镍冶炼污染防治可行技术指南

—65—附件3环境保护技术文件镍冶炼污染防治可行技术指南（试行）GuidelineonAvailableTechnologiesofPollutionPreventionandControlforNickelSmeltingIndustry(onTrial)环境保护部—66—前言为贯彻执行《中华人民共和国环境保护法》，防治环境污染，完善环保技术工作体系，制定本指南。本指南以当前技术发展和应用状况为依据，可作为镍冶炼项目污染防治工作的参考技术资料。本指南由环境保护部科技标准司提出并组织制订。本指南起草单位：中国恩菲工程技术有限公司、中冶建筑研究总院有限公司。本指南由环境保护部解释。—67—1总则1.1适用范围本指南适用于处理硫化镍精矿、氧化镍矿（红土镍矿）和含镍物料的镍冶炼企业。1.2术语和定义1.2.1标准状态指温度为273.15K、压力为101325Pa时的状态。本指南涉及的大气污染物浓度均以标准状态下的干气体为基准。1.2.2卫生通风系统在有废气产生的生产节点设机械排风装置，控制粉尘和有害气体的扩散，减少无组织排放，创造满足劳动卫生要求的生产环境，并根据需要对排风进行治理的通风系统。2生产工艺及污染物排放2.1生产工艺及产污环节根据矿石成分，镍冶炼分为硫化铜镍精矿冶炼和红土矿（氧化镍矿）冶炼两大类。2.1.1硫化镍精矿冶炼硫化镍精矿冶炼生产金属镍主要采用高镍锍磨浮电解和高镍锍浸出电积两种方法。高镍锍磨浮电解法是指硫化镍精矿先经火法冶炼生产高镍锍，高镍锍磨浮分离铜和镍并产出二次镍精矿，二次镍精矿电解生产电镍。高镍锍磨浮电解生产金属镍工艺流程及产污环节见图1。高镍锍浸出电积法是指硫化镍精矿先经火法冶炼生产高镍锍，高镍锍选择性浸出分离铜和镍，浸出液净化分离钴，除钴后液电积生产电镍。高镍锍浸出电积生产金属镍工艺流程及产污环节见图2。2.1.2氧化镍矿冶炼氧化镍矿（红土镍矿）冶炼主要包括火法冶炼和湿法冶炼两类方法。火法冶炼工艺（RKEF工艺）适用于处理以残积层矿或腐殖土为主的高镍、高镁、低铁矿石。主要工艺流程为：回转窑干燥→配料→焙烧预还原→电炉熔炼→精炼（或吹炼），产品为镍铁合金。利用镍铁合金和硫化剂为原料进一步冶炼，可将镍铁转变成镍锍。湿法冶炼适合处理的矿石类型较多，通常根据矿石成分的不同采用相应的工艺，目前主要有高压酸浸（HPAL）、常压酸浸（AL）、强化高压酸浸（EHPAL）三种工艺。高压酸浸（HPAL）工艺适用于处理低镍、高铁低镁的褐铁矿。主要工艺过程是在高压釜中加入硫酸，在高温高压下，将镍浸出为硫酸盐；而铁则生成赤铁矿，经中和、洗涤及分离、除杂后，浸出液用硫化氢、氧化镁、石灰或氢氧化钠等沉淀产出混合硫化镍钴或氢氧化镍钴的中间产品，中间产品可作为产品出售，也可继续加工为金属产品。常压酸浸（AL）工艺适用于处理含镍1.5%～1.8%的低铁高镁的过渡型残积矿。主要工艺过程包括常压浸出、预中和、铁钒除铁、逆流洗涤、中和除杂、沉淀，产出混合氢氧化镍钴中间产品或继续加工为金属产品。强化高压酸浸（EHPAL）是高压酸浸和常压酸浸相结合处理镍红土矿的工艺，利用高压酸浸残酸—68—浸出含镁较高的残积矿。除浸出过程不同外，后续处理工艺均与高压酸浸工艺相同。氧化镍矿火法冶炼工艺流程及产污环节见图3，氧化镍矿高压酸浸（HPAL）工艺流程及产污环节见图4，氧化镍矿常压酸浸（AL）工艺流程及产污环节见图5，氧化镍矿强化高压酸浸（EHPAL）生工艺流程及产污环节见图6。—69—图1高镍锍磨浮电解生产金属镍工艺流程及产污环节—70—图2高镍锍浸出电积生产金属镍工艺流程及产污环节—71—图3氧化镍矿回转窑、电炉工艺流程及产污环节—72—图4氧化镍矿高压酸浸（HPAL）工艺流程及产污环节—73—图5氧化镍矿常压酸浸（AL）工艺流程及产污环节—74—图6氧化镍矿强化高压酸浸（EHPAL）工艺流程及产污环节2.2污染物排放镍冶炼过程中产生的污染包括大气污染、水污染、固体废物污染和噪声污染，其中大气污染、水污染、固体废物污染是主要环境问题。2.2.1大气污染镍冶炼过程中产生的大气污染物主要为颗粒物、二氧化硫、硫酸雾。—75—镍冶炼过程中主要大气污染物及来源见表1。表1镍冶炼大气污染物及来源硫化镍精矿冶炼工序污染源主要污染物干燥工序干燥窑烟气颗粒物（含重金属Cu、Ni、Pb、Zn、Cd及As）精矿上料、精矿出料、转运颗粒物（含重金属Cu、Ni、Pb、Zn、Cd及As）配料工序抓斗卸料、定量给料设备、皮带运输设备转运过程中扬尘颗粒物（含重金属Cu、Ni、Pb、Zn、Cd及As）熔炼工序加料口、锍放出口、渣放出口、喷枪孔、溜槽、包子房等处泄漏颗粒物（含重金属Cu、Ni、Pb、Zn、Cd及As）、SO2熔炼炉烟气颗粒物（含重金属Cu、Ni、Pb、Zn、Cd及As）、SO2吹炼工序包子吊运过程中逸散的烟气转炉外层烟罩烟气颗粒物（含重金属Cu、Ni、Pb、Zn、Cd及As）、SO2转炉内层烟罩烟气颗粒物（含重金属Cu、Ni、Pb、Zn、Cd及As）、SO2渣贫化工序加料口、锍放出口、渣放出口、电极孔、溜槽、包子房等处泄漏颗粒物、SO2炉窑烟气颗粒物、SO2烟气制酸工序制酸尾气SO2反射炉熔铸工序扒渣口、出锍口颗粒物、SO2反射炉烟气颗粒物、SO2电解工序除钴槽、铁矾除铁槽、铜渣浸出槽Cl2电解槽、造液槽硫酸雾湿法精炼工序浸出槽、净液槽、电积槽硫酸雾、Cl2氧化镍矿冶炼工序污染源主要污染物干燥干燥窑颗粒物焙烧预还原焙烧窑颗粒物熔炼电炉颗粒物精炼钢包颗粒物备料破碎机等颗粒物浸出尾气洗涤塔硫酸雾浸出槽、中和槽等硫酸雾堆浸硫酸雾萃取萃取槽等硫酸雾、萃取剂电积电积槽硫酸雾2.2.2水污染硫化镍精矿冶炼产生的废水主要为烟气制酸工段产生的污酸及酸性污水，硫酸场地初期雨水及生产厂区其他场地初期雨水，中心化验室排出的含酸废水，工业冷却循环水的排污水，余热锅炉化学水处理车间排出的酸碱废水，余热锅炉排污水，镍湿法精炼排水等。氧化镍矿湿法冶炼产生的废水主要为高压酸浸尾气洗涤洗液、浸出渣洗涤后夹带的废水、浸出液经镍钴沉淀后排放的废液、萃取过程产生的反萃液、洗水以及工业冷却循环水的排污水、化学水处理站排放的浓盐水等。镍冶炼过程中主要水污染物及来源见表2。—76—表2镍冶炼过程中水污染物及来源硫化镍精矿冶炼废水种类排水来源主要污染物备注污酸、污水制酸系统污酸污酸、Zn2+、Cu2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+、As3+、Co2+进污酸处理站制酸系统酸性污水酸性废水、Zn2+、Cu2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+、As3+、Co2+进污水处理站硫酸场地初期雨水酸性废水、Zn2+、Cu2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+、As3+、Co2+进污水处理站生产厂区其他场地初期雨水酸性废水、Zn2+、Cu2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+、As3+、Co2+进污水处理站冶金炉水套冷却水排污水工业炉窑汽化水套或水冷水套盐类冷却后循环使用，少量排污水。可经废水深度处理后回用余热锅炉排污水、化学水处理车间排污水余热锅炉房盐类锅炉排污水可用于渣缓冷淋水或用于冲渣含酸碱污水中和后可用于渣缓冷淋水或用于冲渣金属铸锭或产品熔铸冷却水排水圆盘浇铸机、直线浇铸机等固体颗粒物沉淀、冷却后循环使用冲渣水和直接冷却水水碎装置等固体颗粒物沉淀处理后循环使用精矿干燥烟气湿式除尘废水湿式除尘循环水系统悬浮物、盐类沉淀、冷却后循环使用，少量外排。电解车间排水净化系统碳酸镍制备中产出的上清液Cl-、Na+及其他重金属离子去污水处理站含氯尾气吸收后的废水Cl-、Na+去污水处理站镍湿法精炼排水制备氢氧化镍工段Na+(含钠15g/l)去污水处理站氧化镍矿冶炼废水种类排水来源主要污染物备注冶金炉水套冷却水排污水工业炉窑汽化水套或水冷水套循环水系统盐类冷却后循环使用，少量排污水。可经废水深度处理后回用酸性污水生产厂区场地雨水酸性废水、Zn2+、Cu2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+、As3+、Co2+去污水处理站酸性废水高压酸浸尾气洗涤洗液酸性废水、Zn2+、Cu2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+、As3+、Co2+去污水处理站碱性废液镍钴沉淀后液（氢氧化物沉淀工艺）碱性废水、Zn2+、Cu2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+、As3+、Co2+去污水处理站酸性废液镍钴沉淀后液（硫化物沉淀工艺）酸性废水、Zn2+、Cu2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+、As3+、Co2+去污水处理站浓盐水化学水处理站排放废液Ca2+、Mg2+用于渣缓冷淋水或用于—77—冲渣含萃取剂酸性废水萃取工序酸性废水、油污进污水处理站2.2.3固体废物污染镍冶炼排放的固体废物主要包括冶炼水碎渣、污水处理渣、脱硫副产物、湿法炼镍浸出渣、沉铁铝渣等。其中冶炼水碎渣为一般固废，其他固体废物的属性需经过鉴别，并根据其性质和类别确定处理处置方式。2.2.4噪声污染镍冶炼过程产生的噪声分为机械噪声和空气动力性噪声，主要噪声源包括熔炼炉、吹炼炉、余热锅炉、鼓风机、空压机、氧压机、二氧化硫风机、除尘风机、各种泵类等。在采取控制措施前，锅炉安全阀排气装置间歇噪声达到120dB(A)，其他噪声源强通常为85dB(A)～110dB(A)。3镍冶炼污染防治技术3.1镍冶炼污染预防技术3.1.1精矿蒸汽干燥技术精矿蒸汽干燥技术是通过蒸汽干燥机，利用冶炼烟气余热回收生产的蒸汽干燥镍精矿。该技术不产生二氧化硫污染，且不会发生精矿自燃。该技术适用于精矿的深度干燥。3.1.2镍闪速熔炼技术该技术是将干精矿、熔剂、烟尘等随同预热的富氧空气、燃料油由喷嘴一起喷入反应塔内，形成均匀的悬浮体，精矿颗粒被其周围的氧化性气体迅速氧化并加热熔化，熔体落入沉淀池，完成造锍和造渣反应，进而渣、锍分离，完成熔炼过程。该技术反应温度高，反应速度快，熔炼强度大；可根据需要采用不同浓度的富氧熔炼，熔炼过程可以在基本自热条件下进行，燃料消耗少，并且可以采用煤粉取代燃油；熔炼炉密闭性好，冶炼烟气二氧化硫浓度高，易于经济地处理，有利于环保；装备水平和自动化水平高；炉寿命长，作业率高；但要求入炉原料为粉状，并经过深度干燥，因此需要设置熔剂制备和精矿深度干燥装置，熔炼过程相对复杂，流程较长；烟尘率高。该技术适用于含镁量不高的镍精矿熔炼。3.1.3富氧顶吹浸没喷枪熔炼技术该技术的核心是顶吹浸没喷枪技术，即通过垂直插入渣层的喷枪直接吹入空气或富氧空气、燃料。粉状物料和熔剂或还原性气体从炉顶加入熔池，经强烈搅拌熔池，使炉料发生强烈的熔化、硫化、氧化、造渣等物理化学过程，产出锍和渣的混合熔体，经沉降电炉分离镍锍和渣。该技术综合能耗低，处理能力大，生产效率高；顶吹熔炼炉的密封性比较好，冶炼过程中烟气泄露点少，作业环境好，同时产生的烟气二氧化硫浓度高，完全满足制酸要求，硫回收利用率高；整个工艺采用分散控制系统（DCS）控制，自动化程度高。该技术适用于含镁量较高的镍精矿熔炼。—78—3.1.4P-S转炉吹炼技术P-S转炉吹炼是以熔炼产出的低镍锍为原料，加入石英石熔剂造渣，脱去铁、硫等杂质产出高镍锍的冶炼方法。P-S转炉应用范围广，操作经验丰富，灵活性大，适应性强；但由于间断作业，使得炉口漏风大，有害烟气外逸气严重，气量波动大，烟气二氧化硫浓度相对偏低。3.1.5富氧顶吹浸没喷枪吹炼技术镍锍、熔剂、冷料等从炉顶加入熔池，喷枪将反应风喷吹在渣层，控制反应过程一定的温度，在氧和熔剂的作用下，低镍锍中的铁被氧化后进入炉渣，从而进一部富集铜和镍。该工艺的主要特点是：吹炼过程连续进行，作业率高；炉子密闭性好，漏风小，烟气连续稳定，烟气量少，二氧化硫浓度高，烟气处理成本低；吹炼强度大，单炉吹炼即可满足冶炼生产要求；作业独立性强，受熔炼生产制约小；炉寿较长，耐火材料消耗少；吹炼作业成本较低，吹炼过程有热量过剩，可处理冷料。3.1.6硫化镍电解技术硫化镍电解是将硫化镍阳极与镍片制得的始极片（带隔膜）放入电解槽内，在硫酸和盐酸介质水溶液下电解，在直流电的作用下镍离子沉积在阴极上。该技术采用隔膜将阴极液和阳极液分开，形成了阴极室和阳极室，从阳极室抽取阳极液净化除去铁、