（环境工程专业论文）清洁生产管理理论在锌湿法冶炼过程中的应用.pdf

摘要 为了进一步减少锌材料生命周期环境影响，增强锌材料生态环境友好性与竞争 力，本研究以株洲冶炼厂为代表，开展了我国锌材料生命周期评价研究，从而为我国 锌工业进一步清洁生产与环境保护工作提供理论指导。 本文在简要介绍清洁生产与发展背景、清洁生产的内容、措施、方法工具及其实 施保障基础上，基于锌冶炼加工工艺特点，系统归纳了锌冶炼加工过程污染预防与清 洁生产技术措施以及近年国内外实践成果。基于开发的生命周期评价系统，进行了株 冶锌冶炼加工过程的生命周期评价，并将其与国内外著名锌冶炼企业环境续效对比研 究。 研究发现：株冶在二氧化硫、温室气体及重金属排放上，与国外著名锌企业差距 明显，株冶应以浸出渣处理工序的低浓度二氧化硫排放与能源利用作为进一步清洁生 产与污染治理的重点。同时，建议株冶采取挥发回转窑原料调整与工艺改造、氧化锌 吸收处理挥发窑低浓度二氧化硫烟气、开发与推广应用新型合金产品等清洁生产技术 措施。 基于株冶锌冶炼原料结构调整考虑，详细介绍了国内外二次锌资源产生状况、利 用现状及其回收利用冶炼工艺技术，分析了株冶进行锌冶炼原料结构调整的必要性、 可行性及相应工艺技术措施。提出了株冶应根据电弧炉烟尘等二次锌原料与中性浸出 渣化学组成性质上十分类似的特点，采用挥发回转窑处理电弧炉烟尘等二次锌原料， 从而解决锌冶炼原料供应不足的问题。 关键词；清洁生产生命周期评价锌湿法冶炼环境影响指数 原料结构 清沽生产管理理论在锌湿法冶炼过程中的麻_ a b s t r a c t t or e d u c et h ee n v i r o n m e n t a li m p a c to f z i n cm a t e r i c a lt h r o u g ht h ew h o l el i f ec y c l ea n d i m p r o v ei t se n v i r o n m e n t a lf r i e n d l yp r o p e r l ya n dc o m p e t e n c e ，al i f ec y c l ea s s e s s m e n to n m e t a l l u r g i c a lp r o c e s s h a db e e nc o n d u c t e d ，b a s e do nt h ec a s es t u d yo fz h u z h o u s m e l t e r ，w h i c hw i l ls e r v e sf o rt h ec l e a n e rp r o d u c t i o na n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o no fz i n c m e t a l l u r g i c a lp r o c e s si nc h i n a t h i sp a p e rh a si n t r o d u c e dt h eb a c k g r o u n do fc l e a n e rp r o d u c t i o nd e v e l o p m e n lt h e c o n t e n t ，m e a s u r e ，m e t h o dt o o la n di m p l e m e n t i n gt h eg u a r a n t e eo f c l e a n e rp r o d u c t i o n b a s e do nt h es m e l tp r o c e s s i n gt e c h n o l o g yc h a r a c t e r i s t i co fz i n c ，s y s t e ms u mu pz i n cs m e l t p r o c e s s i n gc o u p 3 ep o l l u t i o np r e v e n ta n dc l e a n e rp r o d u c t i o nt e c h n o l o g ym e a s u r e ，a n d p r a c t i s et h ea c h i e v e m e n tb o t ha th o m ea n da b r o a di nr e c e n ty e a r s o nt h eb a s i so fl i f ec y c l e a s s e s s m e n tt h a th a dd e v e l o p e d ，s m e l tt oz h u z h o us m e l t e r yz i n cp r o c e s s i n gc o u r s ee a r l yo n l i f ec y c l ea s s e s s m e n t a n dc o m p a r e 、i t l ld o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lf a m o u sz i n c i n g st h e p e r f o m a n c eo f e n v i r o n m e n t s t u d i e sh a v es h o w n ：t h es m e l t e r yo fz h u z h o uh a sal o n gw a yt og oc o m p a r e dw i t h f a m o u sz i n ce n t e r p r i s e so ff o r e i g nc o u n t r i e si nt h es u l f u rd i o x i d e ，g a so ft h eg r e e n h o u s e a n dh e a v ym e t a l d i s c h a r g e d z h u z h o us m e l t e r y s h o u l d r e d u c et h es u l f u rd i o x i d e d i s c h a r g i n gd e n s i t y ，r a i s et h ee n e r g yu t i l i z a t i o nr a t i oa st h ef o c a lp o i n to fc l e a n e r p r o d u c t i o na n dp o l l u t i o nc o n t r 0 1 a n dt h i sp a p e ra d v i s et h ew a yo ne n v i r o n m e n t a l i m p r o v e m e n ta n dc l e a n e rp r o d u c t i o ns u c ha s r a wm a t e r i a l sa d j u s t i n ga n dt r a n s f o r m i n g w i t ht h ec r a f to fz h u z h o us m e l t e r , r e d u c i n gs u l f u rd i o x i d ee m i s s i o n ，d e v e l o p i n ga n d p o p u l a r i z i n gt h en e w - t y p ea l l o yp r o d u c t si sp u tf o r w a r d b a s i co nt h er a wz i n cm a t e r i a l sa d j u s t i n g ，t h i sp a p e rd e t a i l yi n t r o d u c e dt h es i t u a t i o no f t h ed o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lz i n cr e s o u r c et w ot i m e s ，t h ec u r r e n ts i t u a t i o no f u t i l i z i n gi t s a n dt h et e c h n o l o g yo fr e c y c l i n g a ti sa n a l y s e dt h a ti ti sn e c e s s i t y , f e a s i b i l i t yt h a tz h u z h o u s m e l t sa d j u s tt h es t r u c t u r a lo fr a wm a t e r i a l sa b o u tz i n cs m e l t s a n di tp r o p o s et h a tt h e e l e c t r i ca r cf u r n a c ed u s ts u p p l i e sf o rz i n cr e s o u r c et w ot i m e s ，t h u ss o l v et h ep r o b l e mt h a t t h ez i n cs m e l t sr a wm a t e r i a l si n s u f f i c i e n ti ns u p p l e l y k e y w o r d s ：c l e a n e rp r o d u c t i o n ；l i f ec y c l ea s s e s s m e n t ( l c a ) ；z i n c ； m e t a l l u r g i c a lp r o c e s s ；e c o i n d i c a t o r ：m a t e r i a l ss t r u c t u r e 硕十学位论文 附图索引 1 1 生命周期评及其体系边界示意图8 1 2 实施清洁生产程序图1 2 1 3 企业清洁生产审计基本步骤1 4 1 4 生命周期评价的步骤1 5 2 1 锌冶炼原则流程图1 8 2 2 湿法电解炼锌工艺主要步骤及其应用1 9 2 3 铁矾渣还原挥发焙烧一酸浸一萃取提铟工艺流程2 5 3 1 产品生命周期阶段3 0 3 2a t h e n a 系统主界面3 5 3 3a r h e n a 系统的操作方式3 5 3 4 “o p e n ”对话框3 6 3 5 创建工程中指定工程文件名对话框3 6 3 6 “n e w ”对话框3 6 3 7 选项添加项目对话框3 7 3 8 添加项目的属性输入对话框3 7 3 9 添加新项目后的结果图3 7 3 1 0 “f i l e ”菜单3 8 4 1 锌湿法冶炼系统l c a 边界4 0 4 2 氧化锌脱硫的吸收一热分解流程图5 4 4 3 氧化锌脱硫的吸收一酸分解流程图5 4 4 4 氧化锌脱硫的吸收一空气氧化流程图5 5 4 5 片状锌( 铝合金) 粉产品形貌5 6 5 1 威尔兹法处理e a f 烟尘工艺流程图6 6 5 2m r t 工艺的火法工艺流程6 9 5 3m r t 工艺的湿法工艺流程7 0 5 4 中性浸出渣回转挥发窑产工艺流程7 1 5 5 氧化锌处理系统工艺流程图7 3 5 6 粗级氧化锌碱洗一焙烧脱卤工艺流程7 4 5 7 粗级氧化锌焙烧一碱洗脱卤工艺流程图7 4图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图圈图圈图 清洁生产管理理论在锌湿法冶炼过程中的席j j j 附表索引 表3 1 满足环境要求的一般设计策略3 4 表4 1 材科l c a 的主要环境指数意义4 l 表4 2 株冶锌冶炼过程产品产量4 2 表4 3 株冶锌冶炼过程各子模块能源消耗4 2 表4 4 株冶锌冶炼过程向大气排放污染物量( k g t 锌) 4 2 表4 5 株冶锌系统各子模块向大气环境排放c 0 。的排放量( t t 锌) 4 3 表4 6 株冶锌系统向水环境排放4 3 表4 7 锌材料冶炼过程中碳质能源的特征化系数4 4 表4 8 锌材料冶炼过程中非碳质能源的特征化系数4 4 表4 9 碳质能源g w p 特征化系数4 4 表4 1 0 非碳质能源g w p 特征化系数4 5 表4 1 1 酸雨气体的酸化指数特征化系数4 5 表4 1 2 重金属当量特征化系数( 烟气) 4 6 表4 1 3 重金属当量特征化系数( 废水) 4 6 表4 1 4 抹冶锌冶炼过程l c a 的环境影响指数4 7 表4 1 5 株冶锌冶炼过程子模块的环境影响指数4 7 表4 1 6 株冶锌冶炼过程能源组成4 7 表4 17 株冶锌冶炼过程能源种类对g w p 的贡献4 8 表4 1 8 株冶锌冶炼过程各重金属对重金属指数贡献4 8 表4 1 9 国外著名锌冶炼厂环境指数4 9 表4 2 0 株洲冶炼厂、韶关冶炼厂环境指数对比( 2 0 0 2 年) 4 9 表4 2 1 国内外著名湿法炼锌厂环境指数对比5 0 表5 12 0 0 0 年全球各国电弧炉烟尘产生量( 万吨) 6 0 表5 2b u s 集团锌回收概况6 2 表5 3 美国再生锌产量比率( 1 9 9 8 2 0 0 2 年) 6 2 表5 4 典型电弧炉烟尘的主要成分6 4 表5 5e a f 烟尘中的锌、铅、铁化学物相组成6 5 表5 6 日本开发与应用的e a f 烟尘处理回收锌工艺6 5 表5 7 电弧炉烟尘处理方法6 5 表5 8e a f 烟尘与浸出渣化学组成( ) 7 0 表5 9 电炉烟尘、铁矾渣主要化学成分( ) 7 5 表5 1 0 我国株冶电炉炼钢企业7 6 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名：4 i ， 降 日期：腓，月，占日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇 编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 导师签名： 日期：) ，r 年f 月，6 日 日期：砌r 年r 月，6 日 硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 清洁生产思想的产生与发展 1 1 1 清洁生产思想产生背景 2 0 世纪6 0 年代，西方发达屋家在经过近二十年工农业高速发展后，出现了 一系列严重的污染问题，给环境和人民身体健康造成了严重危害。为了减轻发展 给环境的压力，西方工业化国家从6 0 年代开始采角“末端治理”措施处理生产过 程产生的废物，以减少工业废弃物向环境的捧放，治理环境污染问题不过尽管 人们付出了很高的经济代价，但效果仍十分有限，无法达到人们预期的污染控制 目标企业和政府从中认识到“末端治理”并不是一个真正解决方案，首先它需 要昂贵的建设投资和惊人的运行费用。而且还要消耗资源耜能源，同时产生二次 污染，它只是使污染发生时间和空间上的转移，不能从根本上解决污染问题；而 从金过程考察污染闻题，采取源头控制、使用无废少废工艺是治理环境污染的最 佳措施。由此，在2 0 世纪7 0 年代产生了“污染预骑”、“废物最小化”、“减废技 术”、“源削减”、“零捧放技术”、“零废物生产”和“环境友好技术”等一系列解 决环境污染问题的新策略，此即清洁生产思想“ 为了寻求邵能获得最大的经济效应，同时又使得生产工艺、产品对环境产生 最小影响的途径。许多国家自2 0 世纪8 0 年代以来，相继加入到清洁生产工作的 行列例如美国国会于1 9 科年通过了资源保护与恢复法一固体有害废物謦正 案，规定了废物最小化是美阻的一项基本嗣策，此后美国环保局科学顾问委员会 在1 9 8 8 年的报告 今后的危害- 9 0 年代的战略) 中提出，“必须制定一项新战珞， 在污染发生之前予以削减和防止”。 1 9 8 9 年联合国环境规划署( u n e p ) 工业与环境中心在总结各国工业污染防 止实践基础上。根据u n e p 理事会会议的决议，制订了清洁生产计划，明确 了清洁生产概念，确定了清洁生产的含义，并在全球范围下推进清洁生产。自此， 清洁生产逐渐为各国企业和政府所认可，清洁生产进入了快速发展的新时期。 1 1 2 清洁生产的含义、特点与藤捌 联合圆环境署予1 9 9