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铜产业生态化低碳经济发展模式

2018-05-25 来源:  浏览:    关键词:铜产业生态化低碳经济发展模式

摘 要:节能减排和建设环境友好型社会已成为人们的共识。铜产业如达到这一目标是一项值得研究的课题。通过对铜产业链的物质运动及其存在问题的具体分析,根据铜产业链系统和铜产业链生产工艺流程,完善产业链的企业组成,将物质、能量、水、技术和信息进行系统集成,并进行非物质化设计,使铜产业链上的物质、能源、废弃物梯级循环利用,产业链条上的每一个节点和企业内部各工序节点实现生态化。通过对江铜集团产业链的实证分析,得出了科学地设计、按设计进行改造、加强企业管理、依靠科技创新是实现铜产业链生态化低碳发展根本途径的结论。

  关键词:铜产业链;生态化;低碳经济;发展模式;实现方式

  1 研究背景。

  降低能耗率以减少温室气体排放量,节约资源以谋求可持续发展和建设环境友好型社会已成为人们在经济发展方面的共识。铜工业作为国民经济的基础产业,已形成以采矿、选矿、冶金、消费以及废杂铜的回收与循环利用完整产业链。面临新形势,铜工业的发展还存在着诸如总能耗高、排放总量多和循环综合利用难等方面的问题。探索铜产业链生态化低碳经济发展模式,使铜产业链上的物质、能源、废弃物梯级循环利用,产业链条上的每一个节点和企业内部各工序节点完成生态化[1-3],实现铜产业链低能耗、低污染、低排放,减少温室气体排放是一项值得研究的课题。

  2 铜产业链的物质运动及其存在问题分析。

  铜产业链上的物质运动包括开采、选矿、冶金、消费,以及废杂铜的回收与循环利用各环节排放出的物质运动,如图1所示。

  图1 铜产业链的物质运动情况。

  3 构建铜产业链生态化低碳发展模型。

  我们根据铜产业链系统和铜产业链生产工艺流程,完善了产业链的企业组成,将物质、能量、水、技术和信息进行系统集成,并进行非物质化设计,构建了铜产业链生态化低碳发展模型[4-6]。对构建铜产业链系统生态化低碳发展模型解释如下。

  1)企业组成。根据铜资源分布和铜产业发展现状,确定以铜为核心的采选冶企业,围绕核心企业构建起共生企业,从而构建铜产业链生态化低碳发展的主体。

  2)系统集成。针对构成铜产业链,以减量化、再利用、资源化为原则,通过物质集成、能量集成、水集成、技术集成和信息集成,使铜业生态化系统低碳运行。

  a物质集成。从铜产业链生产工艺流程分析生产过程,采用新工艺和新技术,使生产流程朝着简单化、紧凑化、大型化、连续化和循环化的方向发展,实现物质集成,从而减少废弃物的产生与排放,用较少的铜资源投入,最大限度可持续地利用铜再生资源,使铜资源利用效率最大化、工业废物循环利用升值化、“三废”产生最小化。

  b能量集成。运用以系统工程理论为指导、热力学分析为基础的能量集成技术[7-8],对目前铜产业链生产过程系统的用能状况进行诊断,发现“瓶颈” 问题,采用“能量集成策略”,并考虑过程的操作、控制、安全等因素,选择与确定过程系统节能降耗改造方案,推广先进的节能和环保技术,改变能源结构,淘汰或改造资源浪费、污染严重的落后生产工艺和装备,实现能源梯级和循环利用,提高能源效率,减少二氧化碳的产生与排放。

  c水集成。水的原位再生和梯级利用是实现水集成的有效方法,其核心指导思想是“全过程控制、分散和集中相结合”,水梯级利用技术主要包括厂域梯级利用技术和区域梯级利用技术,建立工序内部、厂内、产业链各企业之间多级用水循环系统,提高水的循环利用率,采用先进工艺对循环水系统的排污水及其他排水进行有效处理,使铜产业链工业废水资源化,实现铜产业链工业废水“零”排放。

  e技术集成。技术集成是包括软技术和硬技术的集合[9-10]。从铜产业链出发,依据生态设计的理念,把冶金高新技术、抗风险技术、废物使用和交换技术、信息技术、管理技术等集成起来,建立最小化资源和能源消耗、最少废物和污染物产生的高新技术系统,以实现铜业生态化低碳经济发展模式的要求。

  f信息集成。建立完善的数据库和信息管理系统,包括物质流信息、能源流、废物流的信息,铜产业链上的相关企业生产信息、原材料信息、产品信息、技术信息、市场发展信息,以及法律法规信息、人才信息、相关领域的信息,形成铜业生态化低碳经济发展模式的信息支持系统。

  3)非物质化设计。[论文格式]指通过小型化、轻型化、使用循环材料和部件以及提高铜产品寿命,在相同或者更少的物质基础上获取最大价值的铜产品和服务,或者在获取相同的铜产品和服务功能时,实现物质和能量的投入最小化。

  4)铜业生态化低碳产业链设计。这是指依据工业生态学的原理,对采、选、冶、加工生产单位和为之服务单位组成的完整的产业链系统,进行物质、能量和信息链接所进行的最优化组合设计或改造。通过比照铜业生态化低碳发展模式,找出存在的差距和主要问题,下面我们通过对江铜产业链实地调研,对其产业链情况作对比分析。

  4 对江铜产业链的实证分析。

  我们对江铜产业链的物质运动情况进行了实地调研。江铜是一家以铜的采、选、冶炼、加工及相关业务为主的上市股份有限公司,拥有和控股6座矿山、1个铜冶炼厂、6个铜材加工厂和2个硫酸厂。江铜已建立从铜的采、选、冶到稀散金属的回收较为完整的产业链体系,产业链上每一个环节都能遵循物质循环和能量流动基本规律:各生产装备和产品前后连接,上游企业的废料成为下游企业的原材料。整个产业链活动形成了“资源+产品+再生资源”的反馈循环过程,基本实现了最小的资源消耗和最小的环境代价的目标。其主要做法和经验有介绍如下。

  4.1 物质减量化。

  物质减量化是指可能地减少资源消耗和废弃物的产生,提高资源利用效率,从源头上节约资源、减少污染。具体表现在:

  1)优化采选工艺,提高回收率。江铜针对矿体复杂、品位低的特点,系统优化采矿选矿工艺,进行了“特大型低品位斑岩铜矿床采选综合技术的研究与应用”的科研攻关,使江铜德兴铜矿采选工艺由原设计边界品位03%下降到025%,多回收铜金属383万t、黄金116t。

  2)运用湿法技术,利用废石。对永平铜矿等难选氧化矿,运用湿法冶金技术,[论文网]共生产合格电极铜870t;对德兴铜矿品位在005% ~025%之间的低品位原生硫化矿展开湿法冶金提铜研究,建成了千吨级电极铜生产能力的湿法炼铜厂,有效回收了废石中的铜资源,减少了铜离子对水体的污染。

  4.2 物质再利用。

  物质再利用是指尽可能地提高资源与能源的利用效率,减少污染物质和温室气体排放。

  1)利用余热发电。德兴铜矿10万t硫酸、江铜-瓮福40万t硫酸2个项目,利用制酸过程中的余热每年可新增余热发电量约1亿kW·h,折合煤7万t。贵溪冶炼厂利用闪速炉产生的高温烟气,建立配套设施,进行余热发电达1亿kW·h。江铜化工公司利用制酸产生的余热发电,达1800万kW·h/年、折合煤7272t,这样减少了大量的温室气体排放。

  2)节能降耗改造。德兴铜矿实施节能降耗变频改造项目,安装的进口MP800圆锥破碎机,改变细碎作业环境和生产能力,年节省电能3435万kW·h,折合12万t标煤。引进22500T/D异抗坏血酸钠出产线能量系统优化工程,每年减排二氧化硫3203t。

  3)综合利用尾矿。武山铜矿采用分级尾砂充填井下采空区,减少尾矿库的排入量,延长了尾矿库的使用年限。银山铜矿以尾砂为原料,开发钙化砖和绢云母等产品。德兴铜矿运用硫化提铜生物技术回收酸性废水中的铜金属,每年可提炼铜金属550t。德兴矿山新技术公司每年从尾砂库中取砂15万t,生产新型墙砖4500万块,年可减少粘土损失约10万m3。

  4.3 物质再循环。

  再循环是指把废弃物转化为资源,提高资源的综合利用。

  1)回收废气,减少排放。贵溪冶炼厂采用先进工艺,通过回收SO2制酸,每年可生产100万t高品质硫酸,硫的利用率达到9683%,减少SO2排放量66万t,还在制氧车间所排出的气体中回收液态氮气和氩气。

  2)回收稀散金属,减少废渣。贵溪冶炼厂转炉进行了二期工程改造,改进了工艺流程,使转炉渣选矿能力达到600t/日,经进一步改造,提高到750t/日,每年回收铜金属08万t;对制酸产生的含砷废渣,引进的全湿法提砷工艺,每年提取三氧化二砷01万t;江铜新材料公司运用高新技术,从各种尾渣中回收硫酸铜、铜冶金粉末和稀有稀散金属硒、碲、铼等。

  3)回收杂铜废铜,减少资源浪费。江铜大力回收杂铜废铜,并引进了倾动式阳极炉,年产阳极铜10万t。江铜铜达公司采用鼓风炉技术回收不易处理的废铜,年产铜25万t。江铜还对废弃电动轮胎进行翻新,对废润滑油进行提炼,循环利用废旧物资,节约资源和能源。

  4)回收废水,充分利用资源。为使碎矿防尘水最大限度地得到利用,成功地将约3000m3/d的碎矿防尘水、设备冷却水和地面卫生水引入瓦尔曼泵池,直接城为磨浮工艺用水,回收有价矿物,减轻尾矿输送负荷。对精矿浓密池溢流水进行改造,确保3个浓密池溢流水全部进入浓密溢流回水泵池,把酸性废水用于选硫工艺,把尾矿库的碱性废水用于选铜工艺,其余酸性废水引入尾矿库与库中的碱性废水中和,达到以废治废的目的,实现选矿废水最大资源化目标。从实地调研情况来看,江铜集团产业链正朝着生态化低碳发展模式迈进,但离理想发展模式还有差距,只有经过不断的努力,才能实现铜产业链生态化低碳发展的目标。

  5 结论。

  通过对江铜产业链的实证分析,铜产业链实现生态化低碳发展模式的根本途径汇总如下。

  1)科学地设计。按铜产业链生态化低碳发展模式进行科学的设计,首先考虑铜产业链上各企业之间物质循环,上道工序为下道工序提供资源,使铜产业链做到尽量少的废弃排放;其次考虑将物质、能量、水、技术和信息进行系统集成设计,形成环路;最后考虑节能问题。这三个方面综合考虑进行铜产业链生态化低碳发展模式的设计。

  2) 按设计进行改造。按上述设计进行改造,把冶金高新技术、抗风险技术、废物使用和交换技术、信息技术、管理技术,应用到技术改造项目之中去,实现铜产业链的资源利用率最大化、能源消耗率最小化、污染物和温室气体产生少量化的目标,以满足铜产业链生态化低碳经济发展模式的要求。

  3)加强企业管理。铜产业应认真执行政府所制定的法律法规和各项政策,铜企业应自觉地将环境成本纳入自身的各项决策和运行过程之中去,加强企业日常管理,特别是强化现场管理,做到物流有序、操作规范,切实落实岗位责任制,建立激励与约束长效机制,使铜产业链做到低碳排放和生态化发展。

  4)依靠科技创新。铜产业链各环节生产技术和工艺方面要依靠科技的进步,不断开发资源节约型和环境友好型的生产工艺和技术,因为科技创新是动态的,当科技取得阶段成果时,实时地加以应用,不断地提高铜产业链的物质和能量的使用效率,不断地降低物质和能量的消耗,减少污染物和温室气体的排放量,实现铜产业链又快又好地发展。

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