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试题九　铜冶炼　　 某新建铜冶炼项目，采用具有国际先进水平的富氧熔炼工艺和制酸

昕玥2020-05-20  51
问题 试题九　铜冶炼　　某新建铜冶炼项目，采用具有国际先进水平的富氧熔炼工艺和制酸工艺，原料精铜矿含硫30%，年用量41×104t，补充燃料煤含硫0.5%，年用量1.54×104t。年工作时间7500h。熔炼炉产生的含SO2冶炼烟气经收尘、洗涤后，进入制酸系统制取硫酸，烟气量为16×104m3/h，烟气含硫100g/m3，制酸系统为负压操作，总转化吸收率为99.7%，制酸尾气排放量为19.2×104m3/h。经80m高烟囱排入大气。原料干燥工序排出的尾气由100m高烟囱排入大气，废气排放量为20×104m3/h，SO2浓度为800mg/m3。对污酸及酸性废水进行中和处理，年产生的硫酸钙渣（100%干基计）为8500t，年产生的冶炼水淬渣中含硫总量为425t/a。环保行政主管部门要求本工程二氧化硫的总量控制在1500t/a以内，SO2排放执行《大气污染物综合排放标准》最高允许排放浓度分别为550mg/m3（硫、二氧化硫、硫酸和其他含硫化合物使用），960mg/m3（硫、二氧化硫、硫酸和其他含硫化合物生产）；最高允许排放速率，排气筒高度80m时为110kg/h，排气筒高度100m时为170kg/h。注：S、O、Ca的原子量分别为32、16、40。[2008年真题]
选项 根据上述资料，回答下列问题。1.计算硫元素回收利用率。 2.计算制酸尾气烟囱的SO2排放速率、排放浓度和原料干燥工序烟囱的SO2排放速率。 3.硫平衡（ABCDEFGH代表的8个数据计算）。（说明：给定表格，进入物料为精铜矿中含硫，煤中含硫；出物料为硫酸中含硫、制酸尾气含硫、干燥尾气含硫、硫酸钙渣含硫、水淬渣含硫、其他损失的硫）详细的硫平衡表见表3-6。4.简要分析本工程SO2达标排放情况，并根据环保行政主管部门要求对存在的问题提出解决措施。5.【扩展题】指出本项目产生的主要固体废物种类。 6.指出本项目工程分析中应主要给出哪些物料平衡核算。7.若本项目需建设厂内燃料煤储煤场，应采取哪些环境保护措施？ 8.若原料干燥工序和制酸尾气两排气筒的距离为160m，计算其等效排气筒高度与位置，并分析是否达标（已知排气筒高度90m时，硫、二氧化硫和其他含硫化合物生产企业最高允许排放速率为130kg/h）。
答案
解析1.（1）硫元素的回收利用量为：16×104×100×99.7%×7500×10-6=119640t/a；（2）硫元素的投入量为：（41×104×30%）＋（1.54×104×0.5%）=123077t/a；（3）硫元素的回收利用率为：（119640÷123077）×100%=97.2%。2.（1）制酸尾气烟囱的SO2排放速率为：16×104×100×（1－99.7%）×（64÷32）×10-3=96kg/h；（2）制酸尾气烟囱的SO2排放浓度为：96×106÷（19.2×104）=500mg/m3；（3）原料干燥工序烟囱的SO2排放速率为：20×104×800×10-6=160kg/h。3.填写详细的硫平衡表如表3-7所示。表3-7　硫平衡表[img]/upload/tiku/127/2016896_1.png[/img]其中：C上题已计算出，G已知，直接填写即可。其他项计算如下：（1）精铜矿含硫：A=41×104×30%=123000t/a；（2）煤中含硫：B=1.54×104×0.5%=77t/a；（3）制酸尾气含硫：D=96×7500×10-3×[32/（32+32）]=360t/a；（4）干燥尾气含硫：E=160×7500×10-3×[32/（32+32）]=600t/a；（5）硫酸钙渣含硫：F=8500×[32/（40+32+16×4）]=2000t/a；（6）其他损失的硫：H=（123000+77）－（119640+360+600+2000+425）=52t/a。4.（1）本工程SO2达标排放情况分析如下：①制酸尾气80m烟囱的SO2排放速率为96kg/h，排放浓度为500mg/m3。满足《大气污染物综合排放标准》最高允许排放浓度550mg/m3（硫、二氧化硫、硫酸和其他含硫化合物生产）的要求和排气筒高度80m时的110kg/h排放速率要求。②原料干燥工序100m烟囱的SO2排放速率为160kg/h，排放浓度为800mg/m3。满足《大气污染物综合排放标准》排气筒高度100m时的170kg/h排放速率要求，但不满足最高允许排放浓度550mg/m3（硫、二氧化硫、硫酸和其他含硫化合物使用）的要求。③本工程SO2排放总量为：（96+160）×7500×10-3=1920t/a；不能满足环保行政主管部门要求本工程SO2排放总量控制在1500t/a以内的要求，总量控制指标不达标。（2）根据以上分析，环境保护部门应重点对原料干燥工序排放SO2进行脱硫治理，具体的治理措施如下：①原料配比加入石灰石进行预脱硫；②对尾气采用碱液吸收、活性炭吸附、氨法、石灰石一石膏法等进行烟气脱硫。确保脱硫效率达到50%以上，从而排放速率和排放总量均可达标。5.本项目产生的主要固体废物种类包括：（1）对污酸及酸性废水进行中和处理产生的硫酸钙渣；（2）冶炼水淬渣；（3）锅炉渣；（4）熔炼炉冶炼烟气经收尘、洗涤后产生的固体废物。6.本项目工程分析中应主要给出的平衡核算有：（1）铜平衡；（2）钙平衡；（3）硫平衡；（4）水平衡。7.若本项目需建设厂内燃料煤储煤场，应采取的环保措施有：（1）储煤场应封闭，或采取防网挡尘墙、喷淋水头等防治煤尘污染的措施。（2）输煤廊道应封闭。8.（1）等效排气筒的高度：h=[（h12+h22）/2]1/2=[（802+1002）/2]1/2≈91（m）。（2）等效排气筒位置计算如下：①制酸尾气烟囱的SO2排放速率：Q1＝16×104×100×（1－99.7%）×2×102－3＝96（kg/h）。②原料干燥工序烟囱的SO2排放速率：Q2＝20×104×800×10－6＝160（kg/h）。③等效排气筒的排放速率：Q1＋2＝Q1＋Q2＝256（kg/h）④等效排气筒位于制酸尾气和原料干燥工序烟囱排气筒的连接线（160m）上，若以制酸尾气排气筒为原点，等效排气距原点的位置：x＝aQ2/Q＝160m×160kg/h÷256kg/h＝100m。（3）等效排气筒高度为90～100m，可采用内插法计算其允许排放速率：Q＝130kg/h＋（170m－130m）（91m－90m）/（100m－90m）＝134（kg/h）而等效排气筒的排放速率Q1＋2＝256（kg/h）＞134（kg/h）。因此，不达标。
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