1.0.1 为了统一铜冶炼厂工艺设计的技术标准,推动技术进步、安全生产、环境保护和节能减排,提高设计质量和效率,制定本规范。
随着国家经济快速发展,铜冶炼工业无论是生产规模还是冶炼技术水平都有了飞速的发展和进步。环保、节能、高效的闪速熔炼、熔池熔炼等先进熔炼工艺相继得以应用,并迅速替代传统的反射炉熔炼、电炉熔炼和鼓风炉熔炼等老旧工艺,成为我国铜熔炼技术的主流。铜锍连续吹炼、永久阴极电解精炼、浸出—萃取—电积湿法炼铜等新工艺,也已经和正在我国应用和推广。《铜冶炼厂工艺设计规范(试行)》YSJ 006—90已不能适应当前的实际情况。原国家建设部于2006年6月6日下发《2006年工程建设标准规范制订、修订计划(第二批)的通知》(建标〔2006〕136号),要求对《铜冶炼厂工艺设计规范(试行)》YSJ 006—90进行修订,以期铜冶炼工厂设计能符合国家产业政策,使铜冶炼工业能持续健康发展。
1.0.2 本规范适用于新建铜冶炼厂的工艺设计,也适用于已有铜冶炼厂的扩建和改建工艺设计。
本规范针对铜冶炼厂设计在工艺方案、工艺参数、技术指标、设备选型、冶金计算、车间配置、过程控制、污染控制、能耗控制、安全卫生等方面进行规范。本规范除了指导和规范新建铜冶炼厂的工艺设计外,也适用于现有老厂的扩建和改造设计。
1.0.3 新建铜冶炼厂的厂址选择,应在国家法律、法规、行政规章及规划所允许的区域内经多方案比较确定,应节约和合理使用建设用地。
选择厂址是新建工厂设计前期阶段的重要工作之一,必须予以重视。按国家发改委2006年第40号公告《铜冶炼行业准入条件》的要求,下列区域不得新建铜冶炼企业及生产装备:
1 在国家法律、法规、行政规章及规划确定或县级以上人民政府批准的饮用水水源保护区、自然保护区、风景名胜区、生态功能保护区等需要特殊保护的地区。
2 大中城市及其近邻。
3 居民集中区、疗养地、医院和食品、药品、电子等对环境质量要求高的企业周边1km内。
建设用地应符合土地利用的总体规划、土地供应政策和土地使用标准的规定。厂址应进行多方案比较,以便选择经济合理的厂址。
1.0.4 新建或改建的铜冶炼厂,其建设规模及原料供应应符合国家相关的铜冶炼行业准入条件的要求。
建设规模将直接影响单位产品建设投资和单位产品加工成本,稳定可靠的原料供应是企业正常运行的必要条件。根据当前铜冶炼行业原料和产品市场竞争的激烈局面,以及适应节能、环保、高效的先进冶炼工艺技术的推广应用,为保证铜冶炼工业的稳定发展,《铜冶炼行业准入条件》规定:新建铜冶炼项目单系统铜熔炼能力在100kt/a及以上;落实铜精矿、交通运输等外部条件,自有矿山原料比例达到25%以上(或者自有矿山原料和通过合资合作方式取得5年以上矿山长期合同的原料达到总需求的40%以上)。
1.0.5 新建 、 扩建和改建的铜冶炼厂严禁采用反射炉熔炼 、 电炉熔炼和密闭鼓风炉熔炼等高能耗造锍熔炼工艺 。
火法炼铜的造锍熔炼方法众多,归纳起来有传统的鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼,以及新兴的闪速熔炼(包括奥托昆普闪速熔炼、INCO氧气闪速熔炼)、熔池熔炼(包括诺兰达法、三菱法、顶吹浸没熔炼法、瓦纽科夫法、特尼恩特法、白银法和底吹法等)、强化熔炼工艺。
传统的鼓风炉熔炼、反射炉熔炼和电炉熔炼工艺的共同特点是不能充分利用硫化铜精矿熔炼过程中的化学反应热,因此需要消耗大量的辅助燃料或电能,此外,熔炼过程产生的烟气量大,烟气中SO 2 浓度低,不能经济地回收制取硫酸,硫的回收率低,仅为60%左右,从而造成对生态环境的严重污染。因此,自20世纪70年代以来逐渐被一些新兴的强化熔炼方法所取代。闪速熔炼和熔池熔炼的共同特点是充分利用硫化铜精矿熔炼过程中的化学反应热,有效运用富氧技术强化熔炼过程,在自热或接近自热的条件下完成熔炼过程,有效地降低能源消耗。熔炼过程产生的烟气量小,烟气中SO 2 浓度高,可以经济地回收制取硫酸,硫回收率可达96%以上,消除污染,保护环境。
《铜冶炼行业准入条件》中明确规定,2006年底前淘汰反射炉、电炉和10m 2 炉以下熔炼用密闭鼓风炉,2007年底前淘汰所有鼓风炉。因此,新建铜冶炼厂严禁采用此类落后工艺。本条为强制性条文。
1.0.6 铜冶炼厂设计应积极采用先进技术、先进设备和新型材料,提高机械化和自动化程度,各项技术经济指标应达到国内外的先进水平。
近年来,围绕环境保护、节约能源消耗、提高产品质量、提高生产效率、降低经营成本等目标,铜冶炼工业相继开发诸多新技术、新设备和新材料,在设计中应积极采用。
1.0.7 铜冶炼厂设计应兼顾有价元素的回收和资源的综合利用。
铜精矿中除铜以外,在冶炼过程中可以综合回收的元素有硫、金、银、硒、碲、铅、锌、镍、砷、镉、铋,还可能有钴和铂族元素,这些元素都应该在设计时充分考虑作为副产品回收,提高回收率。伴生元素在铜冶炼流程中的富集点及综合回收副产品的途径如下:
硫:以SO 2 状态进入熔炼烟气和吹炼烟气,通过烟气制酸,以硫酸作为副产品予以回收,回收率可达96%以上。
金、银、硒、碲:冶炼过程中富集于电解精炼的阳极泥中,通过阳极泥处理予以回收。产品可为电金、电银、粗硒或精硒、粗碲或精碲。金、银回收率可达95%。阳极泥处理中还可回收铂族元素。
铅、锌、镉、铋:富集于铜锍吹炼的烟尘中,通过烟尘处理综合回收。
镍:电解精炼工序不洁电解液净化过程中以硫酸镍状态回收。
砷:富集于冶炼烟气制酸净化工序的洗涤酸中,通过废酸处理予以分离,并可进一步加工生产As 2 O 3 或砷酸盐回收,也可直接由烟气骤冷回收As 2 O 3 。砷也富集于铜锍吹炼的烟尘中和净液脱铜电解黑铜泥中,通过处理予以回收。
钴:富集于铜锍吹炼渣中,将含钴吹炼渣用还原法或硫化法回收钴合金或钴锍。
此外,废渣和余热也可作为副产品回收利用。
1.0.8 铜冶炼厂设计应合理利用能源、节约能源、回收利用生产过程的余热,单位产品综合能耗应符合现行国家标准《铜冶炼企业单位产品能源消耗限额》GB 21248的有关规定。在建设项目可行性研究报告阶段应编制节能专篇。
能源问题是涉及我国经济社会可持续发展的大事。作为能源消费大户之一的有色金属行业积极贯彻节约能源消费的方针,努力降低能耗水平具有重大意义。其重大意义主要表现在:
1 缓解我国能源供需矛盾,满足国民经济持续发展的需要。
2 改善环境,减少烟尘、二氧化硫、二氧化碳和氮氧化物等污染物的排放量。
3 降低有色金属生产经营成本,提高经济效益,增强市场竞争能力。
现行国家标准《铜冶炼企业单位产品能源消耗限额》GB 21248对铜冶炼厂的能耗指标等作出了规定,铜冶炼厂设计时应予遵循,在项目的可行性研究报告阶段应编制节能专篇。
1.0.9 铜冶炼厂设计应遵守国家和建设所在地有关环保、安全、卫生及消防方面的法规,环保、安全、卫生及消防措施应与主体工程同时设计、施工和投产。
环保、安全、卫生及消防是铜冶炼厂设计的重要内容,是企业安全、稳定运行的保证,是国民经济良性发展和建设和谐社会的需要,铜冶炼厂设计必须遵循国家和建设所在地区的有关法规,同时进行有关环保、安全、卫生及消防措施的设计,并在设计文件中设有专门章节予以论述。
1.0.10 生产过程中各种原料、辅助材料、中间产品、产品及能源等,应有计量设施。
计量工作是强化企业管理、降低原料和辅助材料及能源消耗,提高金属回收率,改善企业经营效果,促进冶炼技术进步的重要技术基础工作,设计中对计量设施的设计不应忽视。
1.0.11 铜冶炼厂的工艺设计除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。