第7章_冶金工业清洁生产的主要途径

1、冶金工业清洁生产的主要途径,主讲：胡宇杰,清洁生产与循环经济,清洁生产与循环经济,清洁生产与循环经济,清洁生产与循环经济,经济与环境的分裂 经济与社会的分裂 环境与社会的分裂,清洁生产与循环经济,如何进行预防？进行控制？,主要内容,清洁生产概述,冶金工业环境管理,清洁生产的理论基础和主要途径,冶金行业中清洁生产的实施,有色冶金行业中清洁生产的实施,清洁生产到底是什么？,是现场5S管理？ 是循环经济？ 是环境体系审核? 是主管部门的业绩? 还是让我们报污染物量？ 。,什 么 是 5S ?,广义概念：5S是基于所有人都参与基础上的一种管理方法。 狭义概念： 1S-分拣（整理） 2S-顺序（整顿）

2、3S-清扫（清扫） 4S-干净（清洁） 5S-习惯（素养）,这五项内容在日文的罗马发音中，均以“S”为开头，故称为5S,1S- 分拣,2S-布置,3S-清扫,4S-干净,5S-习惯,什么是5S?,1S-整理 SEIRI,2S-整顿 SEITON,3S-清扫 SEISO,4S-清洁 SEIKETSU,5S-素养 SEITSUKE,实施5S的好处.,对于个人而言: 提供您创造性地改善您工作岗位的机会; 使您的工作环境更舒适; 使您的工作更方便; 使您的工作更安全; 使您更容易和周围的同事交流; .,实施5S的好处.,对于企业而言: 零“更换”时间 - 提高产品的多样性; 零次品 - 提高产品质量;

3、 零浪费 - 降低成本; 零“耽误” - 提高交付可靠性; 零事故-提高安全性 零停机-提高设备利用率 零抱怨-提高信心和信任,哪些公司是世界级的公司?,您心目中的一流、二流和三流的公司是什么样子的？,三流企业,每个人都随处乱扔垃圾而没有人拣起来。,二流企业,由专人将别人乱扔的垃圾拣起来。,一流企业,每个人都自觉维护环境的清洁，没人乱扔垃圾。,循环经济 其基本含义是指：在物质的循环再生利用基础上发展经济。用一句通俗的话说，循环经济是一种建立在资源回收和循环再利用基础上的经济发展模式。循环经济是对物质闭环流动型经济的简称，是以物质、能量梯次使用为特征的，在环境方面表现为低排放，甚至零排放。循环经

4、济要求以“减量化（reducing）、再使用（reusing）、再循环（recycling） ”为经济活动的行为准则，有人称之为3R原则。循环经济的发展，从企业角度看有两种形式，一是企业内部，二是企业之间。,消费,资源,传统的线性经济,区域循环经济,清洁生产概述,清洁生产的背景？,清洁生产的审核,清洁生产的概念？,清洁生产的内容及意义？,实施清洁生产的途径,污染治理发展过程,随着工业化程度加深，污染物排放已经超过环境自净处理的限度。 通过治理污染以减少对环境损害的“污染治理” 被证明是昂贵且不值的。 随着原材料、能源和其他资源的价格上涨，有关“最优化生产力”和通过“循环利用”等技术降低成本的方

5、法越来越受到重视。 强调预防污染源的污染防治理念出现。 清洁生产-更加全面和广泛将工业引向可持续发展的概念。,清洁生产的由来？,日本：SO2排放治理费用是预防费用的10倍； 美国： 1972年为260亿美元(GNP的1) 1987年为850亿美元 80年代末1200亿美元(GNP的2.8) 杜邦公司：废物的处理费用以每年2030增加，处理每桶废物3001500美元。 末端处理在经济上已不堪重负,可持续发展的环境对策-清洁生产,末端治理和末端治理的弊端,末端治理把环境责任只放在环保研究、管理等人员身上，仅仅把注意力集中在对生产过程中已经产生的污染物的处理上。具体对企业来说只有环保部门来处理这一问

6、题，所以总是处于一种被动的、消极的地位。侧重末端治理的主要问题表现在： 末端治理设施投资大、运行费用高，造成企业成本上升、经济效益下降。 末端治理未涉及资源的有效利用，不能制止自然资源的浪费。 末端治理存在污染物转移等问题，不能彻底解决环境污染。 清洁生产是要引起研究开发者、生产者、消费者也就是全社会对于工业产品生产及使用全过程对环境影响的关注。使污染物产生量、流失量和治理量达到最小，资源充分利用，是一种积极、主动的态度.,主动式环境保护战略清洁生产,末端处理与清洁生产,末端处理 采用废物处理措施控制污染物的排放 当工艺和产品已经开发出来了，环境问题已经产生时，才考虑污染控制 污染控制及环境改

7、善增加了企业的生产成本,清洁生产 通过综合手段在源头预防污染物的产生 污染预防作为产品及工艺研发活动的组成部分 污染物及废物被当作潜在资源并可能转变为有价值的产品和副产品,清洁生产与末端治理的关系,末端治理与清洁生产两者并非互不相容，也就是说推行清洁生产还需要末端理，这是由于：工业生产无法完全避免污染的产生，最先进的生产工艺也不能避免产生污染物；用过的产品还必须进行最终处理、处置。因此清洁生产和末端治理永远长期并存。只有共同努力，实施生产全过程和治理污染过程的双控制才能保证环境最终目标的实现,清洁生产简介,清洁生产指导思想：“预防胜于治理” 关注焦点：提高资源利用效率、使废物 污染产生的最少化

8、 最终结果：提高经济效益、市场竞争力 实现环境与经济的可持续发展，减少人类及环境的风险,清洁生产概述,清洁生产的背景？,清洁生产的审核,清洁生产的概念？,清洁生产的内容及意义？,实施清洁生产的途径,二、清洁生产概念,清洁生产（Cleaner Production 缩写CP），是一种创新思想，该思想是将整体预防的环境战略持续运用于生产过程、产品和服务中，以提高生态效率，并减少对人类及环境的风险。 对生产过程而言，要求节约原材料和能源，淘汰落后的生产工艺和有毒原材料，减少或降低所有废弃物的数量和毒性。 对产品而言，要求减少从原材料获取到产品最终处置的全生命周期的不利影响。 对服务而言，要求将环境因

9、素纳入设计和所提供的服务之中。,清洁生产的定义 目前国际上对清洁生产并未形成统一的定义，清洁生产在不同的地区和国家存在着许多不同而相近的提法，使用着具有类似含义的多种术语。例如，欧洲国家有时称这为“少废无废工艺”、“无废生产”；日本多称“无公害工艺”；美国则称这为“废料最少化”、“污染预防”、“减废技术”。此外，还有“绿色工艺”、“生态工艺”、“环境工艺”、“过程与环境一体化工艺”、“再循环工艺”、“源削减”、“污染削减”、“再循环”等。这些不同的提法或术语实际上描述了清洁生产概念的不同方面。,联合国环境规划署将清洁生产概括为：针对生产过程、产品、服务持续实施的综合性预防的以增加生态效率和减少

10、人类和环境风险的策略。对于生产过程，它意味着充分利用原料和能源，消除有毒物料，在各种废物排出前，尽量减少其毒性和数量。,中华人民共和国清洁生产促进法关于清洁生产的定义为：清浩生产是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。,a首先在污染产生过程中削除或减少废物或污染 物； b对未能削减的废物以对环境安全的方式进行循 环回用和综合利用； c采取适当的污染治理技术完成进入环境前的污 染削减； d对残余的废物或污染物进行

11、妥善的处置、排放。,面向污染预防的环境污染防治战略对策体系的优先顺序是：,中华人民共和国清洁生产促进法 第二条,中华人民共和国清洁生产促进法（2002年）第二条：本法所称清洁生产，是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。,“清洁生产”定义的解读,思想本质：环境战略、发展理念 核心要素：整体预防、持续运用（结果是持续改进） 基本特征：整体性/系统性/综合性、预防性、持续性 适用对象：生产过程、产品和服务 运用要求

12、：对生产过程节能降耗、替代淘汰、减量降毒；对产品权衡整个生命周期；对服务活动纳入环境因素 宗旨：提高生态效率，并减少对人类及环境的风险 Cleaner： 没有最好，只有更好，比较而言，持续改进，更优化的理念 生态效率含义： 其一，在资源投入不增加甚至减少条件下实现经济增长； 其二，在经济产出不变甚至增加的条件下，向环境排放的废弃物大大减少。,清洁生产三个基本内容,清洁及高效的能源和原材料利用。清洁利用矿物燃料，加速以节能为重点的技术进步和技术改造，提高能源和原材料的利用效率。 清洁的生产过程。采用少废、无废的生产工艺技术和先进生产设备；尽量少用、不用有毒有害的原料；减少生产过程中的各种危险因素

13、和有毒有害的中间产品；物料的再循环；优化生产过程和实施科学的生产管理；进行必要的污染治理，实现清洁、高效的利用和生产。 清洁的产品。产品应具有合理的使用功能和使用寿命；产品本身及在使用过程中，对人体健康和生态环境不产生或少产生不良影响和危害；产品失去使用功能后，应易于回收、再生和重复利用等。,清洁生产的内涵,体现的是“预防为主”的方针 不是先污染后治理，而是强调“源削减”，尽量将污染物消除或减少在生产过程中，减少污染物排放量，且对最终产生的废物进行综合利用。 实现环境效益与经济效益的统一 从改造产品设计、替代有毒有害材料，改革和优化生产工艺和技术装备，物料循环和废物综合利用的多个环节入手，通过

14、不断加强管理工作和技术进步，达到“节能、降耗、减污、增效”的目的， 在提高资源利用率的同时，减少了污染物的排放量、实现环境效益与经济效益的最佳结合，调动企业的积极性。,清洁生产的核心,节能 减排,节能是企业生产过程中衡量经济效益和成本的一项重要指标，也是国家经济的衡量指标,减排衡量企业环保减少污染物排放的一项重要指标，也是企业社会贡献率一项指标,生命周期过程,过程一,过程二,直接回收利用 可直接利用成分的再制造 材料回收再加工 原材料再生,两个过程：生产过程、生命周期过程 生产过程关注企业内部生产；生命周期过程关注产品从生产形成到消亡，再到产品的再生,生产 过程,两个过程,清洁生产三大关注点,

15、不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料，减少资源浪费、注重源头,关注：人员、设备、物料、工艺技术、 环保、测量监视、 转化率、管理,关注：产品的二次污染、循环经济、产品与服务的生命周期,清洁生产 三个方向,清洁能源与原材料,清洁的生产过程,清洁产品与服务,举例（原料替代）： 美国联碳公司得可萨斯塑料化工厂生产乙酸等产品中原来一直使用铬酸盐作为冷却水处理的缓释剂。但1988年美国环保局对铬酸盐的排放作出了严格的规定。该厂经研究试验改用磷酸盐作为缓冲剂，新药剂缓蚀效果好，操作简单易行。停止使用铬酸盐后，循环冷却水系统排放的废水中，铬酸盐由过去的50mg/kg以下，达到了环境保护的要求。,利用绿色能

16、源,地热,太阳能,举例：改进工艺设备 北京某石油化工厂乙二醇生产中的环氧乙烷精制塔原设计采用直接蒸汽加热，使废水中COD负荷大幅度增加，后来该厂对设备进行了改造，由直接蒸汽加热改为间接蒸汽加热，不但减少了废水量和COD负荷，而且降低了产品的单位能耗，提高了产品的收率，经济环境效益十分显著。经过设备改造后，该厂废水量消减3.2104t/a,COD负荷消减470t/a，每年可减少污水处理费20.8万元。此外，因提高产品收率，每年多回收产品的384t，价值123.84万元，并且每年节约物料消耗31.17万元。,COD（Chemical Oxygen Demand），化学需氧量:是在一定的条件下，采用

17、一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标,可作为有机物质相对含量的一项综合性指标。,举例：改变产品配比，减少污染 如原来的许多石油化工厂生产含铅汽油。污染严重，目前许多工厂将原来的生产装置进行了改造，对产品进行了重新配置，不再使用四乙基铅作为配料，改用催化稳定汽油、高辛烷值的重整生成油及甲基叔丁醚按一定比例调配成无铅汽油，新产品不含铅，消除了汽车排气的污染。,绿色产品实例, 绿色车辆,绿色产品实例,四层涵义,清洁生产的目标,先进技术工艺、高产能、设备水平、低能耗,先进的生产工艺、标准化的作业、定额制管理、熟练操作人员、严格的监视测量手段.,源头管控物料，

18、清洁的原材物料、能源，先进的环保控制措施和循环经济模式、再生资源利用方式,技术装备目标：节能,工艺管理目标：降耗,环保目标：减污,最终目标：增效 不论是什么性质的企业，企业最核心的使命是创造利润与生存价值，节能、降耗、减污是企业发展的基础。,清洁生产的五个要素,5. 企业内部治理,4. 进入外部循环利用、纵深产业链发展【生命周期过程】,1. 通过产品先期策划时考虑废物的产生环节部位,2. 源头把控原料、辅助材料、包装物和能源清洁,3、循环利用、纵深产业链发展、内部消除,ThemeGallery is a Design Digital Content 而TSP浓度值变化不大，主要原因是影响TSP

19、的因素很多，如建筑扬尘、交通扬尘等。 金昌冶炼厂厂区内原来只有夹竹桃和广玉兰等少数植物能生存下来，环境空气质量改善后，良好的厂区绿化使该厂被评为“安徽省园林式单位”。,2.1.1.2 火法精炼 铜的火法精炼装置主要集中于有电解精炼车间的大中型冶炼厂和精炼厂。火法精炼的主要过程有氧化、还原和浇铸，其清洁生产的重点在于还原过程，而还原时是否污染环境主要与使用的还原剂有关。目前，国内在铜火法精炼还原时使用的还原剂主要有重油、柴油、液化石油气、天然气、木柴、木炭粉等。用重油、柴油为还原剂，生产时产生大量的黑烟，环境污染严重；用气体或木柴类还原剂能很好地解决污染问题，但受各地资源条件限制较大，且用木柴类

20、还原剂因砍伐森林而对自然环境有较大的危害性。铜都铜业金昌冶炼厂用煤粉加入裂化剂制成新型还原剂替代柴油，很好地解决了多年的黑烟污染问题，且技术经济指标均有大幅度提高。,2.1.3 铜的电解精炼 铜经过电解精炼后可使铜的品位达到99.95%以上，金、银等贵金属富集在阳极泥中，送阳极泥处理工序回收。由于电解精炼过程中产出或排出的各种产品均含有价金属，目前各冶炼厂的电解工序均己实现了废液的零排放，清洁生产情况良好。 2.1.4 烟气制酸 冶炼烟气中含有铜精矿中近98%的硫资源。烟气经干法收尘后生产硫酸，熔炼炉烟尘返回冶炼系统，吹炼炉烟尘送综合利用装置。 冶炼烟气制酸系统分为干法收尘、湿法净化、烟气干燥

21、、转化和吸收等工序。由于各冶炼厂的烟气SO2浓度有高有低，一般来说，浓度在7%以上采用双转双吸制酸工艺，尾气可达标排放；较低浓度的烟气采用单转单吸工艺，尾气要经过处理后方可达标排放。,目前各大中型冶炼厂的烟气制酸系统均处于世界先进水平，且很好地与冶炼能力配套并有适应冶炼系统扩大产能的富余量，采用双转双吸制酸工艺，系统硫利用率(含废酸处理回收的硫)在99%以上。 金隆铜业公司在全国率先引进了动力波洗涤净化技术，净化工序的设备采用了塔槽合一的结构，与传的塔槽分开相比，减少了洗涤液循环槽的排放、溢流等环节，更有利于污酸的收集和清污分流；并且由于设备管路配置简洁，减少了开口，避免了硫酸雾外逸带来的硫资

22、源流失，也改善了生产环境。 目前各大冶炼厂污酸处理的成熟工艺为：料浆过滤产出硫酸铅渣石灰石中和产出石膏投加硫化钠硫化产出硫化铜、硫化砷等金属硫化物，固液分离后清液送污水处理工序进行深度处理，硫酸铅渣、石膏和铜、砷渣等均能直接外销。,2.2原料 铜精矿中砷的含量是选用原料时要考虑的主要因素。砷在生产过程中生成氧化砷蒸汽，生产人员吸入后引起砷中毒;砷的标准电极电位(0.25 V)与铜(0.34 V)接近，在电解精炼过程中易析出并进入阴极铜使其质量下降；但由于我国自产铜资源的缺乏，一半以上的铜原料仍要靠进口，所以目前无法对进口铜精矿的含砷量做严格要求，只能尽量选用含砷较低的原料，平均含砷量应小于0.

23、15%，最高含砷量应小于0.3%。 火法精炼中还原剂的选用也是清洁生产的重要方面。目前仍有不少炼铜厂使用重油或柴油作为还原剂，生产时冒出黑色的浓烟，而使用气体类、木柴类、粉煤还原剂则环保情况良好。,2.3综合利用水平 2.3.1阳极泥处理 铜电解精炼产出的阳极泥中富含金银等贵金属，有着重要的回收利用价值。经过不断的技术进步，现有的处理设施金银的回收率达到了98%以上：不再使用硝酸、盐酸、氨等挥发性试剂，环境污染得到控制。 2.3.2吹炼炉烟尘处理 吹炼炉烟尘中含有多种重金属成分，一般经硫酸或水浸出后，浸出液用废铁屑置换生产海绵铜，浸出渣富含铅、秘，有的装置还可生产粗锢、硫酸锌等，几种产品均可直

24、接销售，有效防止了烟尘对环境的潜在污染。,通过对清洁生产现状的分析，可采取以下几种措施促进现有火法炼铜厂的清洁生产。 （1）采用先进的生产工艺与设备，提高自动化控制水平。该措施可促进铜酸系统均衡生产，有效地保证操作与设备安全，防止污染事故的发生。 （2）环保设施配套齐全。企业应根据自身情况完善配套环保设施。烟气条件不能满足两转两吸制酸的企业应建设可靠的尾气处理装置，污水应有配套的处理设施。 （3）提高资源综合利用水平。对冶炼过程中产出的各种副产品，应加大综合回收与利用的力度，将传统意义上的废物开发利用，变废为宝。如冶炼渣、转炉烟尘的综合利用能充分回收资源，污水处理中和渣用作制砖的材料可有效保护

25、土地，阳极泥提取金银后的渣料可再提炼铂、把等贵金属。,3. 清洁生产的促进措施探讨,综上所述，我国几个大的火法炼铜厂由于采用先进技术，实现了规模化生产，提升了自动化装备水平和企业管理水平，清洁生产情况较好：部分中小型冶炼厂结合自身实际，采取相应的技术改造和环保措施，也可取得较满意的效果。因此，我国应在致力于大型冶炼厂的改造和扩建的同时，扶持和鼓励中小型冶炼厂进行技术改造和污染治理，提高资源综合利用水平，才能实现清洁生产，达到经济效益和环境效益的双赢。,4、结论与建议,乐山铝业有限公司l0万吨电解铝清洁生产项目,乐山铝业有限公司位于四川省乐山市，工程建设规模为年产10万吨电解铝。产品方案为普通铝

26、锭、产品合格率为100。工程新建电解厂房及电解车间、铸造车间、阳极组装车问及其他辅助车间；新建氧化铝输送系统，烟气干法净化系统。电解铝生产所需原辅料有氧化铝、冰晶石、氟化铝、氟化钙和阳极块，所需直流电由整流所供给。新建电解铝工程工艺采用200KA大中型预焙阳极电解槽192台。,（一）项目概况,生产工艺简述 电解铝生产采用熔融电解法，在电解槽中以氧化铝、冰晶石和氟化盐的熔融体作为电解质，以阴、阳极炭块作为两极，导入直流电，通过复杂的电化学反应，在阴极上析出液态金属铝，沉积于电解槽槽膛底部的铝液，定期用真空抬包抽出，送铸造车间精炼后，浇铸成商品铝锭。阳极上发生氧化反应放出CO2、 CO，其他气体随

27、同烟气排出，消耗的阳极定期更换，残极送阳极生产厂家。氧化铝由超浓相输送系统送至电解槽上部的料箱，由计算机控制，自动下料到电解槽中，以保证电解质中氧化铝浓度稳定，电解过程连续进行。电解槽排出的含氟化物及SO2等污染物的电解烟气采用氧化铝吸附干法净化技术进行治理，净化后的电解烟气由烟囱排放。,乐山铝业有限公司采用的是大中型预焙阳极电解槽技术，预焙槽和自焙槽相比，首先是工艺和设计的改进，因此，预焙阳极电解槽技术是铝电解行业的清洁生产工艺，具体表现在下述各个环节。 1、先进生产工艺及污染物排放量少 该装置在工艺控制、加料装置及槽内衬结构等方面做了可靠的改进，由原自熔槽的人工控制改为计算机控制；加料由原

28、一点式加料改为两点式加料，两点式加料具投料均匀、反应完全的效果；在槽内衬改造采用槽底加保温、侧部散热、带人造炉帮的内衬结构形式，提高了电流效率。在控制污染方面也有工艺先进的特点。其主要特点是，电解槽的大型化和预焙化。,（二）电解铝清洁生产分析,电解槽大型化便于废气污染的净化和治理，使末端治理费用减少30；由于使用预焙阳极，并减少了沥青烟排放，预焙阳极在专门生产厂生产，便于沥青烟治理。,2、 清洁原料 电解铝厂主要原辅料为氧化铝、冰晶石、氟化铝、氟化钙和预焙阳极块，预焙槽和自焙槽相比，主要体现在预焙两字，预焙槽使用的是预焙阳极，用高温沥青制备生阳极，其配比约20。由于阳极在其他电极制备厂进行，在

29、阳极焙烧过程中，大部分沥青挥发部分被烧掉，剩余部分很容易在烟气净化系统中被电捕焦油器清除，本公司外购预焙阳极，就减少了大量沥青烟排放。而自焙槽用的是阳极糊，采用中温沥青，其配比高达30 ，加到电解槽上后大部分受热挥发，有大量的沥青烟排出，预焙阳极炭块对应阳极糊而言属于清洁原料。,人造冰晶石质量应符合(GBT42911999)一级品以上。即F和Al含量分别不小于53 和13。Na不大于32 ，SiO2+Fe2O3不大于0.4 ，SO2 一不大于1.2 。 氟化铝符合(GBT42921999)二级品以上标准要求。 乐山铝业在设计中采用原辅料均符合有关标准要求，预焙槽使用的是预焙阳极，原辅料符合清洁

30、生产的原则。 3 、原辅材料消耗低 大型预焙槽采用超浓相输送系统加料，在密闭状态下进行加工操作物料飞扬损失少。预焙槽和自焙槽相比，自配槽氧化铝耗量为1950 kgtA1，冰品石达15 kgtA1。,4 、电解铝工艺节能措施 （1）改进工艺制度 为了提高电流效益，采用低温(940 970)，比自焙槽低50左右，低冰晶石分子比及低氧化铝浓度(2 3)工艺制度和点式下料及自适应控制技术等四种措施进一步稳定槽况，在稳定电槽况的条件下提高电流效益。 （2）电解槽“三场” 改进 利用“三场”模拟技术，合理设计电解槽的阴极结构，采用优化了的母线配置，并且尽量使大母线的走向合理，减少电能损失；改善了槽内热、电、磁场分布，获得了最低的母线投资和电能消耗，电能损失减少50左右 。,（3）电解槽结构改进，电流效率高 采用窄炉膛操作面，槽底宽为4084 mm，比老炉型减少200 mm，从而提高了电解槽单位面积产能。 采用异型侧部炭块砌槽边部，该种炭块在工业试验及推广的生产系列中证明每台槽炉在底压降低10 mv。同时炉底伸腿长度减少，有利于提高电流效率，电流效率达95 ，原自焙槽工艺电流效率仅为80左右。 根据微机对膛热解析计算，设计出合理的槽内衬结构。采用槽底加强保温，侧部散热，带人造炉帮的内衬结构形式，以减少水平电流，提高电流效率，达到节能效果