【正文】 重金屬冶金工廠環(huán)境保護(hù) 冶金工廠 “ 三廢 ” 治理 2021年 3月 1 重金屬冶金工廠環(huán)境保護(hù)工程概論 課程前言 一、循環(huán)經(jīng)濟(jì) 是近年來在西方發(fā)達(dá)國家興起的一種新經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。 “ 循環(huán)經(jīng)濟(jì) ” 一詞是美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家波爾丁在 20世紀(jì) 60年代提出生態(tài)經(jīng)濟(jì)時談到的。 我國目前處于對這一經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的引入階段 , 是我國的一項基本國策。國家高度重視循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 所謂循環(huán)經(jīng)濟(jì)，本質(zhì)上是一種生態(tài)經(jīng)濟(jì)，它要求運(yùn)用生態(tài)學(xué)規(guī)律而不是機(jī)械論規(guī)律來指導(dǎo)人類社會的經(jīng)濟(jì)活動。 1 重金屬冶金工廠環(huán)境保護(hù)工程概論 （ 1）傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì) 傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)是一種由 “ 資源－產(chǎn)品－污染排放 ” 單向流動的線性經(jīng)濟(jì)。 特征：是高開采、低利用、高排放。 在這種經(jīng)濟(jì)中，人們高強(qiáng)度地把地球上的物質(zhì)和能源提取出來，然后又把污染和廢物大量地排放到水系、空氣和土壤中，對資源的利用是粗放的和一次性的，通過把資源持續(xù)不斷地變成為廢物來實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的數(shù)量型增長。 1 重金屬冶金工廠環(huán)境保護(hù)工程概論 （ 2）循環(huán)經(jīng)濟(jì) 與傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)相比，循環(huán)經(jīng)濟(jì)的不同之處在于，循環(huán)經(jīng)濟(jì)倡導(dǎo)的是一種與環(huán)境和諧的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。它要求把經(jīng)濟(jì)活動組織成一個 “ 資源利用－產(chǎn)品－再生資源 ” 的反饋式流程。 特征：是低開采、高利用、低排放的循環(huán)模式。 所有的物質(zhì)和能源要能在這個不斷進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)循環(huán)中得到合理和持久的利用，以把經(jīng)濟(jì)活動對自然環(huán)境的影響降低到盡可能小的程度。 循環(huán)經(jīng)濟(jì)的本質(zhì)是生態(tài)經(jīng)濟(jì)?；A(chǔ)理論：工業(yè)生態(tài)學(xué) 1 重金屬冶金工廠環(huán)境保護(hù)工程概論 二 發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一些領(lǐng)域 發(fā)改委已明確規(guī)定優(yōu)先發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的領(lǐng)域： 統(tǒng)籌規(guī)劃戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源的開采，比如采取（ 1）切實可行的措施防止掠奪性礦產(chǎn)資源的開采。（ 2）推進(jìn)半生和共生礦產(chǎn)資源的綜合利用。（ 3）開發(fā)低品位油氣資源和非常規(guī)油氣資源。（ 4）提高礦產(chǎn)資源的開采和回收利用率。 1 重金屬冶金工廠環(huán)境保護(hù)工程概論 三 發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的根本實質(zhì) 根本兩點：減輕環(huán)境污染；提高資源和能源的利用率。 國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展 “ 十一五規(guī)劃 ” 強(qiáng)調(diào)，進(jìn)一步落實節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)的基本國策，建設(shè)低投入、高產(chǎn)出、低消耗、少排放、能循環(huán)、可持續(xù)的國民體系和資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。 我國有色冶金行業(yè)自身問題存在： 是資源消耗型行業(yè)，目前的特點是：投入多產(chǎn)出少，經(jīng)濟(jì)效益低，技術(shù)進(jìn)步緩慢，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境問題較多。必須實施循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式。 1 重金屬冶金工廠環(huán)境保護(hù)工程概論 四、結(jié)合冶金行業(yè)特征優(yōu)先開展以下幾方面的工作 （ 1）加大污染治理投入，降低 “ 三廢 ” 排放量。 （ 2）改革現(xiàn)有工藝，采取先進(jìn)清潔生產(chǎn)工藝。 （ 3）積極發(fā)展再生有色金屬產(chǎn)業(yè) 冶金三廢：廢氣、廢水、廢渣 具體指排放的固體廢物、煙塵、粉塵、二氧化硫、 含重金屬廢水等有害物。 冶金行業(yè) “ 三廢 ” 雙重性。 “ 三廢 ” 治理與資源化相輔相成。 1.《 中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法 》 2.《 中華人民共和國水污染防治法 》 3.《 中華人民共和國大氣污染防治法 》 4 .《 中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法 》 5.《 中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法 》 6.《 中華人民共和國環(huán)境噪聲污染防治法 》 7.《 建設(shè)項目環(huán)境保護(hù)管理條例 》 8.《 放射環(huán)境管理辦法 》 1 .《 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) 》 2 .《 大氣污染物綜合綜合排放標(biāo)準(zhǔn) 》 污染的主要元素： Pb 、 Cd 、 As 、 Hg 、 S和其他酸性污水。 冶金原料中有毒組分存在的形態(tài)及危害途徑。在原料中以化合物存在。 As 、 Hg 、 S的危害 Pb 、 Cd 的危害 冶金原料中有毒組分在冶金過程中的分布 主要采用火法冶煉技術(shù)， 、鎳：采用造硫熔煉 —吹煉 —精煉。 、銻錫：氧化脫硫焙燒（或熔煉） —還原熔煉。 ：焙燒 —浸出 —凈液 —電解 有毒組分分布規(guī)律見表 12 高溫?zé)煔獾姆蹓m的捕集：冷卻降溫，針對不同粉塵的物理化學(xué)性質(zhì)采取不同類型的方法和設(shè)備進(jìn)行捕集除塵，如沉降室、旋渦收塵器、袋式除塵器、靜電除塵器等。 按粉塵的形成來源分為機(jī)械塵和揮發(fā)塵。 機(jī)械塵：一般大于 10微米 揮發(fā)塵：一般小于 5微米，甚至小于 。 一般含有 SO2和粉塵，含水量相差較大，以精礦干燥的煙氣含水量最高。 一般進(jìn)行降溫處理，對于煙氣量較小又不能制酸的煙氣可冷空氣降溫。 對于大中型工廠的冶煉高溫?zé)煔庖话悴捎糜酂徨仩t回收余熱降至 350度左右送電收塵處理。 350度左右的煙氣直接送電收塵處理。 車間空氣的含塵標(biāo)準(zhǔn)：車間空氣中有害物質(zhì)的最高允許濃度。 冶金過程產(chǎn)生的廢渣 火法冶金過程產(chǎn)生的爐渣 來源：礦石、熔劑和燃料灰分中的造渣成分。 是各種氧化物的共熔體。除了氧化物外，還可能含有其他鹽類，如氟化鈣、氯化鈉、硫酸鹽等，來自原料，有的是作為助溶劑加入的。 冶金過程產(chǎn)生的廢渣 火法冶金 爐渣一般是 CaO、 SiO FeO、 Al2OMgO組成， 重有色金屬火法冶金 重有色金屬火法冶金的爐渣主要為 CaO、SiO FeO三元系組成的共熔體。其含量占爐渣總量的 85%90%。 冶金過程產(chǎn)生的廢渣 有色冶金工廠的爐渣一般為水淬渣，少量為熔渣塊。 水淬渣：設(shè)渣場堆放，不會造成二次污染。 熔渣塊：要進(jìn)行分類處理。采取不同方式堆放。不含有色金屬和砷的熔渣可以和水溶渣一起在水淬渣場堆放，對于含有有色金屬和砷的熔渣必須在庫存內(nèi)堆放。不能有水浸泡，以防止 AsH3造成人身危害。 冶金過程產(chǎn)生的廢渣 濕法冶金工廠的廢渣 濕法廢渣的來源極其中的組分特性 主要是浸出渣和沉淀渣。 浸出渣：含有少量重金屬元素和酸根離子。 沉淀渣：含有重金屬的石膏渣。還可能有砷酸鈣渣（要采取特別的存放措施，以防止堆放后產(chǎn)生砷的二次污染）。 幾種典型的廢渣堆放和無害化處理 濕法煉鋅廠的黃鉀鐵釩渣 含砷渣 冶金過程產(chǎn)生的廢渣 火法冶金的棄渣一般為熔渣，一般可作為鋪路材料，或生產(chǎn)礦渣水泥的添加料。 水淬渣作為造船廠船舶維修時噴砂除銹用的載體。 濕法煉鋅廢渣 三類： （ 1）濕法冶金過程產(chǎn)生的污水 （ 2）硫酸凈化工序的酸性污水 （ 3）火法冶金過程設(shè)備（包括余熱回收系統(tǒng)）冷卻水外排污水 。 生產(chǎn)過程的污水來源： （ 1）浸出 凈液 電積過程泄露的液體（ 2）生產(chǎn)過程的地面沖洗水 （ 3）電解液靜液系統(tǒng)為排除雜質(zhì)固液分離后，濾渣的洗滌水。 硫酸凈化工序的酸性污水 主要來自煙氣凈化洗滌污水（酸性污水，稱為酸泥，含有 As 、 Hg ）和泵類設(shè)備泄漏酸性水。 主要是 冶金爐的水套排污水、余熱鍋爐的排污水、鍋爐軟化制備的排污水，金屬鑄錠或產(chǎn)品熔鑄時的冷卻排水。（包括設(shè)備余熱回收系統(tǒng)）冷卻水 一般有酸性污水和含重金屬離子污水兩種污水處理設(shè)施。 污水處理方法主要有： 酸堿污水 含酚污水 含氟污水 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 煙氣冷卻和余熱回收方式 （ 1）直接冷卻 定義、主要熱交換形式、各自優(yōu)缺點。 （ 2）間接冷卻 定義、主要熱交換形式、各自優(yōu)缺點、冷卻方法 。 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 余熱鍋爐的構(gòu)造 從爐型上分類：鍋殼式余熱鍋爐和水管式余熱鍋爐。 水管式余熱鍋爐特點： 余熱鍋爐的基本組成部分。 氣包、爐管、聯(lián)箱。 自然循環(huán)、強(qiáng)制循環(huán)和自然循環(huán)與強(qiáng)制循環(huán)結(jié)合三種。 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 舉例：自然循環(huán)的循環(huán)原理。 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 10。爐管爆管或泄漏 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 汽化冷卻器 有色冶金爐的冷卻方式已逐步用汽化冷卻代替一般水冷卻。 汽化冷卻器優(yōu)點：四點 汽化冷去能產(chǎn)生蒸汽 節(jié)約大量的工業(yè)用水 汽化冷卻水為軟化水，不易產(chǎn)生水垢，延長設(shè)備使用壽命，有利于生產(chǎn)。 汽化冷卻裝置一般為自然循環(huán)，系統(tǒng)簡單，操作簡單。 汽化冷卻循環(huán)方式與循環(huán)系統(tǒng)的選擇 汽化冷卻循環(huán)方式的選擇 分為 自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán) 。 自然循環(huán)：利用水和汽水混合物兩者的密度不同所造成的位壓頭，克服整個系統(tǒng)的阻力，實現(xiàn)自動連續(xù)的循環(huán)。 強(qiáng)制循環(huán)：利用水泵強(qiáng)制進(jìn)行水循環(huán)。 循環(huán)系統(tǒng)的選擇 原則：操作方便，一般由四種 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 空氣換熱器 特點：是氣 氣換熱器，間接換熱方式。高換熱效率、體積小、造價低、使用壽命長。 一般有色冶金工廠采用：列管式；輻射換熱器；空氣冷卻器。 1列管式換熱器 有一般鋼管和翅片鋼管兩種， 應(yīng)用最多是鋼管換熱器，結(jié)構(gòu)簡單，密封性能好，便于安裝，換熱效率高，適用于將空氣預(yù)熱到250500176。 。 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 鋼管換熱器按形狀不同可分為 直形管、 U形管、S形管以及套管形換熱器。 直形管鋼管換熱器按其結(jié)構(gòu)分為： 殼 管式和煙道式兩種。 殼 管式換熱器：圓筒形外殼， 煙氣在管內(nèi)流動，空氣在管外流動。 煙道式換熱器： 工業(yè)爐換熱器多用煙道式。無外殼預(yù)熱空氣在管內(nèi)流動，煙氣在管外流動。 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 輻射換熱器 熱流體以輻射方式傳熱為主的換熱器。 特點： 熱負(fù)荷高，冷流體加熱溫度高，表面溫度與受熱介質(zhì)加熱溫度之間的差值較小，熱流體流道不易被堵塞等優(yōu)點。 適用于熱流體溫度高于 1000176。 ，冷介質(zhì)加熱溫度高于 600176。 以及熱流體含塵較高的場合，一般被有色熔煉爐煙氣余熱利用多為采用。 缺點： 外形尺寸較大，換熱器出口溫度仍然很高。 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 輻射換熱器通常有兩種形式即： 環(huán)縫式和管組式 。 環(huán)縫式換熱器： 有單面加熱和雙面加熱兩種。 管組式換熱器： 煙氣在直徑較大的內(nèi)筒流動，當(dāng)換熱器冷液體的壓力很高，換熱器內(nèi)筒較大，為提高換熱器的嚴(yán)密性和高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，通常采用許多小直徑的管子代替環(huán)縫通道。 根據(jù)管子排列方式可分為： 直形管、 U形管、 S形管以及套管形換熱器。 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 冶金爐上使用的水套主要指鋼板水套、鋼管水套、鑄銅水套和軋制銅板鉆孔水套。 蛇形鋼管水套 由鋼管彎制蛇形鋼管式水套。 銅水套 一些新型有色冶金爐的熔煉強(qiáng)度和吹煉強(qiáng)度很大，對爐襯的冷卻要求也很高，采用傳熱效果更好且耐腐蝕的銅來制造水冷構(gòu)件。閃速爐、貧化電爐、三菱法煉銅爐等新型冶金爐上廣泛使用。 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 根據(jù)制造方法不同分為：鑄造銅水套和銅板水套 鑄造銅水套 優(yōu)點：（ 1）制造過程簡單；（ 2）可制造形狀復(fù)雜、水路復(fù)雜的水套；（ 3）可以制造換熱面積的水套（ 4）制造水套不需要加工精度高的機(jī)械設(shè)備。目前使用普遍。 缺點 ：導(dǎo)熱系數(shù)低，制造過程控制困難。 銅板水套 具有穩(wěn)定的化學(xué)性能和高的導(dǎo)熱性能，具有高的抗腐蝕性能，使用過程中不會產(chǎn)生裂紋，壽命長 2 高溫?zé)煔獾睦鋮s與余熱利用 汽化冷卻水套 鉛鼓風(fēng)爐爐身、煙化爐爐身使用汽化冷卻。 優(yōu)點： （ 1）汽化冷卻能產(chǎn)生蒸汽 （ 2）汽化冷卻能節(jié)約大量的工業(yè)用水，同時節(jié)約大量冷卻水輸送所消耗的電力。 （ 3）汽化冷卻使用的軟化水，水套不易產(chǎn)生水垢，