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铜冶炼生产废水的综合利用

文档作者：张洪常李鹏张均杰文档来源：烟台鹏晖铜业有限公司		点击数：	更新时间： 2020年12月03日
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· 40- 中国有色冶4k'- A卷生产实践篇·综合利用与环保
铜冶炼生产废水的综合利用
张洪常，李 鹏，张均杰
(烟台鹏晖铜业有限公司，山东烟台264002)
[摘要】 烟台鹏晖铜业有限公司是以铜精矿为主要生产原料的铜冶炼企业，主要产品有电解铜、硫
酸、黄金、白银，生产工序有冶炼、制酸、制氧、电解、综合回收等，生产过程中产生的酸性废水经过处理后
进行循环利用，达到了节能减排的目的。
【关键词] 铜冶炼；酸性废水；循环利用；零排放
【中图分类号】TF81 1 [文献标识码] B 【文章编号】1672-6103(2010)04—0040—03
烟台鹏晖铜业有限公司是以铜精矿为生产原料
的铜冶炼企业，生产规模为电铜120 kt／a。生产工序
有冶炼、制酸、制氧、电解、综合回收等，主要产品为
电铜、金、银、硫酸。铜冶炼各个工序都有废水产生，
尤其在制酸、电解、综合回收工序会产生大量酸性废
水。废水的处理经历了四个阶段：第一阶段是七十
年代建厂初期废水直接排放；第二阶段废水经过简
单处理后排放；第三阶段废水经过复杂处理后达标
排放；第四阶段就是目前生产过程中产生的酸性废
水经过深度处理后循环使用，达到生产废水零排
放。随着环保要求和环保意识的增强，企业对废水
的处理从被动到主动，特别是生产工艺的不断改进
和完善为废水的循环利用提供了技术保证。鹏晖铜
业公司对废水的再利用也是在各工序生产工艺改进
的基础上完成的，公司于2007年9月关闭了密闭鼓
风炉，改为富氧侧吹熔池熔炼炉，对硫酸生产中产生
的酸性污水处理工艺进行了改造，实现了制酸污水
的零排放，达到了节能减排的目的，提高了环境效益
和经济效益。
1 改造前水系统状况
1．1 厂区生产用水概况
根据水质、水量、水温的要求，每个需冷却的设
备均有独立的或共用的循环水系统，所有的设备冷
却水经过冷却塔降温后循环使用。循环水在使用过
[作者简介] 张洪常(197O一)，男，山东烟台人，冶金高级工程师，主
要从事铜冶炼生产技术管理工作。
[收稿日期] 2010—06一O1
程中杂质含量不断增加，需定期排污并补充新水。
水源来自市政自来水和地下水(井水)，供给厂区生
产和生活使用，自来水平均13用水量在2 500-
3 000 m 之间，井水的日用水量在700～1000 ITI 之间。
1．2 熔炼工序水系统组成
熔炼工序由鼓风炉、吹炼炉、空压机、阳极炉、冲
渣系统组成，熔炼炉、空压机用水水质为自来水，阳
极炉和吹炼炉用水水质为地下水，高位水塔与吹炼
炉及阳极炉供水泵出口相接，做为应急水源及补水
用。
1．3 制酸水系统组成
制酸水系由间冷器、酸冷器、二氧化硫风机水系
统组成，间冷器水质为自来水，酸冷器、二氧化硫风
机水质为自来水。净化系统洗涤液用井水补充，产
生的废酸由污水站处理。用鼓风炉工艺时，二氧化
硫气浓度低，为避免夏季产出稀酸，间冷器循环水部
分改为用一次性低温井水，降低烟气温度，多余的水
直接排放，造成水资源的浪费(这部分水没有受到污
染，只是水温高)。
1．4 电解水系统组成
电解系统用水为自来水，采用两段脱铜法和诱
导法脱砷流程进行净化，净化后的废液，经污水处理
站除杂后外排。
1．5 综合车间水系统组成
循环水有水环真空泵循环水，水质为井水。工
艺废水有分铜工序每天产生污水8 m ，酸浓度18％，
分金工序每天产生污水4 m ，酸浓度12％，经中和后
外排。
2010年8月第4期 张洪常等：铜冶炼生产废水的综合利用 ．41．
1．6 制氧水系统
经冷却后可以作为冷却水使用。熔炼工序循环
水夏季因温度高也要外排，制氧工序即便夏季循环
水温较低，冷却水不外排。
2 工艺改造
在原有工艺的生产条件下，要实现废水的循环
利用，存在很多的问题。对产生酸性废水的主要工
序和废水处理工艺进行了改造，为废水的循环使用，
实现零排放提供了技术保证。
2．1 熔炼工艺的改造
鹏晖铜业有限公司原铜精矿熔炼采用富氧密闭
鼓风炉工艺，由于炉子的特点，铜精矿人炉时需要加
水混捏，水份达到14％～16％ ，烟气中的水份含量较
高。鼓风炉脱硫率比较低，烟气中二氧化硫的含量
仅在3．5％～5％ ，夏天为了避免产生稀酸，硫酸生产
中需额外消耗大量的冷却水，这部分水超出了冷却
系统的能力，不能全部回用，只能外排，造成水的浪
费。这两个因素决定了在鼓风炉工艺条件下，硫酸
生产中的冷却水和污水无法全部循环利用。
2007年公司将密闭鼓风炉拆除，新建了富氧侧
吹熔池熔炼炉。侧吹炉可以将铜精矿直接入炉，这
样烟气中的水份大大降低。侧吹炉脱硫率高，烟气
中二氧化硫浓度一般在12％～14％。熔炼炉的改造
为硫酸生产中的污水和冷却水的循环利用打下了基
础。
2．2 污酸处理工艺的改造
制酸车问净化部分采用空塔、填料塔、二级间
冷器、二级电除雾绝热增湿稀酸洗涤工艺，洗涤稀硫
酸含As 、zn 、Cu“、F～、Pb 等离子，送到污水站，用
硫化钠一电石渣一铁盐化学沉淀法处理后排放。鼓
风炉改为侧吹炉后，由于进转化系统烟气中二氧化
硫浓度大幅提高，进入制酸烟气带人的水量小于成
品硫酸带出的水量。对污水处理系统进行了改造，
利用原有处理设备，新上设备对处理后的中水深度
处理，对其冷却并除去大部分悬浮物。经过改造后，
污水回用系统于2008年1O月投入使用，生产硫酸过
程中产生的酸性废水经深度处理后全部返回制酸净
化使用，不外排，实现了制酸污水零排放。水处理流
程见图1。
图1 污水处理流程图
改造后综合考虑制酸净化污水处理的成本，硫
化钠的加入量随污酸含砷变化而进行调整，回用水
中杂质含量指标略高于排放标准。处理前后及国家
排放标准水质指标见表1。
表1 水质指标
2．3 电解废液处理工艺的改造
原电解液经两段脱铜和诱导法脱砷后送污水站
处理，不仅处理费用高，而且损失了一些有价金属。
后经过改造，利用部分原有设施，增加了真空蒸发生
产硫酸镍工艺，利用脱铜终液再生产粗硫酸镍，最后
得到含酸60％～70％的黑酸，既可以外销，也可以返
回电解系统代替硫酸使用，降低电解成本。这样，电
解系统也不再产生废水，实现零排放。
2．4 综合回收工艺的改造
综合回收工序从阳极泥中回收金、银、铂、钯、硒
· 42· 中国有色冶金 A卷生产实践篇·综合利用与环保
等。原来的分铜工艺是阳极泥焙烧后酸浸生产海绵
铜，分铜后液是含酸很高的废液，经处理后外排。分
金后液进一步提取有价金属后送污水站处理后外
排。综合回收工序废水主要产生在这两个生产过
程，长期以来，由于工艺条件决定了这部分废水只能
处理后外排。2008年为了回收阳极泥中的碲，对生
产工艺进行了改造。分铜由原来生产海绵铜改为生
产硫酸铜，这样生产硫酸铜后的废水水量大大减少，
酸性提高，可以返回阳极泥酸浸工序使用，避免了向
外排放。分金产生的废水全部送到新建的烟灰处理
厂用于生产硫酸锌，也不再外排。这样，综合回收工
序的废水也能实现全部回用。
3 水的综合利用
经过用水主要工序的工艺改造和废水处理工艺
的改进，为整个生产过程中产生的废水综合利用提
供了技术保证，再通过对各用水点的合理规划，达到
最大化的利用，既为企业节约了水费支出，也减少了
环境污染。
在设备循环冷却水系统中，水质要求高的系统
排污水排到水质要求低的循环水系统，既自来水循
环水系统的排污水排到井水的循环系统中，熔炼井
水循环水排污到冲渣系统用，降级使用，达到冷却水
的阶梯使用。
3．1 锅炉脱盐浓水的利用
与余热锅炉配套的20 In。／h锅炉脱盐水系统用
的是自来水，产生6～7 m ／h浓水，阴、阳离子浓度较
高，补充到1 000 m 水池，做为井水使用。
3．2 夏季循环水的使用
每到夏天设备冷却水用量都大增，超出系统的
循环量，大量的清洁水外排。经分析原因是冷却后
的水温远高于湿球温度4～6 oC，是水冷却塔偏小。
在改造期间制酸(干吸、净化)、熔炼(吹炼炉、精炼
炉、空压机)增加工业型冷却塔，基本上可将水冷却
到高于湿球温度2～3 qC，再加上侧吹炉工艺二氧化
硫气浓度增大，对制酸的冷却水温要求降低。水温
降低后，达到使用要求，循环水就不用外排了。
3．3 含酸废水的再利用
3，3．1 锅炉脱盐水再生废酸的处理
锅炉脱盐水系统混床再生产生的废酸、废碱平
均流量为0．36 m ，h(7天再生一次，产生废酸30 m 、
废碱30IT} )，经自身中和后pH值达到6-9，汇集到制
酸污水处理厂处理后给硫酸净化使用。
3．3．2 硫酸废水循环使用
经过熔炼炉的改造和硫酸污水处理站的工艺改
进，硫酸生产过程中产生的废水能全部循环利用，完
全达到零排放，每年可少排废水二十多万吨，节约水
费五十多万元，而且完全避免了污水处理设备发生
故障时的突发性环境污染事故，经济效益和社会效
益都非常明显。
3．3．3 电解废液的利用
经过净化后液再生产硫酸镍的改造，采用闭路
循环的废液处理方式替代原有的开路排放的模式。
该工艺投产后，既增加了硫酸镍的回收，废电解液又
不外排，产出的黑酸返回系统配电解液使用(也可外
销)，实现了闭路循环。
3．3．4 综合回收废水的回用
采用新技术回收分铜液和分金液中的碲，产生
的污水量大幅度降低，一部分返回阳极泥酸浸使用，
一部分送到烟灰使用，全部再利用。
4 存在的问题
4．1 循环水系统水垢增多
冷却水和处理后的废水在循环使用过程中，钙、
镁离子的浓度逐渐升高，超过饱和浓度时，以固体形
式分离出来。污垢附着在设备及管道上，降低了传
热效率，增大了水流阻力。每年需对换热器、冷却塔
水垢进行清理一次。如何提高处理后的水质，是下
一步要做的工作。
4．2 生活废水没有利用
生活水用量虽然比较少，但每天都在产生。烟
台鹏晖铜业位于海滨城市，对环保的要求很高，为了
减少对环境的污染，应该把这部分废水也处理回用，
真正做到完全的零排放。
5 总结
经过主要工序的工艺改造和污水处理系统改进
后，生产过程产生的废水都能再利用，既节约了用水
资源，又减少了环境污染，特别是制酸、电解酸性废
液处理后回用，做到了零排放，年可减排污水二十多
万吨。不仅为公司创造了可观的经济效益，也为公
司的可持续发展打下了基础。 (下转第48页)
· 48· 中固有色冶金 A卷生产实践篇·综合利用与环保
控制，这样就使整个转化温度控制操作简单方便，各
催化剂层的烟气进口温度通过旁通烟道上设置的调
节阀基本能实现自动控制。
(3)转化率高，平均转化率在99．95％以上，尾气
无需再设脱硫装置。在当今环保指标日益严格的形
势下，传统烟气转化技术为达到国家要求的尾排指
标而不得不增加尾气脱硫装置，一般采用石膏脱硫
法，该工艺在一定程度上可以降低SO 的排放量，但
同时又产生了新的尾气CO：，增加了碳的排放。祥
光铜业采用的高浓转化技术，通过提高转化率，直接
降低SO 浓度，大大减少SO 向大气的排放量，相应
减少了碳的排放。
(4)采用高浓度转化技术，提高了进入转化系
统SO 的浓度，只需在干燥塔入口加入少量的稀释
空气调节氧硫比，使进入转化系统的烟气SO 浓度
达16％以上，烟气量比传统工艺减少了约20％，使后
续设备规模都相应减小，尤其是SO：鼓风机的电耗
下降幅度较大。根据两年来的运行指标来看，每吨
(100％)酸耗电在63～65kWh，运行成本远低于同类
厂家。
4 结束语
高浓度SO。转化技术在祥光铜业经过近三年的
实践，技术趋于完善、成熟。通过对这项新型转化技
术的利用，祥光铜业工艺水平达到了一个新高度，为
祥光铜业发展循环经济提供了～个广阔的思路。
高浓度SO 转化技术在祥光铜业的成功运用必
将对低能耗、低污染、低排放的新型“低碳经济”提供
一个新的发展模式，为冶炼烟气制酸工业更替传统
工艺，向技术水平更高、工艺更先进的节能、环保、绿
色的产业方向迈进提供了新方向。
Encouraging“low-carbon economy”development with
high cOncentrati0ns SO2 conversion technology
ZHANG Hua—gang，CAO Ru-jUFI，HAN Yao-qiang
Abstract：This paper introduced principles，operation and utilization of high concentrations of S02 conversion
technology in Yanggu Xiangguang Copper’S 700kt／a acid plant，and advantage，characteristics of production pro—
cess after using of high concentrations of S02 conversion technology． The advantage of new conversion technologY
to development of“low carbon economy”was investigated．
Key words：high concentrations of S02 conversion process；low carbon economy；acid production
(上接第42页)
Comprehensive utilization of copper smelting wastewater
ZHANG Hong-chang，LI Peng，ZHANG Jun—jie
Abstract：Yantai Penghui Copper Co．，Ltd．is a copper smelting enterprises using copper concentrate as the main
raw materials． The main products are copper，sulfuric acid，gold，and silver．Production processes includes
smelting，acid making，oxygen manufacture，electrolysis，comprehensive recycling． Acid wastewater produced
during the production is recycled for energy reduction after treatment．
Key words：copper smelting；acid wastewater；recycle using；zero emission

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