火法铜冶炼污染物排放情景分析
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摘 要：清洁生产是近几年来我国一直倡导的铜产业生产目标，文章对火法铜冶炼工艺进行合理分析，以达到妥善解决该工艺能源消耗过大与温室效应等方面的问题。而情景分析法是公认的高效率分析手段，使用其对火法铜冶炼污染排放情况进行分析，能够达到对该工业生产环境进行科学管理的目的，值得人们对其使用方式进行深入探究。
关键词：污染物 火法炼铜 铜冶炼 情景分析
中图分类号：X75 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（a）-0114-02
我国铜冶炼主要以火法炼铜工艺为主，虽然这种工艺能够保证铜冶炼的数量以及质量，但却会在冶炼过程中产生一定的污染物。为了实现清洁生产的目标，业内人士开始对火法炼铜工艺进行调整与完善，运用情景分析的方式，对该工艺污染排放量进行了分析，以求能够制定出更加合理的生产方案，从而为该行业的环境管理决策提供强有力的支持。
1 情景分析
所谓“情景分析”是一种在建立在技术、经济以及产业等演变假设基础之上的，利用对未来进行科学描述与推理的方式，设计出未来的多种可能策略[1]。这是一种制定发展战略与对策的有效途径，在多领域都得到了广泛应用。
由于火法铜冶炼在冶炼过程中不仅会消耗大量能源，同时还会产生一定量的污染，对环境已经造成了影响，因此铜冶炼生产减排已经成为了现代各界人士极为关注的问题。而运用情景分析的方式，可以根据对该产业生产污染分析的结果，制定出更加合理的行业环境管理决策，从而为该行业的绿色化发展以及健康化发展提供可靠保障。
2 火法铜冶炼
2.1 概述
在我国古代文献中，很早就有关于火法炼铜的记载。而且通过考古学家研究发现，按照矿石冶炼能力以及矿石品味等因素的差异，古代各地在具体使用火法炼铜方式时，都会使用相应的冶炼手段。这些手段主要分为3类：一类，对氧化矿石进行处理，将其还原熔炼为铜；一类，对硫化矿石进行焙烧处理，将其还原成铜；另一类，对硫化矿石进行焙烧脱硫处理，并根据铜纯度标准，熔炼出多重标准纯度的“冰铜”，进而通过进一步加工，将其还原为铜[2]。
随着火法炼铜工艺的不断精炼，该项技术一直处于精进之中，并在我国冶金史上始终保持着不可替代的位置，是古代工匠先辈的伟大结晶，为现代冶金技术的发展与进步，起到了极为重要的作用。
2.2 污染物产生
火法炼铜工艺发展至今，仍然是铜冶炼的主要技术，国内超过90%的铜都是通过这种手法冶炼而成的。目前，主要的冶炼铜产品主要为电解铜与粗铜，也有一些企业会生产铜锍与阳极铜等产品[3]。
由于在有色冶炼工艺中，火法炼铜的手段相对较为丰富，且这些工艺会因为技术特点以及技术能力等因素产生不同的污染物质，同时这些污染物质的产生强度也有所不同。目前火法铜冶炼最为突出的环境污染主要有重金属污染以及SO2污染两种。其中重金属多分布于废渣、废水以及烟气之中，而SO2多集中在烟气之内。
2.3 污染物排放强度
通^对火法铜冶炼工艺技术研究发现，该工艺产生污染物的工序主要有火法精炼熔炼以及吹炼3种，且其中以熔炼工序的污染问题最为严重[4]。按照现代工艺技术，熔炼技术中的熔池炉、鼓风炉以及闪速炉山东工艺的污染物产生强度并不相同。相关人员会根据SO2、废水以及冶炼渣等污染标准，以单位产品“平均产排污强度”为参考，计算该工艺污染物产生强度值。
完成产排污强度计算之后，笔者将以2009年作为情景基准，以2017作为情景年，做出该年度国内电解铜总产量将达到500万吨的假设，设定火法铜冶炼工资技术比例会不断加大，对多种情景污染物排放量与产生量进行全面分析。
3.1 情景设定
3.1.1 情景一
这一方案的目标相对较低，假设为到2020年，熔炼技术结构还是无法达到相应标准，且没有存在有利的客观条件。这时的工艺不仅没有贯彻新的政策，而且部分落后工艺仍然有所保留。同时一些小型冶炼工厂仍然存在，这些工厂不仅工艺水平相对较低，且会产生大量的污染物。
3.1.2 情景二
在这一情景中，设定新出政策以及将要出台的政策都能够顺利实施，且落实质量相对较高，铜冶炼产业发展方向较为理想，该产业的结构工艺以及规模都得到了合理的调整，技术水平得到了显著的提升。
3.1.3 情景三
这一情景与情景二基本相同，在这一情境中各项政策也被认定为是顺利落实的，不仅客观条件以及其与较为理想，而且该工艺也处于较高水平，行业发展已经远超预期值。
3.2 情景分析
3.2.1 分析一
按照目前我国铜冶炼行业的管理与发展而言，情景一出现的可能性相对较低，情景二和情景上更加符合我国国情。而这两个情景最重要的差别，便是2020年时两种熔炼技术结构之间的比例值。
在情景二之中，熔池熔炼的发展速度相对较快，与闪速熔炼相比，其推广范围相对较大；而在情景三内，闪速熔炼的发展得到了大力支持，发展速度与推广速度相对较快，熔池熔炼发展速度无法与其相比。
3.2.2 分析二
铜冶炼行业清洁生产标准正在制定与完善之中，而且在各项标准的督促之下，各冶炼企业都会不断对自身的生产清洁度进行提升。在这种趋势之下，工艺技术结构会再次得到优化，污染物排放强度也会出现持续下降的趋势，总体的污染排放量会进一步降低。
3.2.3 分析三
通过对多种熔炼工艺的分析发现，如果对传统熔炼工艺进行调整，可以最大限度降低冶炼过程中的能源消耗量以及污染物排放量，可以有效降低全球变暖潜值数值。根据情景二与现实发展情况的对比来看，只要对鼓风炉比例数值进行降低，铜生产过程中的能源使用量就能够得到有效控制，而相应的全球变暖潜值数值也会随之降低，差异值相对较大。因此可以分析出，使用鼓风熔炼的火法铜冶炼技术产生的环境影响远远高于其他两种，是环境管理的关键所在，应通过淘汰这一环节的方式，切实提高整体工艺流程的清洁度，降低其对生态环境所产生的影响。
由于情景二与情景三都属于低能耗、低排放，与未来铜产业发展趋势完全相符，因两种方案的可行性都相对较高。但因为两种方案的差异，各界对两者的评价也有所不同，鉴于闪速熔炼产生的影响相对较低，因此情景三的开展效果会更加理想。但因为各种熔炼技术都有些自身的独特性与不可取代性，所以闪速熔炼技术不能完全取代其他所有的技术，需要按照冶炼实情对技术结构进行科学调整与设计。
4 结语
通过该文对火法铜冶炼以及情景分析法等相关内容的论述，利用情景分析手段对该工艺的污染排放情况进行了准确的分析。为了保证该工艺的节能性与绿色性，相关人员必须要对该工艺结构进行不断优化，对冶炼渣以及相应的污染物进行合理处理，从源头降低污染物排放量，从而使清洁生产目标得以实现。
参考文献
[1] 王森.火法炼铜技术现状及发展趋势[J].江西建材，2015（19）：284-285.
[2] 刘志宏.中国铜冶炼节能减排现状与发展[J].有色金属科学与工程，2014（5）：1-12.
[3] 陈淑萍，伍赠玲，蓝碧波，等.火法炼铜技术综述[J].铜业工程，2010（4）：44-49.
[4] 阮仁满，衷水平，王淀佐.生物提铜与火法炼铜过程生命周期评价[J].矿产综合利用，2010（3）：33-37.