趋势。随着产业转型升级、优化调整,预计未来废铜直接利用比例会逐渐提升。目前,我国再生铜工业产品产量增长趋于平稳,下游需求略显疲惫。因美元走强,国际铜价下跌,废铜市场货源紧缺成常态,下游加工行业开始倾向采用电解铜作为生产原料。市场环境的改变,是对再生铜行业的冲击,也为再生铜行业的产业集中和行业优化提供了条件。我国年利用废铜在5000吨以下的小厂在2000家左右。据不完全统计,截止2015年底,通
8、过铜冶炼行业规范条件的17家再生铜企业,除去广西有色再生金属有限公司,其它16家再生铜企业产能合计约为334.1万,开工率不到80%,主要分布在浙江、山东、江西及江苏等地。目前,我国再生铜主要采用固定式反射炉处理,反射炉的规模从50 350吨不等,此外还有回转阳极炉、倾动炉。反射炉的优点是工艺成熟、投资省,缺点是热利用率和生产效率低,工人劳动强度大,黑烟污染严重,对环境的危害大。如果要得到高品质的铜杆,需将废杂铜精炼成阳极铜,然后电解成阴极铜再进行加工。该工艺流程由于增加了电解工序,生产周期长,同时增加了能耗和成本。针对有些行业并不需要高品质的铜材,用一些高品位的废杂铜直接生产相应品质的铜制品
9、其经济性非常突出。但由于这些工厂在精炼时对杂质的脱除以及加工过程控制不好,仅能生产低品质的铜制品。2011年,工业和信息化部、科学技术部、财政部印发再生有色金属产业发展推进计划,再生铜产业发展目标是,到2015年,再生铜占当年铜产量的比例是40左右;形成一批年产10万吨以上规模化的再生铜企业;产业技术装备水平明显提高,机械化拆解预处理技术普遍应用,分级利用水平进一步提升,再生铜新型强化熔炼炉向设施完整化和配套化方向发展。再生铜熔炼(杂铜-阴极铜)能耗低于290千克标煤/吨,再生铜熔炼金属回收率达到96%以上。该“推进计划”促进了我国废杂铜回收、利用产业的发展,形成了以珠江三角洲地区拆解、分类、
10、销售杂铜原料并生产再生铜,长江三角洲地区用废杂铜生产铜材或铜制品,环渤海地区利用废杂铜生产电线电缆的布局。全国绝大部分的铜加工企业分布在这三个地区,每年回收利用了全国75 %的废杂铜。这三个地区的再生铜产业具有各自的特色:珠江三角洲地区主要是进口废料进行拆解、分类、销售废铜原料;长江三角洲地区以浙江为代表,利用废铜生产铜材及黄铜制品;环渤海地区主要是以天津为主,有超过200家企业利用废铜生产电线电缆。在废铜利用方式上,可分为直接利用与间接利用两种。其中,大约1/3的废杂铜以精铜的形式返回市场,即经过阳极炉熔炼之后生产电解铜,也是通常所称的再生精铜;另外2/3的废杂铜直接使用,生产成铜材或铜合金
11、产品。2.1.2 生产工艺再生铜行业生产工艺包含废铜原料选取、火法熔炼和电解精炼3个工序。我国再生铜生产工艺见图2。图2 我国再生铜生产工艺2.1.2.1 废铜原料的选取废铜原料选取来自于废杂铜的分选工艺,而废杂铜的分选工艺属于废金属回收拆解行业。在废金属回收拆解行业中,将废铜制品、废电线、电缆、废电机、废五金电器等废铜原料分选出废纯铜、废铜合金、混合废铜、塑料、橡胶、废铝、废铁等。该行业按市场需求将塑料、橡胶、废铁、废铝、废铜出售。1、废杂铜分类铜冶炼(原生铜和再生铜行业)和加工行业中所称谓的废铜,可分为新废铜和旧废铜二类:(1)新废铜。铜冶炼或加工过程产生的废铜,如不合格的阳极、阴极、残极
12、,铜加工过程的边角料等,常返回阳极炉重新铸成阳极板,用于电解精炼;如浮渣、炉渣、粉料或其它品位低的含铜废料,常返回熔炼炉提高品位,再精炼铸成阳极板。(3)旧废铜。旧废铜是指达到使用期限、丧失使用价值,或被放弃使用的废铜。如废铜电线、废电缆、废紫铜、废黄铜、白铜、铜箔等高品位废铜,以及报废汽车、电子器件或其他器件中的铜。旧废铜按铜含量可分为:1)1号废铜。这种废铜中铜的最低含量是99 %,最小直径或厚度为1.6 mm,包括电缆线,重废铜(削剪屑、冲孔屑、公共汽车杆)和线结节。2)2号废铜。这种废铜中铜的最低含量是96 %,包括电线、重废铜或线结节。3)低铜。这种废铜最低含铜量为92 %,其组成以
13、纯铜为主,纯铜表面被油漆或是涂层覆盖(排水管,水口)或早已被严重氧化,其中通常包含了少量的铜合金。4)废黄铜制品及其他铜制品。包括各种成分的混合合金废铜,其最低含铜量为 60 %。一般的,旧废铜就是铜冶炼行业所称谓的废杂铜。废杂铜(旧废铜)是再生铜行业的主要原料来源。在单位产品废杂铜原料消耗量上,再生铜行业与原生铜行业是有本质区别的。由于废杂铜中的杂质影响着废杂铜是否可以直接加工利用,所以再生铜行业对原料的筛选是整个废铜回收工艺过程的关键部分。2、废杂铜预处理方法目前,在预处理技术上,导线剥皮机、铜米机、破碎机等应用较多,已经实现半机械化。但是,废电机、废五金、混合废铜等仍然需要手工拆解。实际
14、应用中,废杂铜预处理方法主要有2种:(1)机械分离法。1)滚筒式剥皮机加工法,该法适合处理粗细基本一致的电线。可综合回收废电线电缆中的铜和塑料,综合利用水平较高;产出的铜屑基本不含塑料,减少了熔炼时塑料对大气的污染;工艺简单,易于机械化和自动化;过程耗电较高,刀片磨损较快。2)剖割式剥皮机加工法。该法适合处理粗大的电缆和电线。(2)热分解法,即烧掉绝缘层后得到铜线,该方法易产生二噁英类物质。再生铜行业选取纯净的金属态废铜,不包括绝缘层,如带皮的电线缆等;对漆包线等除漆需要焚烧的,须采用烟气治理设施完善的环保型焚烧炉废纯铜直接熔炼成铜锭;废铜合金直接熔炼成铜合金锭;混合废铜通过火法熔炼提高铜品位
15、,然后铸成阳极板。最后,阳极板通过电解工艺生产出阴极铜。2.1.2.2熔炼工序熔炼工序是去除杂质,提高铜品位的过程。废杂铜经过拆解、分类后分别进入冶炼或加工行业。因含铜物料的铜品位不同,使铜冶炼工艺分为。 一段法主要针对高品位的铜料,一般指含铜 90% 以上,可直接采用火法精炼制成铜合金或阳极铜。 二段法主要针对品位较低的铜料,一般为含铜在 90%以下的,需通过吹炼将铜品位提高到90% 以上,再精炼铸成阳极铜。再生铜行业的熔炼工艺取决于原料的自身性质。对于高品位的废杂铜(废纯铜、废纯铜合金),不用熔炼直接可以加工成铜杆或其它铜材;对于低品位的废杂铜主要采用一段法或二段法的方式熔炼铸成阳极铜,炉
16、型采用反射炉、回转炉和倾动炉。改进型反射炉是国内大多数工厂采用炉型,工艺非常成熟,投资少,处理能力大。但是,自动化能力低,人工扒渣,热能利用率低。 回转式阳极炉机械自动化程度高,操作方便,相比固定式反射炉更加有利于热能的利用。阳极炉越来越朝着大型化发展,江铜集团贵溪冶炼厂和云南铜业公司均采用350吨阳极炉,安徽金隆公司采用300吨阳极炉。 倾动炉是比较先进的再生铜熔炼炉型。国内部分大型铜冶炼厂通过吸收引进国外的专利技术,同时积极自主研发更先进的工艺设备。中国瑞林工程技术有限公司开发的 倾动炉工艺(处理能力100270 吨/台)和精炼摇炉(处理能力350吨/台),提高了生产效率,达到了节能减排的
17、效果。我国再生铜行业没有三段法熔炼工艺,这是由原料的铜含量决定的。采用三段法工艺的铜冶炼企业就原料的选取而言属于原生铜行业。原生铜企业也回收并利用废杂铜和含铜废料。在熔炼工序中,大部分原生铜企业除主要加入铜精矿以外,还加入低品位废杂铜和含铜废料作为配料,既节能、降耗、减排,又能提高产量。原生铜企业也会在阳极炉中加入高品位的废杂铜,直接精炼成阳极铜。再生铜企业所用原料铜品位较高,因此熔炼工序去除的杂质种类要少于原生铜行业熔炼工序去除的杂质种类。再生铜精炼工序主要去除杂质是主要包括铅、锡、镍、铁、锌等,其中,铁、锡、铅在火法熔炼中容易造渣后去除,镍需要在电解、净化工艺中才能回收。再生铜行业的熔炼工
18、序主要包括氧化反应过程和还原反应过程。熔炼炉中加入废杂铜,温度通常设定在11501250范围,先向铜熔体中通入空气或氧气,使铜熔体中的杂质与空气或氧发生氧化反应,形成不同的金属氧化物,同时加入溶剂(如石英、石灰石)与杂质的金属氧化物反应造渣,然后用还原剂(煤粉)将熔解在铜中的氧除去。精炼时,由于铜液中大多数杂质对氧的亲合力都大于铜对氧的亲合力,且多数杂质氧化物在铜水中的溶解度很小,进入到铜熔体中的氧便优先将杂质氧化除去。目前,国内主流的废杂铜熔炼工艺主要经过氧化扒渣还原三个阶段,熔炼的过程是除去废杂铜中多余杂质,提纯铜获得阳极铜的过程。熔炼完成后,阳极炉可以直接连铸和连轧,采用各种深加工工序生
19、产出各种铜产品,如铜棒、铜带或其他铜材。2.1.2.3电解工序铜冶炼(再生铜和原生铜)行业电解工艺相似。火法精炼只能获得是含铜99.0%99.6的铜。由于其纯度低,不能满足一些客户的需求,因此一些再生铜企业还需要经过电解精炼除去火法精炼中难以去除的杂质。将精炼铜铸成阳极,将纯铜薄片作为阴极,把阴、阳极放在电解槽中,用硫酸和硫酸铜水溶液作为电解液,在直流电的作用下,阳极上铜溶解下来,进入溶液,而溶液中的铜在阴极上析出。电解精炼使阴极上析出的金属铜纯度很高,称为阴极铜或电解铜。在此过程中,如果阳极上的金属杂质(如铅、铁、锡、镍、钴)比铜电位负,则进入溶液,且不能在阴极上析出,只能留在电解液中;如果
20、阳极上的金属杂质(如银、金、铂族元素)比铜电位正,则不溶于电解液,将沉于槽底为阳极泥;如果杂质(砷、锑、铋)电位为负且接近铜,在电解过程中由于浓度较低,一般大部分水解成固态氧化物进入阳极泥,一小部分则在电解液中积累。但当电解液中如Sb含量大于0.6g/L以后,极易形成飘浮阳极泥,附着在阴极上,并使阴极上长出粒子,所以电解液中砷、锑、铋杂质含量应该分别小于3.5g/L、0.6g/L和0.5g/L。为了使电解铜电析面光滑、结晶致密,电解过程中还需要加入胶、硫脲、盐酸等添加剂。2.2 再生铜行业清洁生产存在的问题当前,尽管我国再生铜行业产能有所提高、设备工艺有所改进,但仍然存在高耗能、高污染和实际产
21、能低的问题。主要存在的问题有:(1)标准、政策体系不完善,产业不集中。目前我国还没有再生铜行业的清洁生产标准,不利于形成公平的行业竞争环境,更不利于行业优化升级。高能耗、高污染、低产出特点长期存在。本该淘汰的再生铜企业由于清洁生产标准的缺失和环境排放标准的不完善,仍然继续高耗能高污染的生产。据不完全统计,截止2015年底,通过铜冶炼行业规范条件的17家再生铜企业,除去广西有色再生金属有限公司,其它16家再生铜企业产能合计约为334.1万,实际产能不到80%。(2)环保设施有待提高。再生铜企业,以废杂铜为原料,利用鼓风炉、反射炉等简单的熔炼工艺进行熔炼生产再生铜,容易产生烟尘、二氧化硫、氮氧化物
22、、二噁英等污染物以及含重金属的污水,因此对环境能造成严重污染。而且,在预处理阶段,采用机械分离法易产生噪音和粉尘,采用热分解法直接烧掉废铜电线、电缆的绝缘层和毛细线,伴随着二噁英的产生。因此,改进相应的脱硫、脱硝、除尘、污水处理等环保设施是再生铜行业所面临的问题。(3)技术装备水平落后。随着国家环境保护的要求越来越高,再生铜企业综合能耗、生产设备、企业管理、污染物排放、资源回收利用率、污染物处理等关键指标的现状均需要改进。我国再生铜企业的工艺和设备水平包括预处理、熔炼技术等与发达国家再生铜企业有较大差距。(4)废杂铜回收市场有待规范。国内废杂铜市场秩序极不规范,铜冶炼企业多头进口原料,使原料市
23、场上进口废杂铜竞争激烈,而国内的废杂铜回收供销市场却受到了很大的打击,这严重影响了国内废杂铜的回收利用。2.3 评价指标体系编制意义再生铜行业清洁生产评价指标体系的编制,将推动我国再生铜行业清洁生产工作的全面实施和发展,为清洁生产提供标准化的依据,有利于促进再生铜行业优化和升级。该评价指标体系也为企业开展清洁生产工作提供技术支持和目标向导,为企业清洁生产审核、清洁生产潜力评估、清洁生产绩效公告及环境影响评价、排污许可等相关清洁生产管理和环境管理制度的实施提供了依据。3 适用范围本指标体系规定了再生铜清洁生产的一般要求。本指标体系将清洁生产指标分为六类,即生产工艺与装备要求、资源和能源消耗指标、
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