循環(huán)經(jīng)濟在金川金川冶煉含銅廢渣廢液循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)化引用2

1、循環(huán)經(jīng)濟在金川-金川冶煉含銅廢渣廢酸循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)化引用田教鋒，王和平 (甘肅金昌，金川集團股份有限公司生產(chǎn)部737100)摘 要：本文介紹了金川集團股份有限公司在冶煉含銅廢渣廢酸循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)化引用方面的做法和經(jīng)驗。實踐表明：冶煉含銅廢渣廢液循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)化引用實現(xiàn)了廢棄物處置“減量化、再利用、資源化”，加強了對金川集團股份有限公司主流程產(chǎn)出的“棄渣廢液”的綜合利用，做到了“吃干榨盡”；實現(xiàn)了廢物的減量化，極大地推進了廢物“零排放”，降低了廢物最終處置量。關(guān)鍵詞：循環(huán)利用；冶煉；廢渣廢酸；產(chǎn)品鏈 1引言20世紀(jì)90年代，循環(huán)經(jīng)濟引起人們的廣泛關(guān)注。1992年聯(lián)合國環(huán)發(fā)大會通過了里約宣言和21世紀(jì)議

2、程，正式提出了走可持續(xù)發(fā)展道路，號召世界各國在促進經(jīng)濟發(fā)展的過程中，不僅要關(guān)注發(fā)展的數(shù)量和速度，更要重視發(fā)展的質(zhì)量和可持續(xù)性。2005年5月22日，國務(wù)院發(fā)布的國務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的若干意見強調(diào)要大力開展資源綜合利用，最大程度實現(xiàn)廢物資源化和再生資源回收利用，大力提高資源綜合回收利用率。2010年7月25日，國家進一步明確了我國“十二五”資源綜合利用重點領(lǐng)域，推出了中國資源綜合利用技術(shù)政策大綱，大綱指出，資源綜合利用是解決可持續(xù)發(fā)展中合理利用資源和防治污染這兩個核心問題的根本途徑，要重點開展黑色、有色、貴金屬和稀有稀土金屬礦產(chǎn)共伴生資源的多元利用、梯級利用和高值利用，發(fā)展非金屬礦產(chǎn)伴生資

3、源的深加工和綜合利用，提高廢棄物資源化水平，重點在排放量大、堆存量大、污染嚴(yán)重的固體廢棄物大宗利用和高附加值利用。2010年7月，國家發(fā)展和改革委員會、科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部、國土資源部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、商務(wù)部組織編寫了中國資源綜合利用技術(shù)政策大綱，明確支持發(fā)展有色金屬工業(yè)“三廢”綜合利用技術(shù)，要求推廣采用爐渣選礦法從冶煉爐渣中回收金屬銅技術(shù)。2. 開展冶煉含銅廢渣廢酸循環(huán)利用的意義金川集團股份有限公司是采、選、冶配套的特大型有色冶金和化工聯(lián)合企業(yè)，是國內(nèi)最大的鎳鈷鉑族金屬生產(chǎn)企業(yè)，也是中國北方最大的銅生產(chǎn)企業(yè)，主要生產(chǎn)鎳、銅、鈷、鉑族貴金屬、有色金屬壓延加工產(chǎn)品、化工產(chǎn)品、有色金屬化學(xué)

4、品等。公司鎳產(chǎn)量居全球第四位、鈷產(chǎn)量居全球第二位，被譽為中國的“鎳都”。金川集團股份有限公司在生產(chǎn)過程中每年都會產(chǎn)出大量的廢渣和廢酸，這些廢渣、廢酸來自冶煉、精煉過程的不同系統(tǒng)，因此成分及其復(fù)雜，各系統(tǒng)產(chǎn)出的冶煉含銅廢渣、廢酸主要有鎳系統(tǒng)造液產(chǎn)出的粗海綿銅、白煙灰綜合利用項目產(chǎn)出的低濃度硫酸銅溶液、銅電解產(chǎn)出的電解老液、鈷系統(tǒng)產(chǎn)出Lix984硫酸銅反萃液液、稀貴系統(tǒng)產(chǎn)出的銀硒分銅液、銅熔煉車間產(chǎn)出的濕法收塵液，合計5000噸銅量左右。表1為以上這些物料年產(chǎn)出量，表2為以上這些物料的典型成分。表1 金川集團股份有限公司各系統(tǒng)產(chǎn)出的含銅物料年產(chǎn)出量海綿銅銀硒分銅液濕法收塵液白煙灰硫酸銅液鈷系統(tǒng)硫酸

5、銅液電積殘液銅電解液實物量/t或m3540011250125004000054001200010000銅/t2700350550960216120400鎳/t460260/100硫酸/t/18002100/82614401400從表1可以看出金川集團股份有限公司每年產(chǎn)出的冶煉含銅廢渣和廢酸不僅種類多，而且廢渣的實物量和廢酸的體積十分龐大，因此必須尋找一種經(jīng)濟、合理的處理工藝對這些冶煉含銅廢渣和廢酸進行綜合的回收和利用，以解決大量資金占用問題和這些廢渣廢酸堆存對環(huán)境造成的污染等問題。表2 典型成分名稱成分%CuNiFePbAsSClH2SO4Ag海綿銅5030.060.020.45-102.3銀

6、硒分銅液25-3530-400.112-1535濕法收塵液37-491.730.0270.2149.64白煙灰硫酸銅液28.420.0040.0050.0120Lix984反萃液35-45160-180銅電解液5030.630.0151.50.5-2120-140從表2可以看出：金川集團股份有限公司冶煉產(chǎn)出的含銅廢渣和廢酸成分及其復(fù)雜，幾乎含有常見的各種雜質(zhì)元素，而且酸的含量范圍很大，有的廢酸硫酸含量僅20g/L左右，有的廢酸硫酸含量達到了180g/L左右，有的廢酸雜質(zhì)含量較低，有的廢酸不僅雜質(zhì)種類多且雜質(zhì)含量高。因此，這部分廢酸的綜合利用難度很大，既要考慮酸的平衡問題，又要考慮溶液的體積平衡

7、問題，而且必須尋找一種最經(jīng)濟、合理的廢酸處理和循環(huán)利用工藝，以達到最大化節(jié)約資源和降低生產(chǎn)運行成本的目的，實現(xiàn)國家關(guān)于廢棄物處置“減量化、再利用、資源化”的原則，加強對金川集團股份有限公司主流程產(chǎn)出的“棄渣廢液”的綜合利用；實現(xiàn)廢物減量化，推進廢物“零排放”，降低廢物最終處置量。3.金川冶煉含銅廢渣廢酸循環(huán)利用實踐循環(huán)經(jīng)濟遵循的是“資源-生產(chǎn)-消費-再生資源”的閉環(huán)過程，物質(zhì)和能量在經(jīng)濟循環(huán)中得到持續(xù)利用，從而使經(jīng)濟活動對自然環(huán)境的破壞降到最小。其目的是通過資源高效和循環(huán)利用，實現(xiàn)污染的低排放甚至零排放，保護環(huán)境，實現(xiàn)社會、經(jīng)濟與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。從2004年開始，金川集團股份有限公司以資源綜

8、合利用為出發(fā)點，就如何綜合、經(jīng)濟地處理金川集團股份有限公司在生產(chǎn)過程中產(chǎn)出的各種冶煉含銅廢渣和廢酸，有效回收這些“廢渣棄液”中的銅、鎳等有價金屬，同時合理平衡各種含銅高廢酸中的硫酸開展技術(shù)攻關(guān)，并于2008年建成了以海綿銅及各種含銅廢酸廢液為原料年產(chǎn)20000噸硫酸銅和1000噸鎳量硫酸鎳溶液的生產(chǎn)線。3.1冶煉含銅廢渣廢酸處理工藝金川集團股份有限公司冶煉含銅廢渣廢酸處理的工藝路線為：以鎳電解系統(tǒng)產(chǎn)出的海綿銅為原料，以各種含銅、含鎳廢酸為浸出前液，在高效溶銅設(shè)備中進行冶煉固體含銅廢渣的浸出；浸出后液過濾后，通過調(diào)整PH值，在濾液中加入氧化劑進行氧化中和反應(yīng)生成砷酸鐵、砷酸鈣沉淀，同時除去溶液中

9、的鐵、砷等雜質(zhì)；過濾液經(jīng)調(diào)PH和銅離子濃度后進入P204和N902萃取系統(tǒng)進行溶劑萃取除雜、銅鎳分離，將溶液中的雜質(zhì)轉(zhuǎn)入到萃余液或洗鐵酸中，達到深度凈化和提純?nèi)芤旱哪康模坏玫降募儍舴摧鸵航?jīng)除油系統(tǒng)除油后進入精密過濾器再次深度過濾；過濾后液進入高效蒸發(fā)系統(tǒng)蒸發(fā)濃縮到一定的比重后，放入結(jié)晶機冷卻結(jié)晶，再經(jīng)離心、干燥包裝得到高品質(zhì)硫酸銅；P204萃取過程產(chǎn)出的低濃度硫酸鎳萃余液通過鎳皂法富集后生產(chǎn)硫酸鎳溶液。工藝流程示意如下：3.2工藝的特點（1）利用高效溶銅設(shè)備進行海綿銅的浸出，通過溶液高速向反應(yīng)器噴射形成負(fù)壓，使吸入的空氣與溶液混合反應(yīng)，達到微泡溶銅的目的；利用自熱反應(yīng)熱維持反應(yīng)所需要的熱能；通

10、過控制反應(yīng)溫度和氧氣溶解之間的平衡關(guān)系，實現(xiàn)了低溫、無外加氧化劑、無需熱源條件下海綿銅的連續(xù)浸出，具有浸出率、浸出效率高和節(jié)約能源、節(jié)約材料的優(yōu)點。采用高效溶銅器較好的解決海綿銅的浸出問題，而且可以循環(huán)利用各種廢酸，解決各種冶煉廢酸的處理和平衡問題；采用該技術(shù)和設(shè)備可以很好的實現(xiàn)各種冶煉含銅廢渣、廢酸在無外加熱源、無外加催化劑等條件的連續(xù)浸出，可以節(jié)約大量的蒸汽消耗，而且整個運行過程沒有廢氣和廢液的產(chǎn)生；采用該工藝處理冶煉含銅廢渣產(chǎn)出的硫酸銅液，銅高酸低，易與后工序銜接；采用該浸出設(shè)備和工藝可以有效利用各種廢酸為浸出前液，實現(xiàn)了工業(yè)廢酸的循環(huán)利用；產(chǎn)出的浸出渣可返回到銅火法工序進行處理，過程無

11、污染，符合循環(huán)經(jīng)濟、節(jié)能減排的要求。表3為海綿銅溶銅浸出技術(shù)條件及主要指標(biāo)。表3 海綿銅溶銅浸出技術(shù)指標(biāo)過程溫度海綿銅加入速度前液酸度終點酸度溶銅量可溶銅浸出率80-82200kg/h140-180g/l20-35g/l90kg/h99%（2）采用化學(xué)沉淀除雜方法，以砷酸鐵、砷酸鈣形式同時除去了溶液中的砷、鐵、鈣等雜質(zhì)元素，保證產(chǎn)品雜質(zhì)元素含量能夠達到HG/T3592-1999標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)等品指標(biāo)。表4為溶銅浸出后液化學(xué)沉淀法除雜后各項指標(biāo)對比。表4 溶銅浸出后液化學(xué)沉淀法除雜后各項指標(biāo)對比序號溶銅浸出液（g/L)除砷后液（g/L)除砷渣（%)銅直收率%硫酸銅產(chǎn)品含砷（%）CuFeAsCuFeAs

12、CuFeAs177.60.920.9077.020.0770.008710.08.708.4598.40.00043272.90.980.7871.840.0420.009415.57.538.097.30.00048（3）采用P204和N902聯(lián)合萃取技術(shù)，實現(xiàn)了主金屬與雜質(zhì)元素鎂、鉛、鐵的分離，同時實現(xiàn)了銅、鎳的徹底分離，既保證了產(chǎn)品質(zhì)量，又提高了銅、鎳的回收率。（4）采用鎳皂富集法實現(xiàn)了低濃度硫酸鎳溶液的處理問題，不僅運行成本低，而且全流程無廢渣和廢氣產(chǎn)生，實現(xiàn)了真正的清潔文明生產(chǎn)。（5）通過對工藝流程優(yōu)化設(shè)計，對工業(yè)廢水進行了循環(huán)利用，節(jié)約了新水的消耗。以各種冶煉含銅廢渣和廢酸為原料生

13、產(chǎn)硫酸銅和硫酸鎳溶液不僅提高了公司資源綜合利用水平，為公司創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益，解決了公司冶煉過程產(chǎn)出的各種銅雜料和含酸廢液的開路問題，而且可以解決公司冶煉過程產(chǎn)出的各種廢渣廢酸堆存引起的環(huán)境污染等問題，為公司可持續(xù)發(fā)展提供了強有力的支撐和保證，同時為整個行業(yè)處理冶煉廢渣廢酸起到了參考和借鑒作用。4.冶煉含銅廢渣廢酸循環(huán)利用效果開展冶煉含銅廢渣廢酸循環(huán)利用，不僅綜合利用和回收了銅、鎳等有價金屬，延伸了公司產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈，提高了公司的綜合經(jīng)濟效益，而且實現(xiàn)了主流程有害雜質(zhì)的開路，減少雜質(zhì)在主流程的循環(huán)和富集，同時也為冶煉行業(yè)處理各種廢渣和廢酸提供了設(shè)計依據(jù)。通過產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)業(yè)化實踐證明，該項目是節(jié)能、環(huán)

14、保的，對周圍環(huán)境沒有造成污染，對地方經(jīng)濟的發(fā)展和環(huán)保事業(yè)都將起到積極的推動作用。表5 冶煉含銅廢渣廢酸循環(huán)利用效果回收冶煉廢渣量t/a回收廢酸m3/a節(jié)約新水m3/a節(jié)約蒸汽t/a50005000012-15萬20萬（1）項目以金川集團股份有限公司生產(chǎn)過程產(chǎn)出的各種冶煉含銅廢渣廢酸和廢酸為原料進行生產(chǎn)，每年可以解決50000m3廢酸(7500噸酸量)和5000噸左右冶煉廢棄物的處理問題，同時可以節(jié)約50000m3自來水和7500噸硫酸的消耗，可以解決金川集團股份有限公司鎳銅鈷生產(chǎn)工序產(chǎn)出的各種復(fù)雜冶煉含銅廢渣、廢酸，包括粗海綿銅、銅系統(tǒng)產(chǎn)出的粗硫酸銅（或電解老液）、鈷系統(tǒng)產(chǎn)出Lix984除銅硫

15、酸銅液、銀硒分銅液、銅熔煉車間濕法收塵液、白煙灰項目產(chǎn)出的低濃度硫酸銅溶液。因此本項目不僅可以降低生產(chǎn)成本又可以綜合循環(huán)利用公司的各種廢渣、廢酸，實現(xiàn)了廢棄物的減量化、資源化，從而緩解了公司的環(huán)保壓力，因此項目有一定的經(jīng)濟效益和巨大的社會效益，且有利于保護環(huán)境，符合國家循環(huán)經(jīng)濟和節(jié)能減排政策。（2）項目萬元產(chǎn)值能耗折合成標(biāo)煤為0.32t/ 萬元，低于國務(wù)院關(guān)于加強節(jié)能工作的決議和甘肅省政府“加強節(jié)能工作的意見”中對萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗標(biāo)準(zhǔn)。（3）項目在節(jié)約蒸汽方面一是利用高效溶銅設(shè)備和自熱反應(yīng)實現(xiàn)海綿銅在低溫、無需熱源條件下的連續(xù)浸出，全年可節(jié)約蒸汽約20萬噸。（4）在節(jié)約用水方面：一是將硫酸

16、銅蒸發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)出的冷凝水，每天約為250m3，返回浸出系統(tǒng)稀釋料液和配制調(diào)整浸出前液。全年可節(jié)約新水用量8.5萬m3；三是對兩套純水制備系統(tǒng)產(chǎn)出的濃水進行集中后回用至結(jié)晶機冷卻系統(tǒng)和廠內(nèi)衛(wèi)生間沖廁。通過上述工藝的調(diào)整，每天減少新水用量320400m3，全年可節(jié)約新水用量1215萬m3。5.金川冶煉含銅廢渣廢液循環(huán)利用的經(jīng)驗(1)充分發(fā)揮資源優(yōu)勢，實現(xiàn)資源的再利用和再循環(huán)。充分利用生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種雜料，在原料選取上包括了生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種廢渣廢酸可循環(huán)利用資源，降低企業(yè)成本的同時有效延長了產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈，逐步實現(xiàn)廢物“減量化”排放。 (2)建立物流封閉循環(huán)，實行清潔生產(chǎn)。產(chǎn)品生產(chǎn)階段，在考慮經(jīng)

17、濟性的同時注重對生態(tài)環(huán)境的保護，利用少廢無廢工藝和高效的設(shè)備，簡便、可靠的操作和控制以及合理、完善的管理，將冶煉產(chǎn)生的廢渣廢液等資源充分整合，循環(huán)利用，實現(xiàn)廢物回收利用。 (3)注重技術(shù)創(chuàng)新，重視人才培養(yǎng)。在冶煉含銅廢渣廢液產(chǎn)業(yè)化研究過程中，通過聯(lián)合攻關(guān)和自主創(chuàng)新，先后開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高效溶銅設(shè)備和鎳皂法富集低濃度硫酸鎳溶液工藝。同時也培養(yǎng)了一支高素質(zhì)的技人員隊伍，確保了整個資源循環(huán)的各個環(huán)節(jié)達到最佳負(fù)荷。6.結(jié)論冶煉含銅廢渣廢液循環(huán)利用項目符合國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策，屬于國家鼓勵類產(chǎn)業(yè)高效萃取設(shè)備和工藝技術(shù)開發(fā)、用清潔生產(chǎn)技術(shù)建設(shè)和改造無機化工生產(chǎn)裝置、再生資源回收利用產(chǎn)業(yè)化。該項目較好地解決了金川集團股份有限公司在生產(chǎn)過程中各種冶煉廢渣廢酸的處理和開路問題，保護了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，為國內(nèi)處理各種冶煉含銅廢渣廢酸提供借鑒和參考，推動全國資源綜合利用水平的提高和循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。該項目選擇了一種經(jīng)濟、合理的處理、循環(huán)利用冶煉含銅廢渣和廢酸工藝，達到了最大化節(jié)約資源和降低生產(chǎn)運行成本的目的，實現(xiàn)國家關(guān)于廢棄物處置