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《甘肃省铁合金、电石行业污染减排监督监测评价指标体系及示范研究》由甘肃省环保局下达，是立足全省污染减排工作、解决突出环境问题的科研项目。由甘肃省环境监测中心站主持完成，该项目于2005年4月开题，2007年11月结题。铁合金、电石工业，从无到有，从小到大，为中国社会持续发展做出了重要贡献，特别是对中、西部社会经济贫困地区脱贫奔小康做出了并正在做出重要贡献。中国铁合金行业生产能力为每年2213万吨，电石行业生产能力为每年2000万吨，2006年，中国铁合金产量达到1067万吨，电石行业产量达到1177万吨。中国成为世界上唯一产量超过千万吨的生产大国。铁合金、电石行业在总量迅速增长的同时，出现了严重的低水平盲目扩张、生产能力过剩、浪费资源、污染加剧的突出矛盾和问题。其中大部分地区缺乏结合本地区环境承载力的全面分析，缺乏对高能耗行业发展研究制订科学的总体规划，更缺乏有效的引导和规范措施，对地方资源合理可持续利用、环境保护和生态平衡都带来严重影响。近年来，国家对铁合金、电石行业实施了一系列的调控措施，国家发展改革委公布了《铁合金行业准入条件》(2004年，第76号)，下发了《关于进一步巩固电石、铁合金、焦炭行业清理整顿成果，规范其健康发展的有关意见的通知》(发改产业[2004]2930号)，2006年国家发展改革委等七部门联合下发了《关于加快电石行业结构调整有关意见的通知》(发改产业[2006]699号)，为规范电石行业发展，遏制低水平重复建设和盲目扩张趋势，提高资源综合利用效率，确保安全生产，进一步促进产业结构升级，2007年国家发展改革委会同有关部门对《电石行业准入条件》进行了修订(国家发展改革委会2007年第70号公告)。甘肃省在铁合金、电石行业虽采取了一系列治理整顿措施，但行业落后面貌始终难以改变。一是工艺装备技术落后，环境污染严重；二是产业集中度较低；三是企业布局分散；四是从全省范围看，产能严重过剩，产业层次低，行业价格波动大，出口政策趋紧，对行业健康发展产生了不利的影响。《甘肃省铁合金、电石行业减排监测评价指标体系及示范研究》课题正是在上述背景下应运而生，其意义深远重大。甘肃省环境监测中心站组织课题组及相关技术人员，本着工作问题化、问题课题化、课题研究化、研究成果化、成果运用化的科研作风，自筹研究经费结合现场监测工作开展调查研究。采取实地监测-技术改造-验收监测-技术总结和推广的技术路线，取得了一些成果，部分成果已被运用到环境管理、污染治理、环境监测和生产中去，收效明显。该课题通过实地调查，基本掌握了铁合金、电石行业产能、工业布局、资源能源消耗情况，为下一步制定该省行业发展规划、产业政策、进行产业结构调整等提供了科学依据；研究得出的铁合金、电石行业排污特征及排污系数，可应用于制定全省或区域污染物总量计划及污染减排目标，为环境管理奠定了技术基础；环境保护设施及措施建设和运行中存在的问题分析及对策，环保设施的运行效果及技术参数评价，铁合金、电石企业生产过程中的固体废物综合利用及节能对策等成果已应用于企业的技术升级改造和节能减排工作中。课题研究建立的铁合金、电石行业污染减排监督监测与评价指标体系，制定的适合于行业市场准入环保核查、建设项目竣工环境保护验收暨减排日常监督监测的技术规范，也已应用于该省各级环境监测站的日常监测工作中，对进一步统一监测方法、统一评价指标、统一评价标准、统一质量控制措施、统一报告格式起到良好的示范作用，提高了监测数据的代表性、准确性、精密性、完整性和可比性。铁合金、电石行业污染物减排示范研究成果已在该省各级环境保护主管部门、部分铁合金、电石企业、环保设备公司及污染治理公司中得到推广应用， 收效明显。研究得出的示范性方案，对促进该行业新建、技术改造及扩能改造等建设项目的节能降耗、环境监管、环保设施连续稳定运行、污染物稳定达标及减排等，将发挥重要的示范和指导作用。应用前景十分广阔。

砷、磷是半导体材料备及器件工中用得最多的元素之一，特别是AsGa，InP等材料备和MOVPE等工均排放剧毒的砷、磷及化合物。国内许多行业对砷、磷及化合物缺少检测手段，不加治理任意排放，已给环境造成了严重污染，危害到人的健康。因此对砷、磷污染的检测和治理的研究具有重大的现实意义。该项目研究了一种快速、灵敏、可靠的高温氢还原-气相色谱分析方法及相应的分析仪器，样品不需预处理，使气相色谱仪能直接测定固、液相样品中砷、磷及化合物的含量。经查新检索，国内外未见报道，属国际领先水平。该仪器已推广到京华仪器厂生产，目前已生产二十多台，销往北京、上海、河南、四川、吉林、辽宁、广西等地，用于半导体原材料分析、环保监测、冶金、化工等行业。我们采用二级溶液吸收填充喷淋法，用不同的化学试剂对环境中砷、磷及化合物的污染进行有效的综合治理，并研出相应的治理设备，填补了国内空白。该方法和设备已用在MOCVD，MBE，CBE，AsGa和InP等半导体材料备等工艺上，对产生的尾气进行净化处理，得到北京市环保局的肯定和认可，治理效果符合国家排放标准，保护了生态环境。根据目前已有的财务证明资料统计，以上两项成果创造了重大的社会效益，并于93-95年创产值1246元，利润469元和节支360万元。

工程分析：工艺路线：废水排放量为150-180m<'3>/h，其水质为含锌及少量Pb、Cu、Cd等重金属离子的弱酸性废水。采用石灰乳中和法处理。废水首先经由厂内各排污沟集中后，由总排污沟流入污水处理系统缓冲、预沉池，之后进入一次反应池，以中和污水中的残酸，而其他重金属离子不沉淀。一次反应完成后进行污泥分离，所得液体进入二次反应池。二次反应池沉淀Zn、Pb、Cu、Cd等重金属离子。所得沉渣经过滤后返回浸出渣回转窑回收有价金属，而合格污水则进入一平流沉淀池，经再次沉淀后排放。关键技术：1．建有400m<'3>污水缓冲预沉池。其目的主要在于保证全厂不同金属含量的污水在此混合后，能有稳定的成分、流量进入污水处理系统，便于操作控制。同时，为利于提高后续中和过程中和渣含锌品位及杜绝石灰乳、污水输送管堵塞，在此也加入石灰乳贮槽底部粗粒石灰乳调节pH=5-6，以使待处理污水所含污酸、Fe<'3+>、Cu<'2+>在此中和水解并与淤泥、煤灰一起预沉淀分离。2．污水处理采用两段中和工艺。第一段控制pH=8，使污水中的锌大部分水解沉淀。一段中和后液分离中和渣后，再控制第二段pH=8.5-9继续沉锌及其他重金属离子。3．二段中和后液液固分离后，为使污水中少量未反应的锌及悬浮物进一步沉淀，充分利用了原6000m<'3>沉淀池继续对污水进行沉淀处理，并定期对沉淀池含锌沉渣进行回收。工程规模：处理量180m<'3>/h的污水处理系统及年利用40万m<'3>的回水系统。主要技术指标：Zn：≤3.0mg/L；Pb：≤1.0mg/L；Cu：≤0.5mg/L；Cd：≤0.1mg/L；pH：6.0-9.0；Hg：≤0.05mg/L；悬浮物：≤80mg/L；COD：≤50mg/L。主要设备及运行管理：主要设备：(1)新建石灰乳制备系统。主要包括：石灰预硝化池、石灰硝化器、螺旋分级机、石灰乳贮槽及其他附属设施。(2)新建污水处理及回水利用系统。主要包括：污水缓冲预沉池、污水反应池、倾斜板浓密箱、压滤机、回水利用设施、pH及COD在线监控仪等。运行管理：对原污水处理系统进行全面技改整治，完善了相应的石灰乳制备、污水反应池、污泥分离、流失金属回收利用过滤系统，从而使排放污水合格率达到100％以上。工程运行情况：运行3年来该系统合计处理水量320万m<'3>。经济效益分析：投资费用：总投资230万元，设备投资100万元。运行费用：运行费用110万元/a。效益分析：工程竣工运行3年来回收锌金属355余吨，减少农赔及排污费278万元，外排废水经仁化环境监测站及凡口矿环保处长期监测，平均排放达标率大于100％，排放的废水基本不会对下游农田、水系、鱼塘造成污染。2001年4月回水处理设施完成后，2002年、2003年每年更减少污水排放量分别约达20万m<'3>、37万m<'3>。技术成果鉴定与鉴定意见：组织鉴定单位：仁化金狮冶金化工厂；仁化县环境和建设局；凡口铅锌矿建筑安装工程公司。鉴定时间：2001年2月。鉴定意见：项目竣工后经运转调试，废水总排口pH值7.09，悬浮物28.8mg/L，化学需氧量5.0mg/L，硫化物0.004mg/L，六价铬0.004mg/L，总铬0.011mg/L，总铅0.10mg/L，总镉0.061mg/L，总铜0.031mg/L，硫酸盐399mg/L，总镍0.05mg/L，总锌0.705mg/L，总锰0.52mg/t,，总汞0.0070mg/L，总砷0.014mg/L。均未超过《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)中第一时段一级排放标准，达工艺设计要求。获奖情况：2004年6月获深圳市中金岭南有色金属股份有限公司技改优秀奖。

该项目提出在离子转型剂的作用下，联合使用两种树脂D301和201×7分段吸附、分步解吸的方法来回收提金氰化尾液中氰化物和金、银、铜等有价金属。实验表明，两段吸附之后，氰化尾液中的Cu、Zn、Ni离子浓度分别可降为0.36mg/L、0.47mg/L、0.50mg/L以下，这些离子浓度均达到国家废水排放标准；负载树脂经两段解吸之后，Cu、Zn、Ni的回收率达70％以上，CN-、Au的回收率达80％以上。该工艺不仅有效回收了剧毒氰化物，减少和控制了污染，同时也选择性回收了其中的有价金属，提高了资源利用率及经济效益，是一种环境与经济效益俱佳的“双赢”新技术。用酸化法处理氰化液新技术去氰率可达到90％以上，对氰化物的再生率可达85％以上。二段处理－活性炭吸附回收氰化物可使含氰化物废水达到国家排放标准。应用范围：该方法可应用于氰化物提金方法中的锌粉置换法、活性炭吸附法、树脂吸附法、贵液直接电积法回收金等产生的含氰废液以及全泥氰化法产生的含氰尾矿浆。也适用于含氰电镀废液中的氰化物及有价金属的回收。市场前景及经济效益分析：该项目属于陕西省自然科学基金项目和陕西省教委重点基金项目，普遍适用于氰化物提金工业废水治理及二次资源综合利用，有着广泛的市场应用前景。项目投资额为10-80万元。年效益约为投资的2-3倍。转让及合作方式：面议。

目前，国内外处理含氰废水的常用方法是用二氧化氯法或次氯酸钙法。由于这些方法费用高或废渣量大使其应用受到限制。该研究是通过光化学催化法处理含CN-废水。目标是选择或制备光催化活性高、价廉的催化剂，并解决在废水中催化剂中毒而失效的问题。该项目的最终目标是开发一种水处理方法或水处理器。应用范围：矿山废水，电镀废水的治理。转让费及合作要求：技术转让、合作开发。

二氧化硫废气回收净化新技术是技术方完成的国家“九五”重点攻关项目。项目共投入经费5000万元，其中国家拨款1000万元，1999年获得教育部科技进步二等奖，还获得科技部、财政部、国家计委、国家经贸委“九五”国家重点科技攻关项目优秀成果奖。该项目开发成功的烟气脱硫的非定态SO<,2>转化技术-“组合式非稳态SO<,2>转化器”获国家发明专利。它克服了传统非定态转化技术的缺陷，特别适合于中国有色金属冶炼工业及火电厂，中试和工业试验成果都获得了“国际领先水平”的评价。1997年建成的该项目第一套工业化装置，可回收3万吨/年金银铅厂的废气SO<,2>，已运行多年，获得工业硫酸10万吨，每年为企业增收节支600余万元，并带来环境和社会效益两亿多元。该项环保技术，回收有色金属冶炼厂的废气SO<,2>，生产具有广泛用途的工业硫酸，化害为利，在中国具有巨大的推广应用价值，推广后每年可带来15亿元以上的环境和社会效益。火力发电厂SO<,2>回收新技术也已在电厂成功进行了中试装置试验，正在筹划工业化试验。

主要应用于纺织印染废水、焦化废水、化工废水及稀土冶炼废水等各类工业废水的治理技术方向废水生物处理新型流态化反应器及其理论流态化废水处理技术理论研究；实际工业有机废水的厌氧/好氧耦合生物流化床废水处理工艺；基于生物流化床废水处理技术的高浓度有毒难降解工业有机废水处理的工程化及其装备。废水处理高级催化氧化技术基础高浓度有机废水的超临界催化氧化/还原及其耦合、有毒废水的光电协同催化氧化及基于Fenton与臭氧氧化协同反应的处理过程与工程应用。城镇污水处理生态技术低浓度污水的高效除磷脱氮及污泥减量化、生物处理尾水中惰性有机污染物的深度净化与回用技术及工程应用。

主要采用高梯度磁分离技术与化学投药、磁种絮凝相结合形成新型处理技术，对冶金、电镀工业产生的重金属废水、废液进行综合回收处理。对处理过程中的去除率、磁种开发、磁分离工作方式及沉淀渣的回收等方面进行深入的研究，以达到有效回收冶炼废水、电镀废液中的有价金属的目的，对高梯度磁分离处理废水的工业放大和工业应用奠定基础，对推动江西环保产业化进程，都具有特别重要的意义高梯度磁分离过程和其他单元操作的结合研究；重金属离子废水的治理情况(去除率、出水残留量等)；磁种的开发；磁种和沉淀物的连续的研究；磁分离工作方式的研究；沉淀物和磁种的分离及回收。用高梯度磁分离技术处理重金属废水，使重金属离子出水去除率达99%；磁种回收率80%；金属回收率90%；到出水澄清透明，使废水回收利用率达90%。每年处理废水10万吨，每吨废水回收重金属2公斤。共回收重金属200吨，每吨重金属平均价格2000元。预计可增值40万元。

氧气转炉在吹炼期间产生大量炉气，其温度高达1400℃～1600℃，炉气中含大量CO和含铁量为60%左右的粉尘(80～100g/m<'3>)。据测算，高温炉气中的CO气体能量约为2GJ/t。该项技术是一项系统工程，在氧气顶吹转炉设备基础上，对原湿法净化除尘系统(OG)进行部分改进，增设煤气回收成套设备，采用降烟罩操作，利用未燃法对转炉烟气进行回收利用。其主要技术特点是：1.采用了先进的自动控制与监控系统，回收控制按开始回收的不同CO含量值分为三个档位，可根据用户的需求，选取不同档位回收，以最大程度回收高质量转炉煤气；2.二文前置于一文出口，采用倒装重砣环缝式结构，下置单个碗型喷嘴代替原多喷嘴结构；3.重砣调整采用液压控制系统，液晶数字显示重砣行程，远程集中控制；4.二文后用下旋式旋流板脱水器代替原弯头脱水器，强化了水气分离；5.开发软水强制循环及完善汽包自动上水工艺，将三座转炉汽包在并联的基础上进行串联，使蒸汽回收量增加20kg/t钢以上；6.将氧枪喷头喉口直径由26.4mm扩大为27.2mm。推广的主要技术内容：1.转炉煤气回收控制系统选型与完善；2.除尘系统结构优化技术；3.二文后旋流板脱水器应用；4.增大蒸汽回收设备能力；5.汽化冷却自动化监控系统改造；6.氧枪喷头结构优化技术；7.除尘污泥成球做炼钢造渣剂等。

基本原理：产生蒸汽进入汽轮机发电，既利用了余热，又能满足烧结工艺的要求，实现了资源(能源)与主体工艺相结合的高效利用。技术关键：1.余热锅炉采用独立、双通道的结构形式，环冷机高、低温烟气分别进入余热锅炉，避免了锅炉烟道内烟气混合的不均匀，更减少了烟气量、烟气温度波动对受热面的影响。2.采用烧结矿传热机理模型，模拟在环冷机内部烧结矿的产量、料层高度及环冷机转速变化时，烟气流量及温度分布，并根据现场实验的实测值进行修正，通过Thermo flex热力计算软件反复计算，在环冷机余热回收取用的烟气量和烟气温度间找到一个最佳平衡点，使得技术经济指标最优化。同时指导烧结优化运行方式，提高余热利用的烟温。3.采用烟气再循环系统，在保证烧结料冷却工艺的前提下，相比热风不循环余热锅炉进口烟气温度提高40-50℃，发电量约提高3000-4000kW.h，提高了热效率和烧结的成矿率。4.采用双压热力循环系统，在工质循环热效率较高的情况下，保证较低的排气温度。相对高温烟气产生较高参数的蒸汽，相对低温烟气产生较低参数的蒸汽，充分实现能量的梯级利用和吸收低参数热量，发出更多的电能。5.采用先进的烟气调节技术，保证环冷机密封罩和台车间维持微正压，最大限度地减少漏风、提高烟气量，同时杜绝冷风漏入降低烟温。典型规模：360m<'2>烧结环冷机余热发电，1台51.5t/h次中温次中压和17.4t/h低温低压双压余热锅炉配13.2MW(最大15MW)的汽轮发电机组。技术指标：实际运行平均发电量10-11MW，最高达到12.9MW，平均每吨烧结矿产生的废气余热发电量可达22-24.kW.h，最高达到28kW.h。条件要求：360m<'2>烧结环冷机余热锅炉进口烟气达到以下条件：1#段烟气：流量380000m<'3>/h，温度400℃。2#段烟气：流量380000m<'3>/h，温度300℃。主要设备：烧结环冷机余热锅炉、烧结环冷机配套汽轮机、烧结环冷机配套发电机。运行管理：按照四班三运转工作制度确定人员，需生产人员40名负责机组运行，管理人员1名，服务性管理人员1名。投资情况：总投资8877.36万元，其中，设备投资4269.80万元。主体设备寿命：30年。运行费用：1705.4万元/a。经济效益分析：直接经济效益3739.4万元/a，4.21年回收投资。环境效益分析：减少向大气排放300-400℃的热空气82.5×10<'8>m<'3>/a，每年减排CO<,2>5.97万t，减排SO<,2>400.9t，减排NOx379.1t。推广情况：已推广的厂家数7家，使用的装置数21台。用户意见：利用烧结环冷机烟气余热发电，减少钢铁企业自外网的购电量。回收利用烧结环冷机烟气余热供热，降低钢铁企业烧结工序能耗。烟气的再循环利用，减少SO<,2>、粉尘等大气污染物的排放、化石资源的开采和消耗，促进资源节约。技术服务方式：咨询、设计、工程总承包、运营等。适用范围：烧结环冷机(带冷机)废热利用。