如何让有色金属变“绿色”?

2021-04-13 08:26 绿创碳和
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随着世界经济的快速发展,包括中国在内的众多国家消耗了大量的化石能源,经济、环境和能源问题让各国政府和学界普遍关注。中国是世界上**的能源消耗和二氧化碳排放国家,工业碳排放占据我国碳排放来源的70%以上;同时我国也是世界**的有色金属生产和消费国,金属矿采选业作为国家**的能源消耗产业之一更是碳排放大户。

中国有色金属品种多、储量大,有色金属采选业规模大、综合实力强,但是能源消耗大。在大力倡导低碳经济前提下,有色金属行业必须实现经济增长和环境平衡。发展低碳经济的核心就是产业低碳化,有色金属采选业面临着巨大的节能减排压力。随着产业技术的不断升级与实践验证,有很多卓有成效的节能减排技术也被运用到了有色金属的生产操作中。

2030

2060

氧化铝工业节能减排

节能方向与途径

(1)加强能源管理,防止浪费和流失

(2)降低蒸发系统的能耗

(3)加快老化设备的更新淘汰。

(4)对烧结法而言,尽量提高蒸发排盐固含从而达到降低煤耗的目的

(5)降低熟料烧结过程的能耗

减排方向及途径

(1)赤泥的综合利用

赤泥中含有大量的氧化铁、氧化铝、氧化硅、氧化钙、氧化锌等碱性氧化物,此外还含有微量元素Ti、Ni、Cd、K、Pb、As等。利用赤泥为主要原料可生产多种砖。

另外进行赤泥的综合应用:如充分利用赤泥的碱性中和酸性废水、吸收酸性气体(如SO2);提取赤泥中的有价元素,如Al、Ti、Ni等。

(2)提高工业用水利用率

不断完善循环水系统的建设,加强循环水运行管理,提高水的复用率。根据各生产工序对水质的不同要求,把部分工序外排水收集起来,返回生产流程再用。

氧化铝工业废水的治理应当废水回用和达标排放两者并重,从长远看,废水回用对氧化铝企业具有极高的经济效益,同时又可在一定程度上提高企业所在地区的环境容量。

(3)热电厂减排

氧化铝生产过程中所需的蒸汽全部由热电厂供应,热电厂使用高热值的优质低硫煤可以提高热效率,减少温室气体的排放和SO2的排放。进行锅炉烟气的脱硫处理,如采用赤泥进行烟气脱硫可以实现氧化铝生产的以废治废,综合利用。

推荐工艺及技术

1.电气节能措施

(1)线路改造

(2)选用节能灯

2.采用新的蒸发工艺

(1)降膜蒸发器和高效闪蒸器结合应用

(2)超声波防垢技术的应用

2030

2060

电解铝工业节能减排

节能方向与途径

(1)加快大容量预焙阳极铝电解槽成套技术与装备的开发与优化,并尽快进行产业化实施,全面提高电解铝技术装备水平。

(2)进一步完善和推广应用物理场技术、浓相与超浓相输送技术、智能模糊控制技术、直降式可控硅整流技术、干法净化技术等 。

(3)组织开展提高铝电解槽寿命综合技术、强化电流技术、低温铝电解技术等重大关键技术的科技攻关。

(4)改善和提高铝用炭素材料与制品的质量,研究开发铝用炭素制品生产中的节能环保技术、铝电解槽废伯内衬环保、碳阳极各种添加剂等。

(5)开展新型阴极、新型阳极、铝电解过程仿真技术、低温铝电解技术、传感元件与控制方法等基础理论研究。

(6)开发碳阳极中微量元素在电解过程中的作用机理研究,为进一步改善和提高阳极质量提供理论根据。

减排方向及途径

(1)控制电解槽含氟烟气排放,提高电解烟气净化水平

①提高电解槽控制技术水平,减少电解槽打开的次数和时间;

②缩短更换阳极的时间,减少槽盖板打开时间;

③延长阳极的使用寿命,减少更换阳极次数;

④加强槽盖板的维护,保证槽盖板的完好不变形;

⑤保证排烟管网均匀排烟,特别是远离净化系统的末端电解槽排烟。

(2)减少阳极效应,控制氟化物和过氟化物的排放

由于阳极效应而产生的过氟化碳,是一种强劲的温室气体,超过二氧化碳6500-9200倍,在大气中的寿命以万年计。实践证明,只有减低阳极效应频率和阳极效应持续时间,才可能大幅度降低过氟化炭的产生。

(3)添加锂盐降低氟化盐消耗,减少氟化物排放;

(4)提高电解槽寿命,减少电解槽大修渣的产生量。

推荐工艺及技术

1.硼化钛-胶体氧化铝涂层阴极新技术

2.与氮化硅结合的碳化硅耐火材料作铝电解槽侧壁内衬新技术

2030

2060

铅锌工业节能减排

节能方向与途径

(1)对工艺、技术进行改造

(2)实行生产规模和设备大型化

(3)进行电平衡测试,提高电能利用率

减排方向及途径

在冶炼过程中,从烧结炉、鼓风炉和渣处理炉的烟囱和排风管道系统中释放的烟尘物,和从渣处理炉的炉料场所,鼓风炉和渣处理炉的出渣位置,烧结机的装料出料位置,炉料破碎等设备中产生的易挥发物,其铅含量合计不能超过500g/t金属铅。

建议将烧结机封闭在一个建筑物中,然后通过出口将灰尘排入袋式吸尘器中进行收集。为了连续监控袋式吸尘器排气装置中的微粒状粉尘物,越来越多的“袋漏”式探测系统被安装到这个工序中。

推荐工艺及技术

1.直接炼铅工艺

(1)基夫赛特法

核心设备是基夫赛特炉,由带火焰喷嘴的反应塔、填有焦炭过滤层的熔池、立式余热锅炉、铅锌氧化物的还原挥发电热区组成。基夫赛特法具有产出的烟气二氧化硫浓度高、体积少;易于烟气净化和制酸;生产环节少;焦耗少,精矿热能利用率高,能耗低,资源综合利用水平高;生产成本低;对原料的适应性强等优点。

(2)氧气底吹炼铅法(QSL法)

该法将铅精矿加入炉内,鼓入富氧氧化,硫化铅被氧化成氧化铅时,会放出大量的热使过程自热,氧化铅和硫化铅交互反应生成金属铅,硫被氧化成二氧化硫。因采用富氧熔炼,烟气中的二氧化硫浓度高达15%左右,有利于制酸。该工艺具有熔炼烟尘率低;自动化水平高;能耗低等优点。

2.炼锌新工艺

(1)沸腾焙烧

目前鲁奇式沸腾焙烧炉已取代了道尔型沸腾焙烧炉,已成为硫化锌精矿焙烧的主流设备。这样有利于提高气体流速,减少烟尘率和延长烟尘在炉膛内的停留时间,以保证烟气质量,提高生产率,加料方式采用抛摔干法加料,通过料枪或抛料皮带将精矿均匀抛用在沸腾层上面。另外,富氧在锌精矿沸腾焙烧中得到了应用,大大强化了焙烧过程,提高了焙砂质量和烟气中的二氧化硫温度。

(2) 浸出

连续浸出技术在锌焙烧浸出中得到了广泛应用。目前,提高浸出率的方法主要是两段浸出法,其中以黄钾铁矾法应用最广,黄钾铁矾法是用热浓硫酸浸出渣中的难溶锌,然后再以黄钾铁矾的形式从溶液中除去有害的铁,得到富含锌的浸出液。此法使得浸出过程中的损失大大减少了。氧压浸出技术是往压煮器中通入氧气,并用稀硫酸使硫化锌精矿中的锌和硫分别转变为水溶性硫酸锌及元素硫的锌浸出方法。其优点在于可处理低品味矿石、环保好、浸出率高,锌生产不受硫酸工艺的制约,流程简单。

(3)溶液净化

目前较新的技术为反向锑盐法和铅锑合金锌粉法除钴。反向锑盐法是先在较低温度下除铜、镉(冷净化),然后在高温(80-90C)下加锌粉和锑盐除钻、镍、砷、锑、锗等杂质(热净化)。这种净化方式可以较好的得到铜镉渣和钴渣,有利于有价金属的回收,镉的损失较少,采用锑盐法避免了御盐法生产过程中产生剧毒的砷化氢,处理杂质高的溶液仍可得到满意的净化效果。铅锑合金粉法也是采用铅锑合金粉除钻,合金锌粉含锑0.02%-0.05%,铅0.05%-1.0%,采用合金锌粉净液,与砷盐法相比,可避免剧毒砷化氢的产生,与锑盐法相比,可避免锑额外的带入溶液中。

(4)锌电积

锌电积的主要目标是产出高质量电锌和减少电能消耗,目前国内外都达到了较高水平,因此不再叙述。

2030

2060

国家有色行业推荐的清洁生产技术

1. 选矿厂清洁生产技术

(1)简化碎矿工艺,减少中间环节,降低电耗;

(2)采用多碎少磨技术降低碎矿产品粒径;

(3)采用新型选矿药剂CTP部分代替石灰,提高选别指标;

(5)将防尘水及厂前废水经处理后重复利用,提高选矿回水率;

(6)采用大型高效除尘系统替代小型分散除尘器,减少水耗、电耗,提高除尘效率。

2.氢氧化铝气态悬浮焙烧技术

焙烧系统是由一台稀相闪速焙烧主炉和一组内衬耐火材料的高效旋风换热设备组成。其主要工作原理为:含水10%的氢氧化铝经文丘里预热干燥器及两级旋风预热器预热至425C左右后,进入焙烧炉锥部。在焙烧炉内与高热气流(1100°C)进行快速热交换。由于炉体结构及物料、高温气流的合理配置,使得氢氧化铝始终处于悬浮状态,从而能够快速完成焙烧过程。经焙烧后的氧化铝经高温旋风筒分离,进入由四级旋风筒和一级硫化床组成的冷却系统。冷却后的氧化铝(低于80°C)进入下一道工序。废气经一级预热旋风分离后进入电除尘器,经除尘后(含尘浓度低于50毫克/标准立方米)排入大气。其主要特点是热效率高,能耗低,不产生燃烧烟尘。

3.低浓度二氧化硫烟气制酸技术

工业生产过程中排放的低浓度二氧化硫烟气,经过湿法动力波洗涤净化,经加热达到转化器的操作温度后,在转化器内转化为三氧化硫,经冷却形成部分硫酸蒸汽。在WSA冷凝器内,硫酸蒸汽与三氧化硫气体全部冷凝成硫酸。产酸浓度大于96%,制酸尾气二氧化硫浓度小于200毫克/标准立方米,尾气达标排放。

4.电解铝、炭素生产废水综合利用技术

电解铝及炭素生产废水主要污染物是悬浮物、氟化物、石油类等,污水经格栅除去杂物后,进入隔油池除去大部浮油,加入药剂经反应池和平流沉淀池沉降浮油,渣进入储油池,底泥浓缩压滤,澄清水经超效气浮,投加药剂深度处理,再经高效纤维过滤,送各车间循环利用。

5.氧化铝含碱废水综合利用技术

含碱污水经格栅、沉砂池除去杂物及泥沙后,进入两个平流沉淀池进行沉淀处理,底流由虹吸泥机吸出送脱硅热水槽加热后再送二沉降赤泥洗涤,溢流进入三个清水缓冲池,再用泵送高效纤维过滤器进一步除去悬浮物,净化后得到再生水送厂内各工序回用。避免了生产原料碱的浪费,节约水资源,而且降低了废水的处理成本。

6.300KA大型预焙槽加锂盐铝电解生产技术

在铝电介质预焙槽电解工艺中加入锂盐,降低电解质的初晶点,提高电解质导电率,降低电解质密度,使生产条件优化,产量提高。

7.管-板式降膜蒸发器装备及工艺技术

采取科学的流场和热力场设计,开发应用方管结构,改善受力状况,提高蒸发效率的同时大幅度降低制造费用;利用分散、均化技术,简化布膜结构,实现免清理;利用蒸发表面积和合理的结构配置,实现汽水比0.21~0.23的国际领先水平,大幅度降低系统能耗;引入外循环系统改变蒸发溶液参数,避免碳酸钠在蒸发器内结晶析出。


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