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清潔冶煉助力城市礦山變廢為寶——記中國恩菲工業(yè)固廢開發(fā)利用事業(yè)

2019年11月26日 9:17 13476次瀏覽 來源:   分類: 重點新聞   作者:

2010年,國家發(fā)展改革委、財政部決定組織開展“城市礦產(chǎn)”示范基地建設(shè),資源循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)成為新的經(jīng)濟增長點。2019年初,國務(wù)院辦公廳部署開展“無廢城市”建設(shè)試點工作,要求以有色金屬、黃金、冶金、化工、非金屬礦等行業(yè)為重點,全面實施綠色開采,減少礦業(yè)固體廢物產(chǎn)生和貯存處置量。

按照我國現(xiàn)行分類標準,固體廢物一般分為工業(yè)固體廢物、危險固體廢物、醫(yī)療廢物和城市生活垃圾等四個大類,其中工業(yè)固體廢物由于其成分復(fù)雜,存在著危害大、污染嚴重、不易祛除等特征,成為固廢處理行業(yè)的重點和難點。對工業(yè)固廢進行開發(fā)利用,不僅可減輕環(huán)境污染,更能替代部分原生資源。作為有色冶金排頭兵,新興技術(shù)引領(lǐng)者,中國恩菲工程技術(shù)有限公司積極響應(yīng)國家政策,結(jié)合自身有色冶煉行業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢和豐富工程經(jīng)驗,開展了多項專長技術(shù)研發(fā)并進行廣泛推廣,現(xiàn)已形成工業(yè)廢棄物綜合回收領(lǐng)域國內(nèi)最完整的技術(shù)體系,覆蓋火法冶金、濕法冶金、稀有金屬冶金和環(huán)境治理等多專業(yè)多學(xué)科,為我國及全球工業(yè)固廢減量化、資源化和無害化處理提供了可靠的技術(shù)支撐。

依托自有核心專長技術(shù),中國恩菲于2017年初成立了冶金化工事業(yè)部工業(yè)廢棄物開發(fā)利用室,專門從事工業(yè)固廢開發(fā)利用、危廢物無害化處理等技術(shù)的深入研發(fā)和推廣工作,為國家綠色發(fā)展和城市礦產(chǎn)開發(fā)貢獻自己的力量。

側(cè)吹熔池熔煉技術(shù)

引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展

工業(yè)廢棄物具有腐蝕性、毒性等特性,處理難度較大。而我國各種廢棄物每年以10%的平均速度增長,年產(chǎn)生量超過40億噸。固廢原料種類繁雜,很多廢棄物中含有鉛、汞、鎘等大量有害金屬,隨意堆棄會對自然環(huán)境和人類生存產(chǎn)生較大危害性,須進行妥善處理。工業(yè)廢棄物也含有金、銀、鉑等有價金屬,具有很高的利用價值,處置得當即可變廢為寶。

目前,國內(nèi)工業(yè)固廢處置大多以反射爐、燒結(jié)爐、鼓風(fēng)爐工藝為主。反射爐工藝落后,裝備陳舊,生產(chǎn)環(huán)境差,煙氣余熱無法經(jīng)濟利用;燒結(jié)爐和鼓風(fēng)爐則因煙氣溫度低、燒結(jié)產(chǎn)生的二噁英無法處理而詬病頗多;且鼓風(fēng)爐采用料柱熔煉,需要使用焦炭或者炭精塊、人工制磚,勞動強度大。工業(yè)廢棄物處置行業(yè)亟待綠色節(jié)能的綜合解決方案。

面對行業(yè)難題,中國恩菲依托在有色冶煉行業(yè)的技術(shù)積累,開展了多項技術(shù)創(chuàng)新,針對工業(yè)廢棄物熱值低、成分復(fù)雜、物料含水高、煙氣需要除二噁英的難點,開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)(SSC技術(shù))。

側(cè)吹熔池熔煉技術(shù)思路由我國知名重有色冶煉專家、中國恩菲高級專家王忠實首提,在中國恩菲副總工程師、國家百千萬人才李東波的帶領(lǐng)下,恩菲團隊協(xié)同相關(guān)企業(yè)開展大量工藝研究和工程實踐探究工作,2015年在第三次全國熔池熔煉會議上,中國恩菲首次正式對外提出,揭開了側(cè)吹技術(shù)推廣提升的新篇章。

該技術(shù)屬于強化熔池熔煉技術(shù),富氧空氣和燃料通過熔煉爐側(cè)墻浸沒熔池的噴槍,直接鼓入熔融熔體或爐渣中,加入熔池的物料隨熔體的攪動快速分布于熔體之中,在1300℃的高溫下與周圍熔體快速傳熱、傳質(zhì),完成物理化學(xué)反應(yīng)。產(chǎn)出的熔煉渣為玻璃態(tài)渣,屬于一般固廢,可用作建材,不存在二次污染。側(cè)吹煙氣配有高效收塵及煙氣凈化系統(tǒng),煙氣經(jīng)過驟冷、活性吸附、收塵、脫硫、脫硝、脫氟氯及除二噁英綜合處理后實現(xiàn)達標排放。因其氧濃度高、燃料適應(yīng)性強、爐體結(jié)構(gòu)合理等特點,使其與同類技術(shù)相比,具有熱利用率高、作業(yè)率高、安全性好、環(huán)保好等突出優(yōu)勢。該工藝首次在處理鉛膏中使用,利用浸沒燃燒熔池熔煉直接燃燒向熔體補熱的特點,實現(xiàn)了節(jié)能、低碳的新型再生鉛處理工藝。

SSC 技術(shù)經(jīng)過多年的實踐和優(yōu)化,目前已成為處理液態(tài)鉛渣、廢鉛酸蓄電池等二次鉛雜料、二次銅雜料、二次鋅雜料、含有色金屬污泥等不發(fā)熱物料最先進的冶煉技術(shù),為我國有色冶煉領(lǐng)域和固體廢棄物無害化、資源化領(lǐng)域工藝技術(shù)升級的首選方案。

鋅浸出渣作為一種工業(yè)固廢,無害化處理一直是困擾國內(nèi)外鋅冶煉企業(yè)的重大難題。當前,全球鋅冶煉處理工藝80%仍以濕法冶煉為主,全球每年產(chǎn)生的鋅浸出渣近千萬噸,目前國內(nèi)年產(chǎn)鋅渣約500萬噸,而以往未加處理堆存的數(shù)量更為龐大。2016年《國家危險廢物名錄》正式將鋅冶煉的濕法浸出渣列入其中,其所含有害元素(如鎘、鉛、鋅、砷等)如不處理極易造成環(huán)境危害。如何實現(xiàn)鋅浸出渣無害化,并實現(xiàn)有價金屬的回收,且最大程度降低處理成本,是整個鋅冶煉行業(yè)關(guān)注的重點及難點。

過去,行業(yè)最常用的鋅浸出渣處理工藝主要有回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)法、奧斯麥特法和煙化爐煙化法?;剞D(zhuǎn)窯處理鋅浸出渣,其工藝操作簡單,技術(shù)比較成熟,但是存在占地面積大、加工成本高、操作環(huán)境差、銀回收率低等缺點。目前,只有一家韓國企業(yè)掌握此種技術(shù),引進費用高、建設(shè)投資大。煙化爐處理鋅浸出渣冷料存在床能率低、水套壽命短等問題,也并非“完美的選擇”。

針對以上工藝存在的不足與問題,中國恩菲啟動了高富氧側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉處理鋅浸出渣工藝的研發(fā)工作。2008年,中國恩菲聯(lián)合云南馳宏公司研發(fā)側(cè)吹熔化處理鋅浸渣,經(jīng)過前期大量工業(yè)試驗、方案論證,結(jié)合自身在側(cè)吹浸沒燃燒熔煉技術(shù)的最新發(fā)展成果,于2017年啟動可研以及后續(xù)的設(shè)計和建設(shè)工作,最終實現(xiàn)側(cè)吹熔化爐的順利投產(chǎn)。由于側(cè)吹熔化爐采用高富氧,能耗低,綜合后續(xù)的煙化爐貧化工序,噸渣實際標煤消耗300kg,比現(xiàn)有其他火法渣處理工藝減少30%~40%的標煤消耗;鋅、鉛、銀的回收率均超過了95%。其能耗指標和有價金屬的回收率均達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。

會澤側(cè)吹熔化爐投產(chǎn)后,在國內(nèi)外鋅冶煉行業(yè)引起了巨大反響。包括秘魯、土耳其等業(yè)主均進行了實地參觀了解,對該技術(shù)表現(xiàn)出極大的興趣,并給予了高度評價??梢灶A(yù)見的是,此項技術(shù)必將對解決我國鉛鋅冶煉行業(yè)渣污染現(xiàn)狀和再生資源利用起到推動和示范作用,成為解決全球鋅浸出渣處理難題的新方案。

中國恩菲冶金化工事業(yè)部工業(yè)廢棄物開發(fā)利用室成立近3年,承擔固廢咨詢、設(shè)計、供貨項目30余項(不含再生鉛、再生銅、鋅渣處理等項目),其中20余項采用SSC技術(shù)。SSC技術(shù)在固廢領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,處理的工業(yè)廢棄物涵蓋含銅廢物、含鉻廢物、電鍍污泥、有機污泥、有機溶劑、廢油漆、醫(yī)藥廢物、廢線路板、有機樹脂、廢鉛酸電池、廢催化劑、濕法浸出渣等多種類別。

SSC技術(shù)處理含銅污泥、廢催化劑、飛灰、含銅冶煉粉塵、冶煉殘渣、廢線路板、有機危廢、廢活性炭等物料過程中,工業(yè)廢棄物中的有價金屬進入粗銅;金屬氧化物與熔劑造渣固化,成為一般固廢;入爐物料中的有機物經(jīng)高溫、二次燃燒、驟冷、煙氣治理后達標排放;高溫?zé)煔饨?jīng)余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽,充分回收余熱;該技術(shù)既充分利用了工業(yè)廢棄物中的熱值,又回收了銅等有價金屬,還能將余熱充分回收,最后生成一般固廢,達到危廢處置的目的。

2019年,世界上第一套側(cè)吹技術(shù)處理危廢的裝置在浙江實施,項目采用新型側(cè)吹爐處理有機污泥、無機污泥、廢有機溶劑等多種混合危險廢物。目前,固廢項目團隊還將側(cè)吹技術(shù)推廣應(yīng)用到廣東江門、江西上饒、廣西象州、廣東珠海等項目中,這些項目的順利建設(shè),預(yù)示著鼓風(fēng)爐處置工業(yè)固廢將成為歷史。

未來,隨著有色行業(yè)有價金屬綜合回收需求的增加,行業(yè)對側(cè)吹熔池熔煉技術(shù)的需求會日益增強。應(yīng)用SSC技術(shù)處理各類固體危險廢物,達到資源化、無害化,并有效抑制二噁英的排放,實現(xiàn)環(huán)境友好,具有十分重要的環(huán)保和經(jīng)濟價值。

電子垃圾協(xié)同處置解決行業(yè)難題

據(jù)統(tǒng)計,我國工業(yè)和生活中產(chǎn)生的各類垃圾每年以數(shù)十億噸的速度增加,在廢舊電子產(chǎn)品、金屬污泥及其它廢料中有大量可循環(huán)利用的有色金屬、貴金屬、塑料、橡膠等資源,形成一座埋藏于城市的寶藏。如何實現(xiàn)電子廢棄物的精細化分類回收及全元素利用,綜合回收與集成處置,智能控制與規(guī)?;瘧?yīng)用,摸清廢舊線路板熱解機理與高值化利用方法,及如何形成系統(tǒng)的創(chuàng)新技術(shù)體系,是未來技術(shù)發(fā)展的一大難點,誰能攻克,誰便占領(lǐng)未來技術(shù)的制高點。

當前,高技術(shù)門檻正成為“城市礦山”的新方向,它不再是小作坊式分散地由單個回收企業(yè)運作,而是要求資源利用系統(tǒng)化、精細化、規(guī)?;纬煞謷?、拆解、加工完整的產(chǎn)業(yè)鏈條,并在廢棄物收集處理中,采取嚴格的環(huán)保措施,防止二次污染。

其中,廢線路板資源化回收是中國面臨的重大課題。“十一五”以來,我國廢線路板處置技術(shù)有了很大的提升,“廢線路板機械破碎——重力分選”“多金屬粉末冶煉及電解”“單純利用廢線路板樹脂粉末制備建材”等廢線路板處置主流技術(shù)在全國范圍得到了推廣應(yīng)用,但相對國外廢線路板的整體利用主流技術(shù),目前存在金屬回收率不高、樹脂等二次危廢及能源利用效率低等問題,除此之外,還存在廢線路板熱解過程熱解油氣捕集率低、成分復(fù)雜及利用價值低,樹脂及金屬綜合利用率低、熱解能源效率低、二噁英/重金屬等二次污染重等問題,急需開發(fā)適合我國國情的成套技術(shù)。

2018年,中國恩菲作為牽頭單位成功申報廢線路板國家專項,目前正依托該國家重點專項,全力進行技術(shù)攻關(guān),開展廢線路板低溫?zé)峤獬浞痔蓟白詿峄赜霉に嚰夹g(shù)、熱解產(chǎn)物控制燃燒技術(shù)、大型專用裝置核心系統(tǒng)研制工作。目前,已結(jié)合客戶需求為江西和內(nèi)蒙古兩家公司提供廢線路板低溫?zé)峤饧岸嘟M分產(chǎn)品化技術(shù)方案,通過回收有價金屬的同時實現(xiàn)危廢無害化處置,為線路板多種資源綠色回收指明了技術(shù)方向。

鋼廠煙灰綜合回收利用建經(jīng)典

據(jù)統(tǒng)計,我國電爐煉鋼年產(chǎn)出煙灰量約200萬噸,煙灰含鋅量高,是重要的含鋅二次資源,同時因含有Dioxin等有害物質(zhì),也被劃為“危險廢物”范圍。

在鋼鐵生產(chǎn)集散地唐山,銅煙灰含鋅二次資源處理長期以來采用小工廠分散作業(yè),各工廠工藝技術(shù)落后,裝備水平低,經(jīng)濟效益差,生產(chǎn)操作條件惡劣,造成二次資源回收利用率低,環(huán)境污染嚴重。2018年,中國恩菲受唐山騰龍再生科技有限公司委托,在河北樂亭經(jīng)濟開發(fā)區(qū)設(shè)計建設(shè)以處理當?shù)劁搹S煙灰為主的二次鋅資源。該項目采用了一種新的獨特的含鋅二次資源處理專利技術(shù)即有機溶劑萃取與濕法煉鋅相結(jié)合的工藝路線及富氧回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)技術(shù)處理鋼煙灰,可高效回收有價金屬鋅、鉛、鎘等,產(chǎn)出鋅純度達55%的粗氧化鋅產(chǎn)品,同時也實現(xiàn)了爐渣的無害化。項目年產(chǎn)15萬噸鋅產(chǎn)品,是國內(nèi)最大的鋅二次資源回收企業(yè)。

冶煉銅渣綜合回收新方案

銅熔煉渣作為銅冶煉生產(chǎn)過程中重要的“三廢”之一,其處置即關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟效益,也關(guān)系到其社會效益。據(jù)統(tǒng)計,我國銅渣年產(chǎn)生量逾2000萬噸,目前全球銅熔煉渣處理大多采用渣選礦工藝。該工藝銅回收率高,但存在渣中鋅、銻、鉛等其它有價金屬回收困難,尾礦含砷超標,流程長、投資大、占地面積大等問題。

為革除渣選礦工藝弊端,中國恩菲正在研究一種短流程的銅冶煉技術(shù),并同時進行核心裝備CR爐(全稱“全面回收(completely recycle)爐”)的開發(fā)。該工藝通過讓熱態(tài)熔煉爐渣直接入CR爐,同時加入特殊添加劑和還原劑并控制冶煉條件,實現(xiàn)銅锍沉降分離的同時,鉛鋅揮發(fā)回收、砷定向富集。該工藝可全面回收銅渣中銅、鉛、鋅、金、銀等多種有價金屬元素,實現(xiàn)資源綜合利用,避免資源浪費。同時,深度脫除銅渣中的砷,實現(xiàn)尾渣無害化,契合國家綠色可持續(xù)發(fā)展要求。并通過與上游冶煉工序無縫對接,充分利用爐渣余熱,實現(xiàn)高效、節(jié)能、短流程冶煉,達到節(jié)能降耗的目的。目前,中國恩菲正積極進行工業(yè)化試驗,為技術(shù)早日投入應(yīng)用做準備。

2019年,由中國恩菲冶煉專家共同撰寫的我國首部側(cè)吹冶煉領(lǐng)域?qū)V冬F(xiàn)代有色金屬側(cè)吹冶金技術(shù)》出版。系統(tǒng)總結(jié)了國內(nèi)外側(cè)吹冶金技術(shù)的發(fā)展歷程,各種側(cè)吹冶金的爐型和特點,重點介紹了中國恩菲在液態(tài)鉛渣還原、銅精礦、再生鉛膏、鋅浸渣、工業(yè)污泥等工業(yè)廢棄物領(lǐng)域?qū)嵺`和應(yīng)用。根據(jù)目前城市礦產(chǎn)資源利用、危險廢棄物綜合利用和處置的發(fā)展與市場需要,重點介紹了側(cè)吹浸沒燃燒技術(shù)的機理及應(yīng)用、側(cè)吹強化攪拌模擬仿真、側(cè)吹處理銅鎳精礦技術(shù)等最新成果。為了適應(yīng)智能冶煉和綠色冶煉要求,書中對智能優(yōu)化控制系統(tǒng)在側(cè)吹冶煉領(lǐng)域的應(yīng)用也有涉及,形成鮮明的恩菲特色。

“日日行,不怕千萬里;常常做,不怕千萬事。”作為冶煉行業(yè)排頭兵,中國恩菲堅持以市場需求為導(dǎo)向,從未放慢綠色冶煉技術(shù)研究的步伐。為了把側(cè)吹浸沒燃燒技術(shù)延伸到更多的產(chǎn)業(yè)中,使之符合時代的需求,恩菲人持續(xù)提升技術(shù)水平,當前,正在深入挖掘側(cè)吹浸沒燃燒冶煉技術(shù)的發(fā)展?jié)摿?,將?cè)吹冶煉裝置繼續(xù)向多功能化、爐體大型化、高床能率化、長壽命化進行優(yōu)化和提升;同時,積極探索側(cè)吹技術(shù)在處理錫、銻等領(lǐng)域的應(yīng)用。近期研發(fā)團隊已經(jīng)開始了第二代側(cè)吹浸沒燃燒熔煉技術(shù)的研發(fā),以進一步拓展在黑色金屬、高熔點金屬氧化物料還原熔煉領(lǐng)域的應(yīng)用。

習(xí)近平總書記指出:“綠水青山就是金山銀山。”從廢銅爛鐵到真金白銀,中國恩菲將利用最先進的行業(yè)技術(shù)和先發(fā)優(yōu)勢,秉持“資源有限,循環(huán)無限”的理念,引領(lǐng)整個行業(yè)綠色升級,擎起中國創(chuàng)新綠色發(fā)展的大旗。

責(zé)任編輯:郭沛宇

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