Объединенных



страница8/14
Дата17.10.2016
Размер1,43 Mb.
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   14

5.2. Производство цветных металлов


118. Производство цветных металлов включает в себя производство, например, цинка, меди, свинца и золота. Цветные металлы производятся из добываемых руд, которые затем обрабатываются в несколько этапов для извлечения конечного продукта.

5.2.1. Происхождение ртути и выбросы при производстве цветных металлов


119. Выбросы ртути от производства цветных металлов зависят главным образом от содержания ртути в рудах цветных металлов типа применяемой промышленной технологии, а также технологии контроля, используемой в производстве цветных металлов. Ртуть присутствует в виде примеси во многих сульфидных рудах. В этих рудах, ртуть может присутствовать в рудах следующих элементов: цинка, меди, кадмия, висмута, свинца и мышьяка. В некоторых металлических рудах она встречается также в виде элементарной ртути или сплавов с другими металлами (амальгамы). В некоторых месторождениях содержание ртути оказалось достаточно высоким для налаживания производства ртути в качестве побочного продукта. Согласно оценкам, среднее содержание ртути в одном килограмме цинковой руды составляет 123 мг, что позволяет при выплавке цинка производить 600 тонн (Hageman et al 2010 и ссылки в этой работе). Большая часть ртути, связанной с медью, находится в массовых залежах сульфидных руд. Доля ртути зависит от концентрации цинка и природных условий в процессе формирования залежи. Ртуть часто обнаруживается в месторождениях золота, хотя количество ртути в золотой руде может изменяться в широких пределах от менее чем 0,1 мг/кг до более чем 100 мг/кг (Hageman et al 2010 и ссылки в этой работе).

120. Выбор конкретной промышленной технологии будет в значительной степени определять "судьбу" ртути, содержащейся в руде. Если для первичной обработки руды используются высокотемпературные процессы (т.е. обжиг и спекание), ртути высвобождается в газообразном состоянии, а если используются электролитические процессы, ртуть будет оставаться в жидкой фазе (диаграмма 5).

121. При использовании высокотемпературных процессов большая часть ртути в концентрате, как ожидается, будет испаряться при окислении. Испаряемая ртуть следует за потоком газов, который может очищаться фильтрами частиц, а также сухими и мокрыми электростатическими пылеуловителями (ЭСП) или скрубберами, вследствие чего образуются либо сухие твердые отходы, либо шлам, содержащий ртуть (Руководство ЮНЕП). Часто на предприятиях цветной металлургии производится также серная кислота, поскольку большая часть руд содержит большое количество серы. Сера, как и ртуть, высвобождается из концентрата при начальном окислении на этапе обжига/спекания, и содержащий ртуть серный газовый поток передается на завод по производству серной кислоты. Возможна установка специальных устройств для удаления ртути, что обеспечит достаточно низкое содержание ртути в серной кислоте. Оставшаяся после обжига или спекания ртуть должна направляться на рециркуляцию или откладываться.

122. Процесс выщелачивания, входящий в состав электролитического процесса, приводит к образованию жидкого щелочного продукта, содержащего ртуть, и твердого остатка. Часть оставшейся ртути может осаждаться для дальнейшей обработки после процесса очистки. Данных о выбросах ртути при на этапе электролиза не обнаружено (Руководство ЮНЕП).

123. В процессе плавки могут применяться вторичные материалы, которые, в принципе, могут представлять собой источник ртути. При выплавке ртуть испаряется из сырья и выводится с потоком газов.

124. Выбросы ртути из видов топлива, используемых в процессе нагрева, считаются незначительными.

125. Основные этапы выработки первичных цветных металлов и потоки ртути на каждом этапе показаны на диаграмме 5.

5.2.2. Технологии производства цветных металлов


126. Существует множество технологий, которые используются для первичного производства цветных металлов. Можно провести различие между более широко распространенным гидрометаллургическим (электролитическим) процессом и пирометаллургическим (тепловым) процессом.

127. Пирометаллургический процесс предусматривает термическую обработку минералов и металлургических руд и концентратов для извлечения металла, поэтому для большей части пирометаллургических процессов необходимо поступление энергии для поддержания температуры, при которой проходит процесс. Энергия, как правило, поступает от сжигания ископаемого топлива.

128. В гидрометаллургическом процессе для восстановления металлов из руд, концентратов и переработанных или остаточных материалов используются химические реакции.

129. На этапах, показанные на диаграмме 5, могут использоваться различные технологии и сочетания технологий. Подробное описание различных технологий для выработки цветных металлов приведено в проекте справочного документа для отраслей цветной металлургии ЕС http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/.



Gas Cleaning

Очистка газа

Dust Cleaning

Очистка от пыли

Mining and prod. of concentrates

Добыча и производство концентратов

Roasting and sintering

Обжиг и спекание

Smelting

Плавка

Converting and casting

Переработка и отливка

Leaching, purification and electrolysis

Выщелачивание, очистка и электролиз

Liquid residue

Жидкий остаток

Substances in fuel

Вещества в топливе

Secondary materials

Вторичные материалы


Диаграмма 5

. Основные этапы производства цветных металлов и потоки ртути на каждом этапе. Обжиг/спекание и плавка представляют собой высокотемпературные процессы, в рамках которых наиболее высока вероятность поступления ртути в атмосферу.

5.2.3. Меры контроля при производстве цветных металлов


130. Руды цветных металлов (например, меди, цинка, кремнезема, свинца и золота) часто содержат ртуть в следовых количествах. На производствах цветных металлов применяются общие технические методы контроля за загрязнителями воздуха, описанные в главе 4. Устройства контроля за загрязнением воздуха также могут в той или иной степени обеспечивать улавливание ртути из дымовых газов. В дополнение к технологиям одновременного контроля за загрязнением воздуха в цветной металлургии разработаны специальные методы удаления ртути. Разработка специальных технологий контроля за ртутью на заводах по производству цветных металлов обусловлено целью сократить выбросы в атмосферу, а также предотвратить загрязнение ртутью серной кислоты, которая может быть получена после обжига серосодержащих минералов. Некоторая часть ртути удаляется из дымовых газов с помощью осаждения (например, в скруббере или фильтрующими установками для борьбы с загрязнением воздуха) вместе с селеном или сульфатами, уже присутствующими в рудах.

131. Измерения на заводе по гидрометаллургической выплавке цинка в Китае (Wang et al 2010) позволили выявить эффективность удаления ртути устройствами для очистки воздуха, через которые проходят газы из обжиговой печи. Эффективность удаления ртути, замеренная на каждом этапе, показана как средняя величина сокращения в процентах ± стандартное отклонение. После котла-утилизатора, циклонных установок и ЭСП газ проходит через этап очистки дымовых газов, который включает в себя мокрый скруббер с использованием переработанного раствора серной кислоты. Оборудование очистки дымовых газов показало эффективность удаления ртути около 17,4 ± 0,5 процента. Следующим шагом является проход через электростатический влагоуловитель, предназначенный для удержания паров воды, который удаляет 30,3 ± 10,9 процента ртути. Эффективность удаления ртути в башне восстановления ртути составил 87,9 ± 3,5 процента. В основе работы башни лежит процесс "Болиден-Норцинк", обеспечивающий изъятие ртути из газа до его поступления на установку по производству серной кислоты. На самой установке по производству серной кислоты удаляется 97,4 ± 0,6 процента ртути из газов, поступающих в установку.

132. Hylander and Herbert (2008) в своих кадастрах выбросов ртути при производстве цветных металлов принимают коэффициент удаления ртути 95-99 процентов при условии наличия сернокислотного цеха на заводе по пирометаллургической выплавке меди, свинца или цинка, предполагая при этом, что загрязнение серной кислоты ртутью не допускается. При наличии только ЭСП и/или скрубберов предполагается 80-процентное удаление ртути при высокой эффективности ЭСП и скрубберов и 40-процентное удаление при их низкой эффективности. При ограниченности или отсутствии устройств для удаления серы и отсутствии специальных мер контроля за ртутью, предполагаемый коэффициент удаления ртути составляет 10 процентов.

133. Имеется несколько различных специальных методов удаления ртути из дымовых газов в цветной металлургии. Процессы, в рамках которых ртуть преобразуется в твердое химическое соединение, допускающее удаление путем осаждения, очистки и фильтрации, включают процессы "Утокумпу" и "Болкем", в которых ртуть осаждается в виде твердых сульфатных соединений, и процесс "Болиден-Норцинк" где ртуть осаждается в виде хлорида ртути. Альтернативные методы включают углеродные или селеновые фильтры (для обработки при низкой концентрации) или селеновые скрубберы (Руководство ЮНЕП, 2010). Дополнительная информация опубликована на сайте http://www.sulphuric-acid.com/techmanual/GasCleaning/gcl_hg.htm.

134. Согласно информации, представленной в ответ на вопросник, существует целый ряд специальных технологий удаления ртути, которые применяются в промышленном производстве золота в США. Они используются в дополнение к контролю за твердыми частицами посредством рукавного фильтра или ЭСП на большинстве заводов, а на некоторых заводах применяются вместе с устройствами контроля за SO2 (например, мокрыми скрубберами). Специальные меры контроля за ртутью включают конденсатор ртути в сочетании с различными типами угольных адсорбционных подложек или фильтров, и обеспечивают эффективность удаления 93-99,6 процента. Также на некоторых заводах устанавливаются скрубберы, например, скрубберы с использованием впрыска хлорида или гипохлорита ртути, которые обеспечивают высокую эффективность удаления ртути.

135. В отношении промышленного производства золота Департамент охраны окружающей среды Невады (ДООС) в 2006 году начал реализацию Программу штата по контролю за ртутью (ПКР) для сокращения выбросов в атмосферу от операций с драгоценными металлами (например, на объектах по производству золота и серебра). Хотя на ряде промышленных объектов по производству золота в США уже есть эффективные специальные мер контроля за ртутью, согласно ПКР предприятия должны использовать наилучшие имеющиеся ртути технологии контроля за выбросами ртути в атмосферу на всех золотых и серебряных рудниках в штате Невада, где используются любые высокотемпературные процессы (например, печи, печи для обжига, автоклавы, печи для сушки, электролиз, реторты, и т.д.).

136. Кроме того, в США разрабатываются национальные правила по выбросам ртути от промышленного производства золота. Если правила, вынесенные на общественное обсуждение 28 апреля 2010 года, будут выполняться в полном объеме параллельно с программой по ртути штата Невада, по оценкам США, объем национальных выбросов ртути в этой отрасли сократится примерно на 94 процента по сравнению с уровнем выбросов 1999 года, и более чем на 96 процентов по сравнению с уровнем потенциальных неконтролируемых выбросов. Сокращение выбросов ртути от процессов предварительной обработки руды (например, обжига) составит 94 процента по сравнению с неконтролируемыми условиями и 64 процента по сравнению с условиями 2007 года. Для последующих этапов добычи золота, включая, например, обработку в печи, реторте и плавку, предусмотрено сокращение на 98-99 процентов по сравнению с неконтролируемыми условиями и примерно на 90 процентов по сравнению с условиями 2007 года.

137. Можно сделать вывод о том, что существует множество различных вариантов удаления ртути в цветной металлургии. Однако из-за различий в составе руд цветных металлов (характеристики каждой залежи могут сильно отличаться), практически невозможно сделать общий вывод об осуществимости, затратах и т. д. (UNEP, 2006).


5.2.4. Расходы на применение технологий контроля при производстве цветных металлов и их эффективность


138. Крупные заводы цветной металлургии используют высокоэффективные устройства контроля за загрязнением воздуха для контроля выбросов частиц и SO2 из печей для обжига, плавильных печей и конвертеров. Ртуть высвобождается в основном в газообразной форме, поэтому тканевые фильтры и ЭСП не слишком эффективно удаляют это вещество. Контроль выбросов дымовых газов обеспечивается за счет поглощения диоксида серы в цехах по производству серной кислоты, которые обычно входят состав плавильных заводов. Сочетание сухих ЭСП, мокрых скрубберов, удаления ртути и мокрых ЭСП считается НИМ в Европейском союзе (EC, 2001a). Количество оставшихся выбросов зависит от содержания ртути в руде.

139. Среди всех специальных технологий удаления ртути, применяемых в производстве цветных металлов, процесс "Болиден-Норцинк", как сообщается, предусматривает самые низкие капитальные и эксплуатационные затраты, несмотря на некоторые издержки на энергию, необходимую для работы скруббера (UNEP, 2006, глава 5.3, производство вторичных (цветных) металлов). Данные о затратах в отношении процесса "Болиден Норцинк" не обнаружены. Как отмечалось в разделе 5.2.3, цеха по производству серной кислоты сами в качестве побочного направления деятельности также обеспечивают удаление ртути из газа.

140. В рамках проекта ESPREME (http://espreme.ier.uni-stuttgart.de) были проанализированы годовая стоимость определенных технологий одновременного сокращения выбросов загрязнителей при производстве 1 тонны металла, выраженная в качестве удельного показателя деятельности, и их эффективность в сокращении выбросов ртути. Установки для контроля за выбросами с низким потенциалом удаления ртути от 5 до 10 процентов (например, ЭСП) достаточно недороги, при этом ежегодные общие расходы составляют 0,1 0,2 долл. США 2008 года на тонну производимого металла. Тканевые фильтры с аналогичным потенциалом сокращения выбросов ртути почти на порядок дороже чем ЭСП при первичном производстве свинца и цинка. В секторе первичного производства меди эта разница еще больше, а общая годовая сумма расходов достигает 15,0-30,0 долл. США на тонну производимой меди.

141. Специальные меры контроля за ртутью, такие как впрыск активированного угля, при использовании в сочетании с ЭСП, тканевыми фильтрами и ДДГ в первичном производстве свинца и цинка, увеличивают общую сумму расходов примерно в 3 раза по сравнению с использованием только ЭСП/ДДГ или ТФ/ДДГ (Pacyna et al 2010).

142. Подробная информация о расходах и эффективности в отношении сокращения выбросов ртути при производстве в США появилась вследствие разработки АООС США предлагаемых нормативов в отношении ртути. Оценка затрат и эффективности промышленного производства золота в Неваде привела к появлению оценок сокращения выбросов на 99,7 процента при введении мер контроля, включая охлаждение газа, контроля за ТЧ и применение каломельного скруббера "Болиден-Норцинк". Расходы на установку составили примерно 3,5 млн. долл. США, а эксплуатационные затраты на устройства контроля, установленные около 10 лет назад, были оценены в 660 000 долл. США в год. Для других высокотемпературных установок в отрасли производства золота, таких как печи, реторты и печи для обжига, наилучшим устройством контроля являются пропитанные серой угольные фильтры, которые обеспечивают сокращение примерно на 93-99 процентов. Оценка расходов на установку системы угольной на одном из объектов (с объемным расходом 2500 кубических футов в минуту) составила примерно 184 000 долларов США. Предполагаемые годовые затраты на рабочую силу для обслуживания этого угольного абсорбера составляют около 10 000 долларов США в год, а оценочная стоимость замены угля составляет 54 000 долл. США в год. Более подробная информация представлена на веб сайте ДООС: http://ndep.nv.gov/baqp/hg/clearinghouse.html



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   14


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница