[关键词]铜冶炼工业 固体废弃物 环保工作 环境管理 炉渣
[中图分类号] TU993.3 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-310-1
1引言
铜矿产资源作为人类生存生产的重要资源，我国绝大部分的能源和原材料都来自于矿产资源。当前人类可利用的矿产资源种类及数量越来越多，开采范围不断地扩大。铜作为有色金属中的重要种类之一，在消费量和生产量上仅排在铝之后。铜具有良好的延展性和柔韧性，导热效能好、能导电、能抗腐蚀。基于这些特性，在我国所有成熟的工业化经济产业中铜产品都起着至关重要的作用，包括建筑行业、运输行业及电子电信通讯行业。铜产业已经成为我国国民经济重要的产业之一。
就目前而言，我国的铜冶炼工业对铜渣的利用率仅在百分之十左右，大部分都堆放在渣场，占用土地的同时也造成环境污染问题和资源浪费问题，已经成为铜冶炼工业可持续发展道路上的障碍。近几年，国内外的学者对铜冶炼工业产生的固体废弃物展开了研究，本文就铜冶炼固体废弃物利用及环保管理工作进行探讨。
2铜冶炼过程中主要固体废物的种类及其特点分析
2.1铜冶炼炉渣
铜冶炼过程中的炉渣的产生主要有三个来源，分别是熔炼炉渣、吹炼渣和精炼渣。精炼渣通常情况下都可以直接返回配料系统中进行循环使用。部分企业对已经贫化后的吹炼渣也返回配料系统中循环使用。炼铜炉渣分为自然冷却方式、水淬式及保温冷却方法。铜冶炼炼渣中的铜矿物结晶粒大小和炉渣的冷却快慢有着密切的联系。空气冷却后的铜渣外表为黑色，绝大部分呈现致密块状，又脆又硬。随着炼渣内含铁量的变化，密度也会随之改变。因此，不同的炼铜工艺产生出来的炼铜炉渣包含的化学组成也不会相同。
2.2铜冶炼烟尘
铜冶炼过程中通过烟气净化系统收集到的烟尘，目标金属含量很高，可以返回熔炼炉循环利用。转炉烟气除尘器收集到的白烟尘含有pb金属量较高，属于危险类的废弃物，一般都出售给有资质的企业进行有价金属回收利用。
2.3铜冶炼酸泥
铜冶炼中的冶炼烟气制酸过程中，稀酸将烟气清洗，烟气内所含的烟尘在清洗酸过程中形成废酸，废酸过滤后产生的酸泥含有As、Pb污染物，归为危险废物的种类。可以进行有价金属的回收，或者出售给有资质的企业进行回收。对这类型酸泥的处理一般在尾矿池内或者内衬高密度聚乙烯的集水区。
2.4铜冶炼阳极泥
铜电解的精炼过程中所产生的阳极泥含有丰富的金银等贵金属，是一种回收贵金属的重要原料。
2.5铜冶炼废水处理污泥
铜冶炼的废水产生的污泥含有丰富的有价金属，不仅可以成为再次原料返回熔炼炉也可以出售给有资质的企业进行有价资源回收。
2.6铜冶炼废旧内衬及耐火材料分析
当熔炼炉、转化炉及阳极精炼炉、电槽等出现磨损问题，内衬需要进行更换的时候，被替换下来的大量废旧内衬里面可能有大量的铜渗透在其中。这些废旧的内衬可以作为二次原料进入转化炉，也可以利用科学方法进行处理。
3铜冶炼产生的固体废物环境管理技术及相关策略分析
铜冶炼产生出的废物与残余物的管理分为再循环利用和处理处置两大类。不同的企业有着不同的废物回收分类和处理方式。
3.1铜冶炼废弃污水的处理
铜冶炼工业应该努力将固体废弃物与残余物实现内部循环使用。烟尘净化系统收集到的烟尘可以返回熔炼炉，冶炼产生的炉渣可以进行选矿处理或者贫化处理，回收其中包含的铜金属及其他有用的资源物质。
铜冶炼系统产生的酸性污水是一种可再循环的废弃污染物，可以进行分类处理.。一般情况下污水的来源及其含有不同的金属物资需要应用不同的处理方式。
（1）实验室产生的酸性污水。这类污水通常情况下经过污染净化系统然后再排出。
（2）可以进行循环利用的冷却水、阳极板冷却水和铜冶熔炼渣冲渣暂时的冷却水循环系统，先要让污水形成一个密闭式的循环系统，避免污水的向外排放，然后在对其进行处理。
（3）电解质溶液污水和冷却水。这类污水首先要分解其中的电解质，以免污水中的其他金属成分受到电解质的干预，然后再对污水进行集中方法排出的设计和实施。
3.2废杂铜的再利用与废烟气的处理
当前我国用废杂铜作为原材料生产出的铜杆的生产线已经达到100条以上。每年都有一半左右的废杂铜被直接加工成铜杆或者是黄铜棒类型的铜合金产品。此外对于烟气的处理，就目前而言，我国很多新建的工厂都配备了科学完善的烟气处理系统。烟气原料中含有一定量的有机物。比如在进行电子废料的处理过程中，应用喷雾冷却方式让烟气的温度从800摄氏度甚至更高，骤降到300摄氏度以下，这种方式可以让恶英的生成减少或者避免。喷雾冷却方法在绝热蒸发的状态下进行，没有废水产生，产生的烟尘也是干尘，便于收集处理。这样的烟气系统通常都有检测仪表或者PLC、DCS控制程序。操作人员根据铜冶炼的具体情况调节，在合理地控制下保证烟气的清洁排放。
3.3固体废弃物的处置方法
固体废弃物虽然是废弃物的一种，但是绝大多数的废弃物都还有再循环再利用的价值，只有在它们没有任何利用价值的时候，才能考虑将其处理处置。固体废物与残余物的处理处置要在一定的环境中利用科学的方法进行处理处置。在处理处置前，可以将这些废弃物做一些必要的技术处理，消除或者减少它们对环境产生的不良影响，再场地的选择上，处置场地的选择一定要慎重，优先选择最终退役的场地。
4结语
铜冶炼企业是对铜资源进行开发、生产的企业，在铜及其相关产品产生的同时也会产生大量的固体废弃物。鉴于铜冶炼固体废弃物的利用是一项集环境效益、社会环境和经济利益为一体的长期性的事业，国家可以对这方面加大科学技术的投入，建立科学研究基地和示范类工程。制定相关的优惠政策，引导铜冶炼工业走向科学化，利用科学技术实现企业工业生产的可持续发展，让我国的铜矿冶炼产生走上健康发展的道路，逐步提高我国金属行业对金属固体废弃物的综合利用、再循环利用及处理处置水平，进而使得铜冶炼企业整体水平的提高，缩小与世界先进水平之间的距离。
参考文献
浅谈氧气底吹造锍熔炼炉的生产实践苏广禄 (5)
闪速吹炼技术的实践与改进马奇 刘庆国 葛哲令 牛辉 (9)
氧气底吹-侧吹直接还原炼铅工艺杨华锋 翁永生 张义民 (13)
旋涡柱连续炼铅工艺的特点及产业化应用姚素平 (17)
低碳经济与氧气底吹工艺的无碳自热熔炼崔志祥 申殿邦 王智 边瑞民 张新岭 (27)
生物提铜与火法炼铜过程的生命周期评价阮仁满 衷水平 王淀佐 (30)
羰基镍（铁）生产技术及产品应用王芳镇 (34)
无
稀土业十二五规划或9月出台 (8)
我国推广低汞、固汞节能灯 建立废旧灯管回收机制 (16)
中国再生产业技术创新战略联盟成为国家试点联盟 (16)
废杂铜冶炼工艺及发展趋势周俊 (20)
《中国有色冶金》征稿启事 (26)
2010年1～5月有色金属工业运行情况 (29)
有色金属十二五规划草案出炉控制十种金属产量 (71)
综合利用与环保
干法收砷工艺的应用实践曲胜利 董准勤 (37)
铜冶炼生产废水的综合利用张洪常 张均杰 (40)
水口山炼铅底吹炉烟灰综合回收试验研究邵戈 曾小冬 (43)
高浓度SO2转化技术对“低碳经济”发展的促进张化刚 曹汝俊 韩耀强 (46)
研究开发篇
一种很有前途的低碳清洁冶金方法——重金属低温熔盐冶金唐谟堂 唐朝波 陈永明 杨建广 杨声海 何静 欧召 (49)
溶液雾化氧化法制备精细粉体材料及展望郭学益 郭秋松 (54)
电积法生产铜粉的开发与研制陈自江 (59)
试验研究
ZnCl2/TMAC离子液体中电沉积锌的研究翟秀静 符岩 张跃宏 李斌川 (65)
微波干燥单宁锗的响应曲面法优化研究彭金辉 张利波 郭胜惠 夏洪应 许磊 (68)
信息苑
从矿石中提取铜的方法 (72)
碳热还原氟碳铈矿制取稀土硅铁合金的工艺 (72)
从黄杂铜中分离铜、锌、铅、铁、锡的工艺方法李跃 (72)
一种铜电解液净化的工艺方法 (72)
含钛物质的煅烧 (72)
用于回收有价值金属的方法和装置 (72)
从铜电解液中回收锑和铋的方法 (73)
废旧硬质合金生产硬质合金制品粉末原料的方法 (73)
从废干电池中提取锌和二氧化锰的方法 (73)
一种湿法冶金电解液流量及液位控制装置吴用 (73)
铅锡共生矿的鼓风炉混炼 (73)
处理硫化铅或硫化铅-锌矿石和／或精矿的方法 (73)
喀麦隆将在恩卡姆纳建设钴矿提炼厂 (74)
能源匮乏困扰着喀麦隆铝厂的扩建 (74)
古巴在奥尔金省建造镍铁合金厂 (74)
加拿大新铌钽项目将于2013年投产 (74)
越南拟调高矿产资源税 (74)
牙买加预计氧化铝和铝矾土产能将扩大 (75)
巴西淡水河谷计划提高其在全球铜市中的地位 (75)
力拓计划斥资4．69亿美元在美国开建镍铜矿 (75)
缅甸达贡山镍矿项目电炉铜水套顺利安装 (75)
沙特矿业联合美国铝业合资投建巨型铝厂 (75)
智利国家铜公司拥有在50年中保持行业巨头的矿藏 (76)
伊朗将在4年内成为全球第10大铜生产国 (76)
巴新拥有世界上最高品位的金铜矿藏 (76)
亚洲矿物资源公司越南镍项目镍资源增加约40％ (76)
委内瑞拉铝土矿资源基本情况 (76)
菲律宾加快发展镍项目投资 (76)
智利Collahuasi铜矿CEO称2010年产量料大体持平于上年水平 (77)
爱励将重启美国ColdwaterSouth再生铝厂 (77)
Molymet计划在智利和中国厂区扩产 (77)
欧盟将14种稀有金属矿产原料列入“紧缺”名单 (77)
第一量子公司面临刚果项目的取消 (77)
KGHM Ecoren在波兰设铼粒加工厂 (78)
韦丹塔收购英美锌行业集中度将提高 (78)
秘鲁政府希望La Oroya冶炼厂7月中复产 (78)
俄考虑提高铜等金属出口税率 (78)
2009年我国有色金属工业销售收入50强出炉 (79)
2009年度按销售收入排序前50名有色金属企业 (80)
金川20万t铜电解工程通过验收 (81)
我国2015年前将逐步取消有色金属等出口退税 (81)
铜陵有色集团“双闪”项目建设序幕拉开 (81)
洛阳钼冶炼技改工程项目顺利竣工验收 (81)
中国铝业遵义80万t氧化铝项目正式投产 (81)
金钼股份关停8台钼焙烧炉减排二氧化硫2000t (82)
中国中冶集团和江西铜业在阿富汗合建的铜矿将在2013年投产 (82)
济南市裕兴化工10万t钛白粉项目投产 (82)
永登铝业高纯硅项目获引智专项 (82)
铅锌冶炼业污染防治技术正式上报环保部 (82)
中国铝业公司：三年做大铜业务规模 (83)
金川集团公司镍盐厂成全球最大镍盐生产基地 (83)
钒钛磁铁矿综合利用技术获重大突破 (83)
宁波长振铜业废旧黄杂铜循环再生技术通过鉴定 (83)
湖南民泰4．7亿转让电解锌资产 (84)
文山氧化铝和氯碱项目年销售收入可达25亿 (84)
包钢稀土冶炼厂氯化铵回收凸显多重效应 (84)
江苏中能20万t冷氢化技术改造项目投产 (85)
7种稀有资源开采年底初步完成省级规划 (85)
乐山两大多晶硅项目开建 (85)
我国钒电池产业化进入新阶段 (85)
2010年7月28日人民币外汇牌价 (86)
LME价格行情 (86)
国际市场小金属价格 (86)
设备选型指南 (87)
奥托昆普粗铜闪速熔炼工艺李卫民（摘译） (1)
工艺矿物学在金选冶上的应用刘汉钊（摘译） (7)
降低石油焦煅烧回转窑天然气消耗的实践许萍 兰志学 (12)
红土矿火法冶炼镍铁的试验安月明 金永新 郝建军 赵景富 (15)
ISP工艺用铅泥替代铅精矿的生产实践杨尚锋 (20)
阴极铜表面针刺状结粒的成因分析与防治任智顺 别良伟 (23)
锌氧压浸出工艺现状及技术进展李有刚 李波 (26)
3000kVA贫化电炉的电气设计王平 崔银峰 (30)
液态金属测量设备 (34)
乙烯基树脂整体浇铸成型电解槽 (34)
锌电积液空气冷却塔的改进实践刘素红 袁永锋 (35)
铜阳极炉溜槽的技术改造檀冰 (38)
中国有色工程氧气底吹炼铅技术获专利优秀奖 (39)
铅冶炼工业综合固体废物管理研究姚芝茂 徐成 赵丽娜 (40)
铝生产过程中固体废物的处置易端端 (46)
中国恩菲控股的中硅高科等22家单位发起成立中国光伏产业联盟 (48)
大型铝冶炼企业技改中总平面设计的探讨曹月 (49)
无
《中国有色冶金》征稿启事 (6)
B卷 研究开发篇
复杂成分次氧化锌生产电解锌新工艺研究马华菊 史 郑燕琼 (52)
真空条件下电解TiO2制备海绵钛电解电压的研究马光强 邹敏 刘国钦 王琪琳 (56)
硫酸镁体系中氨法制备氢氧化镁的工艺探讨孙宁磊 刘金山 王魁珽 张文 陆业大 (59)
FeO—CaO—SiO2熔渣中金属铜滴的电毛细迁移李长荣 江明丽 (63)
《金属尾矿综合利用专项规划（2010—2015）》 (66)
脱水-转化法制备低氧氟化钆过程中氧含量的变化规律郝占忠 (67)
祥云飞龙冶金新技术通过部级鉴定 (71)
含钛高炉渣熔化性研究文玲 张金柱 (72)
C卷 信息苑
新技术与新成果 (75)
国外冶金动态 (77)
国内冶金动态 (81)
LME价格行情 (86)
国际市场小金属价格 (86)
5月28日人民币外汇牌价 (86)
设备选型指南 (87)
西澳大利亚三个镍红土矿项目的工程化比较苏平（摘译） (1)
电积和电解精炼中操作实践与延长不锈钢阴极寿命的关系李卫民（摘译） (9)
富氧顶吹炼铅试生产实践李志强 李胜利 (14)
高硅低钙型炼铅炉渣的烟化吹炼张小国 (20)
金川镍闪速炉系统扩能生产实践万爱东 李德录 王万涛 (23)
铅银阳极板的生产实践李世禄 王正民 姚远 (26)
我国铅冶炼的技术现状及进展李卫锋 张晓国 郭学益 张传福 (29)
中国金属钪材料的发展现状及其前景林河成 (34)
混料制粒圆筒的改进设计陈东 (39)
小直径回转窑的改进设计李堃 龚春雷 (42)
新型硅热法炼镁还原炉的设计开发肖友军 王灵锋 徐祥斌 (45)
硫酸转化双圆缺型列管式换热器的改造实践王举良 张均杰 王旭光 (48)
浅析设备工程项目全过程管理詹新生 (52)
无
济源金利公司富氧底吹熔炼项目破土动工 (19)
《中国有色冶金》征稿启事 (33)
四川启明星铝业电解槽全面复产 (51)
日本古河机械计划2010／11财年上半年提高铜产量 (54)
日本泛太平洋铜业拟未来六个月生产261600t铜，同比减少1．6％ (73)
LME价格行情 (90)
4月14日人民币外汇牌价 (90)
国际市场小金属价格 (90)
设备选型指南 (91)
研究开发篇
复合添加剂在交直流叠加电解精炼铜中的电化学行为研究王绍灼 李德刚 于先进 董云会 张丽鹏 (55)
循环流化床还原红土矿富集镍铁的冷态实验研究李渊 夏晓宇 李志茂 朱彤 (60)
固溶处理对Al—Cu—B合金组织的影响陈仁宗 赵平 范可歆 尚桂凡 (65)
FeO—V2O5二元系在980℃下的平衡张生芹 谢兵 曹海莲 管挺 (70)
红土镍矿力学性能的研究王永志 陆雷 刘燕 关伟 (74)
钛铁原料选择性还原与冶金新流程探索朱鸿民 高承君 黄凯 曹战民 (77)
信息苑
新技术与新成果 (81)
国外冶金动态 (83)
国内冶金动态 (86)
珊瑚湾镍项目的投产李卫民（摘译） 苏平（校） (1)
镍精矿富氧顶吹熔池熔炼技术的研发与工业化应用周民 万爱东 李光 (9)
铜电解液高As自净化工业实践史建远 许卫 乐安胜 成立勋 (13)
氧气底吹炼铜炉的设计胡立琼 (17)
羰基法精炼镍（铁）车间的通风设置滕荣厚 李一 柳学全 (19)
精镉的工业化生产杜新玲 张欣 马科友 (25)
管道混合澄清萃取箱的设计探讨蔺国盛 刘淑媛 (29)
DCS控制系统在余热发电锅炉中的应用许萍 (32)
罐体成膜注胶堵漏技术处理吸收塔底部泄漏的实践陈寒秋 (36)
利用锌冶炼过程中铅浮渣生产硫酸铅的生产实践沙涛 (38)
基夫赛特炉电热区烟气及烟尘的处理流程米云 (41)
从攀枝花钒钛磁铁矿中回收镓的研究进展吴恩辉 杨绍利 (45)
B卷 研究开发篇
艾萨炉水模型内气泡运动的模拟娄文涛 张邦琪 施哲 (48)
红土镍矿干燥特性的研究刘燕 王永志 陆雷 (54)
水热法制半水硫酸钙晶须工艺探讨罗康碧 李沪萍 向兰 李春梅 宁平 (57)
熔盐电解法制备镁合金的研究进展孙宁磊 董爱国 刘金山 王魁挺 陆业大 (61)
真空白耗方法冶炼工业尺寸TiAl合金铸锭的冶金质量分析高帆 王磊 王新英 张继 (65)
Mg（Ⅱ）-NH3-NH4Cl-H2O体系中Mg（Ⅱ）配合平衡热力学王瑞祥 唐谟堂 曾婕 (69)
无
《中国有色冶金》征稿启事 (53)
C卷 信息苑
新技术与新成果 (74)
国外冶金动态 (76)
国内冶金动态 (79)
2月25日人民币外汇牌价 (83)
LME价格行情 (83)
国际市场小金属价格 (83)
云南云铜锌业股份有限公司 (84)
关键词：除尘系统； 集气罩； 设计原则； 计算
DH公司作为国家高薪技术企业，具备强有力的设计研发、工程建设与设备制造能力，特别是对金属冶炼技术尤为擅长。在冶金制造过程中也在不断的完善已有技术与生产工艺，为确保冶金生产过程中产生空气污染，对金属冶炼车间除尘系统中的集气罩设计做出了精心的研究。
1.金属冶炼车间除尘系统集气罩及设计目的
我国目前的很多生产制造车间都存在一定的粉尘污染，我国的大气污染排放标准明确规定了砂轮磨尘的最高允许排放量为每平方米60mg，对于铝合金以及金属铝的粉尘颗粒排放量规定在每平方米4mg。在金属冶炼过程中，常常需要对金属工件进行必要的打磨、切割、抛光等工艺加工，在加工的过程中会产生大量的金属废屑以及金属粉尘颗粒[1]。这些粉尘如果不加以治理，将在金属冶炼车间内随着空气的流动而造成车间的二次污染，甚至会随气流流入外界空气中，造成大气环境污染。因此，为提高工艺水准，改善金属冶炼车间工作环境，根据国家与相关行业对粉尘污染的标准规定，又根据我公司车间的环境与生产工艺状况，设计了金属冶炼车间除尘系统集气罩。
除尘系统集气罩是一种可以回收粉尘，防止其扩散到空气中，通过净化过滤系统将粉尘类污染物得到回收的烟气净化装置[2]。集气罩根据污染源与生产安装环境的不同可以分为吹气式和吸入式两种形式[3]。前者是利用了吹吸气流回收污染源的方式进行设计，同理，后者则是根据吸气气流收集污染源。吸入式除尘集气罩根据污染源产生环境又分为排气柜、接受式、密闭式和外部集气罩。由于我公司的金属冶炼车间不能对粉尘等污染源物质进行封闭，所以我们选择了设计外部集气罩。在设计前考虑要在车间粉尘污染源设备的上方，决定应用伞形上部集气罩。除尘系统中集气罩设计的质量直接影响着最终粉尘的排放标准是否合格，对于生产环境与大气环境的保护具有非常重要的作用。
2.金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计原则与设计理论
金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计主要是根据我公司金属冶炼车间的具体生产车间环境与粉尘污染源的位置应用机械力学理论和CAD制图软件的配合设计而成的。主要的设计原则与设计理论如下：
2.1.金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计原则
除尘系统中的集气罩要尽量用最小的吸风量去集中控制粉尘污染源，设计过程中还要本着节约能源与成本的大原则。由于车间环境影响不能采用密闭罩，而是采用了上部伞形集气罩，设计中一定注意要尽量控制伞形集气罩的吸力范围减少到最小，罩体的位置要尽可能的贴近或者包围住粉尘污染源，以有利于回收粉尘。在设计中还要减少风力对流等干扰气流的出现，粉尘流动气流与吸气气流要最大程度保持同一方向。在设计前也要充分考虑除尘系统操作人员的操作岗位位置，对于已经被集气罩收集的污染粉尘一定注意不要让人误吸。此外，集气罩在设计中还要考虑车间房屋结构，安装后要方便以后维修人员进行维护。集气罩设计工艺上也要坚持不能够阻碍或者影响原有金属冶炼车间正常生产的原则。
2.2.金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计理论
任何设计都要以相应的正确理论作为设计基础，金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计主要是应用了流体力学理论对车间内大量的粉尘污染物进行最有效力的汇集。针对我公司的吸气式伞形集气罩的设计，主要是应用了大量的吸入气流理论。该理论认定在集气罩进行粉尘吸入时会在吸气口产生一定的负压，利用这种压力就可以将包围在罩体下的粉尘污染物吸收。在设计中要考虑吸气口的流速与压力，要注意无边的吸气口的流速要高于有边吸风口的流速[4]。其中，外部集气罩口的气流分布都遵循等速面的气流分散规律，即如果以吸气口为球心，罩口气流分布将是以该吸气口为球心的等速球面[5]。
3.金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计方法
金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计方法主要根据设计原则与设计理论而形成的。
首先，我们要测量金属冶炼车间的建筑结构，包括车间的高度、长、宽、面积等基础数据，这些基础数据可以帮助我们合理的将伞形集气罩安装在便于操作而工作效率又高的位置；其次，设计人员要计算出材料消耗、压力损失与排气流量。材料消耗主要是根据伞形集气罩的外形尺寸进行确定，计算中也不能忽视各个零部件材料的损耗。
其次，要注意集气罩口的面积一定要大于罩口粉尘污染物的扩散断面面积。金属冶炼车间除尘系统集气罩设计难点就在于确定排气量，集气罩的排气量可以用公式Q=VⅹS来进行计算，即排气量是集气罩的罩口面积与吸入粉尘的平均的吸收速度的乘积。排气量也可以利用集气罩内管道的横截面积与通过管道内的平均流速的乘积来确定；
最后，设计者要注意允许的罩内负压要小于等于25Pa，另外，一定不要忘记计算除尘系统集气罩的压力损失，这需要用系统连接管内的动压与压力损失常数相乘来得到压力损失数据。
根据以上设计理论与设计方法设计出来的金属冶炼车间除尘系统集气罩经过在我公司的运行实践可以看出：集气罩结构合理、安装位置便于操作和维护，运行期间运行状况良好，能够让除尘效果达到国家规定标准，系统能源消耗低，成本消耗低，值得使用。
4.结语：由以上分析可得知，在金属冶炼车间除尘非常必要，要保障正常生产与环境安全就必须加强除尘系统中集气罩的设计，设计中要掌握恰当的原则与方法。
参考文献：
[1]张殿印.工业除尘设备设计手册[M].化学工业出版社.2012：88
[2]胡传鼎.通风除尘设备设计手册[M].化学工业出版社.2011：100-101
[3]唐敬麟，张禄虎.除尘装置系统及设备设计选用手册[M].2009：55-59
[4]王鹏，张校先.浅析除尘系统的设计原则[M].2009（03）：20-22
我国冶金工程，可以追溯到青铜器时代。那时，丰富的冶铜技术就成为了中国冶金行业的源头，并迅速把整个青铜技术推到更高阶段，建立了世界上光辉灿烂的“青铜文明”。
之后，人们在漫长的冶炼过程中逐渐掌握了金属冶炼所需要的高温技术和冶金处理技术。如柔化处理技术、炒钢技术、百炼钢技术、灌钢技术等。在明带中叶，我国已开始大量生产金属锌。《天工开物》中有关于密封加热冶炼“倭铅”（即锌）方法的记载，同时还记载了我国古代冶金技术的许多成就，如冶炼生铁和熟铁的连续生产工艺，退火、正火、淬火等钢铁热处理工艺等。明代钱币“永乐通宝”也具有较高的含锌量。而欧洲到了十八世纪才开始冶炼锌。
新中国成立以来，国家一直非常重视冶金工业的发展。近年来，我国的钢产量连续居于世界前列，足见国家的重视和其迅速稳健发展的良好势头。诚然，现代科技的进步催生了一些高科技新材料的诞生和应用。但是，冶金材料在未来相当长的一段时期内，其优势和特性依然是其他材料所不可比拟和替代的。
什么是冶金工程专业
大楼、桥梁的骨架是什么？不锈钢用具是怎样来的？学习冶金工程你就会了解其中的奥秘，冶金工程专业是主要研究从矿石中提取钢铁与有色金属（比如铜、铅、汞等），并进行冶金工艺过程控制、产品设计开发等专业性比较强的一门应用性学科。基于资源开发利用和钢铁材料生产过程，其研究对象是在高温下进行的化学变化、物质的传输、凝固和相关转变过程以及相关工程技术问题。
培养目标有哪些
冶金工程专业是培养具备冶金物理化学、钢铁冶金和有色金属冶金等方面知识，能在冶金领域从事生产、设计、科研和管理工作的高级工程技术人才。学生主要学习黑色和有色金属（包括重、轻、稀有和贵金属）冶金的基本理论、生产工艺和设备、实验研究、设计方法、环境保护及资源综合利用的基本理论和基本知识，受到冶炼工艺制定、工程设计、测试技能和科学研究的基本训练。
毕业生应获得的知识和能力：掌握本专业所需的制图、机械、电工与电子技术和计算机应用的基本知识和技能；掌握黑色和有色金属冶金过程的基础理论和生产工艺知识；具有黑色和有色金属冶金生产组织、技术经济、科学管理、环境安全的基础知识和工业设计的初步能力；具有分析解决本专业生产中的实际问题以及进行科学研究，开发新技术、新工艺、新材料的初步能力；了解本专业和相关学科的科技发展动态。
课程是如何设置的
该专业的授课内容，是理论和现场实践相结合的。要想学好冶金，不仅要掌握数理化、外语、计算机等各项基础，还得精通理论专业知识——冶金物理化学、冶金传输理论、金融学、冶金过程热力学与动力学、钢铁冶金学等。在学习理论的同时，要通过做实验、计算机模拟和仿真以及到企业现场参观实习等手段来强化和完善自身的知识机构。
学生的主干学科是冶金工程，学习的主要课程有物理化学、金属学、冶金传输原理、冶金原理、钢铁冶金学、有色金属冶金学，实践包括金工实习、认识实习、生产实习、专业实验、计算机操作实验、课程设计等。
与其相近的专业有以下几种：材料化学、冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、材料科学与工程、复合材料与工程、焊接技术与工程、宝石及材料工艺学、再生资源科学与技术、稀土工程、非织造材料与工程。
请走出理解误区
一提到冶金工程专业，可能有些人把它和数不清的烟囱高炉、扫不尽的漫天尘土和冰冷的钢板铁材等联想起来。因此，很多考生在面临专业选择时，往往视其为“畏途”，鲜有人首选其为志愿专业。其实，这样的观念早已有悖于当今冶金工业的巨大变化。在科学技术高速发展的今天，随着各类新材料、新工艺的研究开发和应用，此专业也变成了一个充满科技含量的“朝阳专业”。
高新技术与学科发展的完美组合体
本专业的一大特点是高新技术和学科发展相结合。这主要体现在以下两方面：通过冶金过程的优化和新技术开发最大限度地满足相关产业对高品质冶金材料的要求；最大限度地减少冶金生产的资源和能源消耗，减少环境污染。同时，也是这个专业的前沿主攻方向。它不仅致力于研究流程中废弃物的“四化”（即减量化、再资源化、再能源化和无害化）处理综合技术，而且还对复合矿冶炼技术进行环保和经济意义上的评价和指导，并在此原则下开发复合矿的综合利用技术，最终实现我国高品质冶金材料的生态化生产。
它主要有冶金物理化学、冶金工程和能源与环境工程三大研究方向。其中，冶金物理化学学习内容有冶金新理论与新方法、冶金与材料物理化学、材料制备物理化学、冶金和能源电化学等；冶金工程学习内容包括钢铁和有色金属冶金新工艺、新技术和新装备的研究、现代冶金基础理论和冶金工程软科学、冶金资源的综合利用、优质高附加值冶金产品的制造和特殊材料的制备技术等。冶金工程环境控制、燃料的清洁燃烧与能源极限利用、工艺节能与余能回收、工业固体废弃物、城市垃圾处理、大气污染控制、技术及新产品的开发与试验工作等是能源与环境工程的学习内容。上述广泛的分支领域构成了冶金工程的重要组成部分，极大地推进了冶金材料行业的发展与国家的工业建设。
报考什么样的学校
冶金工程专业的录取分数线一般都很低，有时超过国家重点线就可以被重点院校录取。冶金工程专业在一些学校也称为钢铁冶金，国内设置了此专业的院校约有20所。北京科技大学、东北大学等实力较强。
北科大该专业下设的研究方向较前沿，包括高炉炼铁新工艺与新技术、直接还原与熔融还原、高品质钢的品种及质量研究、凝固理论与连铸技术、特殊钢冶金、新钢种冶金工艺、材料和冶金过程中反应的物理化学、冶金物理化学与反应工程、有色金属冶金新工艺新理论、有色冶金过程模拟控制和节能优化、冶金工业生态与环保、资源高附加值循环利用技术开发、冶金能源技术。这些研究方向大多来自学校教授目前正在从事的国家或企业急需的研究课题，有很强的针对性。
中南大学此专业下设色金属冶金、冶金物理化学、钢铁冶金、材料冶金、电化学工程、冶金环境工程6个二级学科。
东北大学材料与冶金学院下设有色金属冶金、冶金物理化学和钢铁冶金3个二级学科。有色金属冶金的研究方向包括有色金属资源生态化综合利用、先进材料制备技术等。冶金物理化学的研究方向包括材料物理化学、电池材料与电池、资源综合利用与环境物理化学等，钢铁冶金的研究方向包括现代高炉炼铁学与非高炉炼铁、现代炼钢学与特殊钢冶金等。
就业前景十分广阔
冶金是国民经济建设的基础，是国家实力和工业发展水平的标志，它为机械、能源、化工、交通、建筑、航空航天工业、国防军工等各行各业提供所需的材料产品。现代工业、农业、国防及科技的发展对冶金工业不断提出新要求并推动着其学科和工程技术的发展，反过来，冶金工程的发展又不断为人类文明进步提供新的物质基础。由于开设此专业的院校少，人才有限，市场需求量大，有人说该专业毕业生是“皇帝的女儿不愁嫁”。
冶金工程专业培养的学生基础宽厚、理论扎实、技能全面，同时，又具备冶金和金属材料加工等知识和技能。因而，毕业生择业面宽，适应能力强。他们可以到冶金、化工、材料、环境保护及其相关行业的生产、科研和管理部门从事生产技术管理、工程设计、技术开发、新型结构材料和功能材料的研制和开发等工作，也可以到高等院校和高等职业学校从事专业教学工作。
“感觉现在钢铁、冶金类专业的大学生太吃香了。”东北大学某年举办的毕业生双选会上，一位钢铁冶金类专业毕业生道出了该专业毕业生的就业好机遇。
向榜样看齐
比亚迪电子（国际）股份有限公司被人们熟知是因为它制造汽车，其实真正为比亚迪公司打开市场初始财富积累的是电池制造。其董事局主席兼总裁、主席王传福，毕业于中南矿冶学院（现已合并入中南大学）冶金物理化学专业（现已整合入冶金工程专业）。
关键词：氢气；一氧化碳；还原；产业；冶炼；气法冶炼；研究。
中图分类号： O659文献标识码：A 文章编号：
1.前言
氢气和一氧化碳都是气体，都是还原剂，神奇的是煤炭、石油、生物质等所有的碳氢化合物在合适的温度、合适的压力、合适的碳、氢、氧的元素比例同时具备的条件下，都能还原，形成以氢气和一氧化碳为主的稳定的混合气体，经过分离、提纯可以得到纯净的氢气和一氧化碳。［1］虽然理论上氢气和一氧化碳都具有还原性，但由于一氧化碳具有剧毒，氢气昂贵难制，又都没有大量应用于工业生产中。随着煤炭气化制氢技术的成熟，神华煤制油化工有限公司于2008年12月实现了日产氢气626t,氢气纯度为99.5%；［2］氢气和一氧化碳的混合气体成本为1.07元/m3以内；［3］是氢气和一氧化碳经济的大量应用于工业化生产的开始；是氢产业、一氧化碳产业的开始。
2.氢气和一氧化碳的研究现状
2.1氢气研究现状
氢通常的单质形态是氢气，它是无色无味无臭，极易燃烧的由双原子分子组成的气体。理论上“在高温下用氢将金属氧化物还原以制取金属较之其他方法，产品的性质更易控制，同时金属的纯度也高，广泛用于钨、钼、钴、铁等金属粉末和锗、硅的生产。”氢在元素周期表中位于第一位，它具有极强的还原性，但是实际却没有大量工业应用。目前对氢气的研究主要集中于制氢、氢燃料电池、储氢、输氢的研究，但氢气在冶炼工业的应用研究却是空白。部分制氢技术已成熟；氢燃料电池汽车早在2008年奥运会就进行了示范运营；储氢、输氢的研究局部应用已实现，正在进行深入研究，以适应氢能时代的要求。［4］
2.2一氧化碳研究现状
一氧化碳是无色、无臭、无味的气体，故易于忽略而致中毒。化学性质有：可燃性和还原性和毒性。一氧化碳作为还原剂，高温或加热时能将许多金属氧化物还原成金属单质，实验室利用一氧化碳实现了还原氧化铜、三氧化二铁、氧化锌，因此常用于金属的冶炼，但是工业上金属冶炼却是以焦炭形式实现的。由于受焦炭的历史沿革、一氧化碳的剧毒影响，理论上对一氧化碳研究不多，就连如何储存、运输都没有深入研究，研究较多的是其毒性，影响了工业实际应用。
3.加强氢气和一氧化碳储存、运输、应用的研究
3.1氢气储存、运输的研究
储氢、输氢的研究局部应用已实现，正在进行深入研究，以适应氢能时代的要求。随着氢能时代的临近，应该开展氢气的管道运输研究。
3.2一氧化碳储存、运输的研究
目前一氧化碳储存、运输的研究却是空白，应该系统地研究一氧化碳的储存、运输的基础知识，实现全面替代焦炭用于工业冶炼。
3.3氢气和一氧化碳应用的研究
氢气和一氧化碳主要应用于工业冶炼行业，可以全面开展其他行业的应用研究，如飞机和航母的液态氢燃料、一氧化碳制备富勒烯等等。工业冶炼有火法和湿法之分，有了充足的氢气和一氧化碳资源，由于氢气的极强还原性适合整个冶炼行业（金属、非金属、稀土），全面开展气法冶炼的研究，即直接用氢气或一氧化碳气体还原金属、非金属、稀土元素。随着一氧化碳产业化的成熟，可以捕捉工业二氧化碳还原一氧化碳。
4.氢气和一氧化碳的主要应用
4.1加强一氧化碳制碳纳米管的研究
碳纳米管的制备方法很多，到目前为止，人们尝试了多种制备方法，如石墨电弧法、热解法、激光蒸发法、等离子体法、化学气相沉积法等等。当今世界公开报道高质、高效、连续大批量工业化生产碳纳米管的实例：沸腾床催化法、化学气相沉积法。［5］煤炭气化制氢的副产品CO有用于他用等环保措施跟进的必要，［1］然而在碳纳米管的制备中恰好有CO化学气相沉积法，二者的完美结合形成了高效、环保的煤制氢源和碳纳米管法。应加强一氧化碳制碳纳米管的产业化研究，加速形成氢能时代的煤制氢源和碳纳米管产业化。
4.2加强一氧化碳在铁冶炼的研究
焦炭的作用是：提供热量；提供还原剂；作料柱的骨架。化学方程式分别为：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2,Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2。电炉炼铁没有用焦炭作骨架直接向炉内通煤气（一氧化碳）也实现了工业化，［6］充分说明一氧化碳完全可以取代焦炭实现工业冶炼。加强研究用其他方法解决料柱的骨架，提供热量，直接用一氧化碳还原铁。
4.3开展一氧化碳和氢气在铝冶炼的研究
电解铝是高耗能、高污染的行业。开展研究一氧化碳和氢气在电解铝行业的应用：化学方程式：AI2O3＋3CO＝2AI＋3CO2理论上是成立的，具体反应条件的研究；如果一氧化碳还原三氧化二铝实现不了，可以研究用氢气还原三氧化二铝，AI2O3＋3H2＝2AI＋3H2O。
4.4开展氢气在铜冶炼的研究
炼铜原料有铜的硫化物、铜的氧化物、和少量盐三种，目前冶炼方法有火法和湿法，也是高耗能、高污染的行业。开展研究用氢气提炼铜，硫化物：CuS+H2=Cu+H2S；氧化物：CuO+H2=Cu+H2O；盐：CuSO4+H2=Cu+H2SO4。
4.5开展氢气在铅锌冶炼的研究
铅锌矿多数伴生，原料有硫化物、氧化物、和少量盐三种，目前冶炼方法有火法和湿法，也是高耗能、高污染的行业。硫化精矿中主要的金属硫化物有：PbS、ZnS、FeS2、CuFeS2、CdS、Hg2S、AgS、Sb2S3，开展研究按其在元素周期表的顺序，有经济价值的按不同的反应温度逐个还原FeS2、CuFeS2、AgS、ZnS、CdS、Hg2S、PbS、Sb2S3；同上还原其氧化物；同上还原其盐。
4.6开展氢气和一氧化碳在高铝粉煤灰冶炼的研究
粉煤灰的化学成分主要是二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、二氧化钛、氧化镁、氧化钙以及其他碱金属氧化物和稀有元素，其中三氧化二铝含量30％以上的粉煤灰被称为高铝粉煤灰，具有很高的开发利用价值。开展研究氢气和一氧化碳按不同的反应温度逐个还原MgO、TiO2、Fe2O3、Al2O3，如有经济价值，甚至还原CaO、SiO2。
4.7开展氢气和一氧化碳在多晶硅冶炼的研究
利用一氧化碳和氢气采用硅烷法制取多晶硅：无论是改良西门子法还是硅烷法在制取高纯度硅时，主要是在电弧炉中用碳还原石英砂而成，反应方程式：SiO2＋2C＝Si＋2CO,碳需要提纯，CO又是有害气体；改进为利用一氧化碳还原二氧化硅：SiO2＋2CO＝Si＋2CO2，既经济又环保；硅烷的制备方法为高温下利用硅和氢气合成硅烷：Si＋2H2＝高温＝SiH4，此法除百度百科有叙述外，未见有产业化报道，但高纯硅烷已产业化；以区别“现代硅烷的制备采用歧化法，即以冶金级硅与SiC14为原料合成硅烷，首先用SiCl4、Si和H2反应生成SiHCl3，然后SiHCl3歧化反应生成SiH2Cl2，最后由SiH2Cl2进行催化歧化反应生成SiH4，即：3SiCl4+Si+2H2=4SiHCl3，2SiHC13=SiH2Cl2+SiC14，3SiH2C12=SiH4+2SiHC13。”［7］其他工序走硅烷法工艺路线。优点：技术成熟，成本低，降低了现代硅烷法的安全性差，高污染的隐患，能与煤制氢气联产。缺点：安全性差，有污染。
5 .社会效应
由于一氧化碳具有剧毒，氢气昂贵难制，焦炭的历史沿革，使人们淡忘了氢气和一氧化碳的化学性质，随着煤炭气化制氢技术的成熟，让我们揭开氢气和一氧化碳神奇的面纱，为人类创造真正的文明吧！它将改变世界。
6.运作方式
申请国家示范项目，国家出资进行，首先开展煤制氢气和一氧化碳示范项目，然后全面联合科研院所、大中院校进行氢气和一氧化碳的储存、运输、应用的研究，迅速占领氢气和一氧化碳产业化的世界高地。
参考文献
［1］聂国印．聂旭春．氢能时代煤化工的思考．城市建设理论研究．2013年3月第9期．总第075期．
［2］任相坤．袁明．高聚忠．神华煤制氢技术发展现状．煤质技术．2006年1月第1期．
［3］刘芹．邢涛．浅析煤制天然气的工艺流程与经济性．化工设计．2010年．03期．
［4］欧训民．氢能制取和储存技术研究发展综述．能源研究与信息．第25卷．第1期．
［5］朱华．碳纳米管的制备方法研究进展．江苏陶瓷．2008年8月．第41卷．第4期．
［6］王梧．冶金动态．冶金管理．2011年．第10期．
关键词：污染物 火法炼铜 铜冶炼 情景分析
中图分类号：X75 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（a）-0114-02
我国铜冶炼主要以火法炼铜工艺为主，虽然这种工艺能够保证铜冶炼的数量以及质量，但却会在冶炼过程中产生一定的污染物。为了实现清洁生产的目标，业内人士开始对火法炼铜工艺进行调整与完善，运用情景分析的方式，对该工艺污染排放量进行了分析，以求能够制定出更加合理的生产方案，从而为该行业的环境管理决策提供强有力的支持。
1 情景分析
所谓“情景分析”是一种在建立在技术、经济以及产业等演变假设基础之上的，利用对未来进行科学描述与推理的方式，设计出未来的多种可能策略[1]。这是一种制定发展战略与对策的有效途径，在多领域都得到了广泛应用。
由于火法铜冶炼在冶炼过程中不仅会消耗大量能源，同时还会产生一定量的污染，对环境已经造成了影响，因此铜冶炼生产减排已经成为了现代各界人士极为关注的问题。而运用情景分析的方式，可以根据对该产业生产污染分析的结果，制定出更加合理的行业环境管理决策，从而为该行业的绿色化发展以及健康化发展提供可靠保障。
2 火法铜冶炼
2.1 概述
在我国古代文献中，很早就有关于火法炼铜的记载。而且通过考古学家研究发现，按照矿石冶炼能力以及矿石品味等因素的差异，古代各地在具体使用火法炼铜方式时，都会使用相应的冶炼手段。这些手段主要分为3类：一类，对氧化矿石进行处理，将其还原熔炼为铜；一类，对硫化矿石进行焙烧处理，将其还原成铜；另一类，对硫化矿石进行焙烧脱硫处理，并根据铜纯度标准，熔炼出多重标准纯度的“冰铜”，进而通过进一步加工，将其还原为铜[2]。
随着火法炼铜工艺的不断精炼，该项技术一直处于精进之中，并在我国冶金史上始终保持着不可替代的位置，是古代工匠先辈的伟大结晶，为现代冶金技术的发展与进步，起到了极为重要的作用。
2.2 污染物产生
火法炼铜工艺发展至今，仍然是铜冶炼的主要技术，国内超过90%的铜都是通过这种手法冶炼而成的。目前，主要的冶炼铜产品主要为电解铜与粗铜，也有一些企业会生产铜锍与阳极铜等产品[3]。
由于在有色冶炼工艺中，火法炼铜的手段相对较为丰富，且这些工艺会因为技术特点以及技术能力等因素产生不同的污染物质，同时这些污染物质的产生强度也有所不同。目前火法铜冶炼最为突出的环境污染主要有重金属污染以及SO2污染两种。其中重金属多分布于废渣、废水以及烟气之中，而SO2多集中在烟气之内。
2.3 污染物排放强度
通^对火法铜冶炼工艺技术研究发现，该工艺产生污染物的工序主要有火法精炼熔炼以及吹炼3种，且其中以熔炼工序的污染问题最为严重[4]。按照现代工艺技术，熔炼技术中的熔池炉、鼓风炉以及闪速炉山东工艺的污染物产生强度并不相同。相关人员会根据SO2、废水以及冶炼渣等污染标准，以单位产品“平均产排污强度”为参考，计算该工艺污染物产生强度值。
3 情景分析
完成产排污强度计算之后，笔者将以2009年作为情景基准，以2017作为情景年，做出该年度国内电解铜总产量将达到500万吨的假设，设定火法铜冶炼工资技术比例会不断加大，对多种情景污染物排放量与产生量进行全面分析。
3.1 情景设定
3.1.1 情景一
这一方案的目标相对较低，假设为到2020年，熔炼技术结构还是无法达到相应标准，且没有存在有利的客观条件。这时的工艺不仅没有贯彻新的政策，而且部分落后工艺仍然有所保留。同时一些小型冶炼工厂仍然存在，这些工厂不仅工艺水平相对较低，且会产生大量的污染物。
3.1.2 情景二
在这一情景中，设定新出政策以及将要出台的政策都能够顺利实施，且落实质量相对较高，铜冶炼产业发展方向较为理想，该产业的结构工艺以及规模都得到了合理的调整，技术水平得到了显著的提升。
3.1.3 情景三
这一情景与情景二基本相同，在这一情境中各项政策也被认定为是顺利落实的，不仅客观条件以及其与较为理想，而且该工艺也处于较高水平，行业发展已经远超预期值。
3.2 情景分析
3.2.1 分析一
按照目前我国铜冶炼行业的管理与发展而言，情景一出现的可能性相对较低，情景二和情景上更加符合我国国情。而这两个情景最重要的差别，便是2020年时两种熔炼技术结构之间的比例值。
在情景二之中，熔池熔炼的发展速度相对较快，与闪速熔炼相比，其推广范围相对较大；而在情景三内，闪速熔炼的发展得到了大力支持，发展速度与推广速度相对较快，熔池熔炼发展速度无法与其相比。
3.2.2 分析二
铜冶炼行业清洁生产标准正在制定与完善之中，而且在各项标准的督促之下，各冶炼企业都会不断对自身的生产清洁度进行提升。在这种趋势之下，工艺技术结构会再次得到优化，污染物排放强度也会出现持续下降的趋势，总体的污染排放量会进一步降低。
3.2.3 分析三
通过对多种熔炼工艺的分析发现，如果对传统熔炼工艺进行调整，可以最大限度降低冶炼过程中的能源消耗量以及污染物排放量，可以有效降低全球变暖潜值数值。根据情景二与现实发展情况的对比来看，只要对鼓风炉比例数值进行降低，铜生产过程中的能源使用量就能够得到有效控制，而相应的全球变暖潜值数值也会随之降低，差异值相对较大。因此可以分析出，使用鼓风熔炼的火法铜冶炼技术产生的环境影响远远高于其他两种，是环境管理的关键所在，应通过淘汰这一环节的方式，切实提高整体工艺流程的清洁度，降低其对生态环境所产生的影响。
由于情景二与情景三都属于低能耗、低排放，与未来铜产业发展趋势完全相符，因两种方案的可行性都相对较高。但因为两种方案的差异，各界对两者的评价也有所不同，鉴于闪速熔炼产生的影响相对较低，因此情景三的开展效果会更加理想。但因为各种熔炼技术都有些自身的独特性与不可取代性，所以闪速熔炼技术不能完全取代其他所有的技术，需要按照冶炼实情对技术结构进行科学调整与设计。
4 结语
通过该文对火法铜冶炼以及情景分析法等相关内容的论述，利用情景分析手段对该工艺的污染排放情况进行了准确的分析。为了保证该工艺的节能性与绿色性，相关人员必须要对该工艺结构进行不断优化，对冶炼渣以及相应的污染物进行合理处理，从源头降低污染物排放量，从而使清洁生产目标得以实现。
参考文献
[1] 王森.火法炼铜技术现状及发展趋势[J].江西建材，2015（19）：284-285.
[2] 刘志宏.中国铜冶炼节能减排现状与发展[J].有色金属科学与工程，2014（5）：1-12.
关键词：金属 冶炼 热分解 热还原 电解
引入：教师展示图片，生活中常见的尤其是学生能够亲身感受得到的金属制品.
让学生了解金属的用途广泛，人类离不开金属.
师：人类需要的大多是金属的单质或者合金.那么，自然界有没有为人类提供现成的金属呢？
生：没有.金属大多以化合态存在于各种矿石中.
师：张家口市周边有哪些矿物？
学生讨论.
教师提供数据，证明张家口市矿产资源丰富，但是探明总储量1.35亿吨包括蔡家营矿区在内的有色金属矿产还没有真正形成上规模的开发利用.那么，如何才能把金属矿物转变为金属单质，实现点石成金，从而为张家口市国民经济发展贡献力量呢？
学生交流讨论，达成共识：化学方法是实现由金属矿物得到金属单质的唯一方法，而且一定是利用还原反应.
师：用什么手段或者方法实现这个过程，是我们本节课将要探究的主要内容.
创设情境：在宣化，有一个大型企业宣钢，作为宣化、张家口乃至整个河北省的支柱性产业，为张家口国民经济发展作出了巨大贡献.如果你是宣钢的一名技术人员，面对一堆铁矿石，你该怎么做？
生：用氢气、一氧化碳、炭还原氧化铁.
师：用什么方法好呢？
学生讨论.
教师展示炼铁图片，播放现代钢铁厂的炼铁录像.
探究活动：学生从接触面积，反应速率，节约能源，铁的纯度、能量等多种角度讨论了用一氧化碳比较好.
过渡：常见的还原剂除了氢气、一氧化碳外，还有什么？过渡到铝热反应.
实验改进：铝热反应（粉笔头实验）.
教师播放录像：户外进行的铝热反应，可以洞穿四块钢板.
学生描述现象，分析铝热反应的应用，其一冶炼某些高熔点金属，其二用于野外焊接铁轨，但是成本较高，因此不适用于工业炼铁.
总结：金属冶炼的实质和热还原法.
师：在2500年前，人类开始使用金属铁，但早在6000~7000年前，人类就进入了铜器时代，掌握了铜的冶炼.那么，除了铁、铜，生活中使用非常普遍的金属还有铝.然而，追溯到19世纪，铝业像今天这样普遍吗？介绍历史典故：铝的历史.引出问题：同样是两种常见金属，但是它们的命运却不同.铁在数千年前就已经普及使用，而铝却在百年前依旧价比黄金，这是因为铝在地球上的含量比黄金还少吗?
生：不是.
师：俗话说，物以稀为贵.既然铝是地壳中含量最多的金属元素，那么，19世纪的铝为什么如此昂贵，又是什么原因使现在铝的价格大大降低，走进寻常百姓家的呢?
生：铝的冶炼困难.
师：铝太活泼，一般的还原剂很难还原.怎么冶炼呢？
学生讨论.有学生提出，用钠或者钾来还原，但很快被其他组同学否定了，钠钾很贵，不合适，同学又陷入迷惑.教师引导学生考虑，冶炼铝其实就是发生还原反应，实质是得电子，那么转移电子最直接强有力的手段就是通电，学生恍然大悟.根据已有知识点，电解氯化钠、氯化钾可得到金属钠、钾，类似的电解氧化铝应该能得到铝.教师应对学生的分析给予充分肯定，并给学生提供一个信息：氧化铝是一种高硬度的化合物, 熔点2054℃.学生很快发现问题，熔点太高，势必消耗能量太多，还是不行.这时，有学生提出：为什么不电解氯化铝呢？课堂气氛再一次进入高潮，学生经过激烈的讨论，又否定了氯化铝.
教师介绍：1886年，美国化学家霍尔（23岁）在氧化铝中添加了冰晶石（Na3AlF6），使氧化铝熔融温度降低，从而减少了冶炼过程中的能量消耗，才使铝如“旧时王谢堂前燕，飞入寻常百姓家”.
回顾：汞和银的冶炼方法――热分解法.金和铂用一句诗“美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来”来概括为物理方法提取.
它们的2个自旋子能带结构几乎是相同的，很少受V-Mn/Fe或V-V交换作用的影响，因而，它们对材料的磁性和半金属性质基本没有贡献，我们忽略了这些能带，只给出-6eV到3eV能区之间的能带结构。分布在-4eV到-6eV之间的态密度主要来自Bi原子外层的p态电子，这些p态电子与这一能带区间的少量过渡族元素的3d电子发生杂化作用而产生劈裂，因而我们在表1中看到Bi原子具有一定的磁性。分布在-3eV到3eV能区之间的能带主要由V和Mn/Fe的3d态电子构成，V-V和V-Mn/Fe之间d电子的杂化作用非常强烈，使得这些能带看上去比较弥散，表明d电子的局域性在合金中有所降低。化学级金属硅的冶炼过程中，需要的原料主要是硅石，对于硅石的组成成分的基本要求是SiO2含量大致为99%，Fe2O3含量大约为0.15%，Al2O3含量大约为0.2%，CaO含量大约为0.1%，杂质的总和小于0.6%。还原剂主要采用的是含碳的木炭、木块、石油焦及低灰分的煤炭。利用其中的碳进行还原反应。以100KG的SiO2为基准，其反应物质平衡结果如图2所示。显然，上图所示的5个基本反应式并不可能完全涵盖化学级金属硅的冶炼全部过程，上述的所有反应过程是建立在如下的理念基础之上的：（1）初始反应物仅限于SiO2和C；（2）过渡项完全限定为SiC及SiO；（3）反应产物完全限定为Si及CO；（4）虽然忽略了一部分的衍生反应，但是就终点反应的产物来看，省略的反应知识过程反应，其反应的基本结果也都包含在了上图所示的5个反应式之中。
煤炭的挥发分高，孔隙度相对较大，而且还原性适中，价格与木炭相比要便宜接近一倍，煤随炉料下沉缓慢，有利于炉口位置的还原剂中的水分和挥发分的充分排出，能够有利于提高炉料的透气性，使得炉料面烧结性较好，从而确保炉中的稳定反应。但是，煤含焦油较高，容易烧结，从而也可能降低反应效率。根据张并立（2001）的研究结果，在工业硅的冶炼之中，煤炭作为还原剂是可行的，但是选用煤炭的时候，要注意煤炭的物理性质，需要是无裂纹、无光泽、呈暗黑色，质地比较坚硬，棱角分明，煤炭无粘结，热介过程无胶质体产生。其利用煤炭代替木炭作为还原剂用于抚顺铝厂5000KVA单相硅炉，经过技术改造能够成功冶炼工业硅。而在冶炼化学级金属硅方面，邹学柏，彭达，梁跃云（2007）近年来开展了以煤代炭冶炼化学级金属硅的试验，在于木炭条件完全相等的情况下，实现了煤炭完全取代木炭冶炼化学剂金属硅，而且在冶炼的过程中，炉况非常正常，产量也稳定，这说明，以煤代炭冶炼化学级金属硅法是完全可行的，它为减少国家森林资源消耗、为企业节能降耗提高利润提供了技术保障。将煤代替木炭应用于化学剂金属硅，需要加强工艺控制，以确保煤炭与木炭之间的差异不会对化学级金属硅的冶炼产生太多的负面影响。首先，要控制好煤炭的选择。在上个世纪90年代后期，我国开始用精洗煤取代木炭作为还原剂生产工业硅并且取得了成功，到了本世纪逐渐推广开来之后，我国开展完全用煤炭取代木炭作为还原剂生产金属硅的尝试。然而，现在我国的还原剂烟煤的灰分含量基本上都在3%以上，而在国外，烟煤的灰分含量则基本上可以控制在1%左右。为了控制灰分含量，而可以选择化学方法对烟煤进行精选，从而得到氯化铁含量低于0.1%的精煤，精煤比电阻很高，化学活性很好，反应能力也较强。其次，保证电极的稳定性。在煤炭代替木炭冶炼化学级金属硅的反应过程中，电极底部一直在消耗，电极底端的位置也会逐步上升，离炉底也会越来越远，电流如果供应不足，就会使得还原反应进行出现问题，无法保证金属硅的纯度。因此，为了保证电极的稳定，确保在煤炭代替木炭冶炼化学级金属硅的反应过程能够持续进行，要将电极稳定地较深地插入到炉料之中，从而使得反应能够稳定进行，出现结块的时候要及时的捣碎，改善炉料通气性，确保反应的稳定性。再次，合理选用炉料疏松剂。由于煤炭冶炼容易烧结，炉料透气性不如使用木炭，因此要合理的选择使用炉料疏松剂，包括木屑、玉米芯、甘蔗渣等。疏松剂用的多了会造成炉料体积增大，容易刺火、塌料，如果用少了就难以改善通气效果，造成冶炼效果不佳。因此，用量需要合理选择。随着我国将煤炭用于替代木炭冶炼化学级金属硅的尝试的不断进行，对于何种物理参数的煤炭能够产生更好的冶炼效果，也总结出了非常多的经验。比如，对于煤的具体物理参数，有学者认为冶炼化学级金属硅对于精煤的要求，有如下几项：（1）挥发分＞25%~40%；（2）固定碳＞55%；（3）灰分＜5%，其中三氧化二铁＜0.3%，三氧化二铝＜0.7%，一氧化钙＜0.4%；（4）粘结指数大于85。同时，对于在实际的冶炼过程中的工艺控制，也有了一定的进步，具体包括了对硅炉的参数选择，包括了电极直径、极心圆直径、炉膛直径及炉膛深度等等，除此之外，对于不同的用煤数量对应应该选择的操作电阻也有了具体的参数。
我国当前关于煤炭应用于化学级金属硅的冶炼工艺的研究已经有了长足的进步，并且已经能够在实际生产中依靠煤炭取代木炭生产化学级金属硅，如果技术过关、操作得当，产品质量不仅不受太大影响，而且炉况也相当容易控制。但是，我们也应该看到，这一工艺还有不少细节问题需要进一步的深入研究，包括如何控制烟煤的质量，如何更好地提高冶炼的稳定性，如何进一步优化和提高冶炼水平等等，这些问题都值得我们深入的思考。
本文作者：刘子贤杨明工作单位：安徽工业经济职业技术学院
Abstract： With the increasingly fierce competition between smelting enterprises， mineral resources are becoming scarce， smelting enterprises' technological backwardness and mismanagement have caused environmental destruction， and staff's health cannot be ensured， so smelting enterprises have to carry out reform and innovation. This paper analyzes smelting enterprises innovation activities based on value chain and builds smelting enterprises innovation map， and makes policy recommendations to provide reference for smelting business innovation.
关键词： 价值链；冶炼企业；创新
Key words： value chain；smelting enterprises；innovation
中图分类号：F426 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）17-0050-03
0 引言
冶炼业从西周诞生以来不断完善，为我国乃至整个世界的经济发展作出了突出贡献。然而，在技术发达的当今社会，冶炼业仍然存在成本高、污染重等重大问题。据新闻报道，2011年，甘肃安徽实业集团有限公司锌冶公司数名职工血镉超标，主要的原因就是防护措施不到位[1]。
在2012年，金河矿业公司冶化厂未依法建设渣场，导致渣场堆放的浸出渣、压滤渣等物的渗滤液，以及厂区内收集的初期雨水均为严重超标的高浓度镉废液，这类废液汇集后通过天然岩溶流入龙江河，除此以外，该厂水汽车间回用水处理站还将不符合国家排放标准的污水通过管道排入龙江河，造成龙江河严重污染，该企业负责人涉嫌环境污染罪被逮捕[2]。
2013年，受大宗商品价格回落的影响，有色行业营业收入增速放缓，而净利润才持续下滑。铝、铅、锌等冶炼企业普遍陷入亏损状态，情况十分严峻[3]。
此外，冶炼企业过度竞争，使企业发展受到阻碍。目前中国共有铅锌冶炼企业770家，其中锌冶炼行业有400家左右的企业参与竞争，但是没有一个企业的市场份额达到15%，其中排名第一、二位的锌冶炼企业葫芦岛锌厂、株治集团的市场份额都只有13.7%左右，其他企业的市场份额均在10%以下[4]。
由此可见，我国冶炼企业进行创新是冶炼企业长远、稳定发展的艰巨任务。
1 文献综述
要想在竞争中获取优势，冶炼企业必须提高管理能力与技术创新能力，目前研究创新的学者很多，他们主要从技术创新和管理创新两个角度角度，研究企业进行创新的影响因素，但还没有形成具体创新路径和系统创新方法。
1.1 技术创新综述
合作创新和自主创新是提高企业技术创新水平两种主要途径，因此，很多学者从这两个角度研究企业如何进行技术创新。
波特在其竞争优势一书中指出，企业联盟能够有效提高企业技术创新能力，而技术联盟则是一种典型的合作创新模式。Culpan认为企业在整体技术水平不够的情况下，进行合作创新可以通过协议方式结成优势互补、风险共担、生产要素水平多向流动的一种松散的合作模式，从而实现通过技术创新而占据大部分市场、共同使用研发资源的战略目标[5]。Tissen、Nakata和Sivakum ar、Joseph E Coombs等都认为合作创新是企业技术进步的最佳选择[6]。另一些学者认为自主创新是技术创新的最佳方式。美国学者S JKline和NRosenberg等认为企业要想实现跨越式发展必须通过自身努力， 利用自主创新， 构筑国家的综合创新能力，模仿创新只是让自己的基础得到提高，不能形成真正的竞争优势[7]。
总之，无论是合作创新还是自主创新，都为企业提高竞争优势提供了重要途径。企业在激烈竞争中通过创新提高进入壁垒，不仅可以实现生产的低成本，而且能够实现产品差异化。
1.2 管理创新综述
除技术创新外，部分学者对创新的另一方面-管理创新进行了研究。我国学者刘莹莹认为管理创新是企业管理的内在核心，管理创新使管理者可以利用系统的管理理论，根据企业现存的生产经营条件以及企业的人文内涵，进行创新管理模式以及管理制度，并且能使企业创造出更大的经济效益[9]。
另外，刘兴涛也对管理创新的具体做法作了研究，他提出管理创新的三个方面：理念创新、制度创新和文化创新[10]。虽然管理创新对企业综合创新能力具有重要意义，但是目前我国企业管理创新确实存在很多问题。
比如学者牛景星认为，企业员工对企业创新存在抵触情绪，企业文化无法与企业内部条件结合帮助企业进行管理创新，非正式组织对创新的抵制等都会阻碍企业管理创新[11]。因此，管理创新的重点是要对企业的软实力进行创新，以上两种创新模式主要集中于产品和制度单一方面的创新。
目前，学者们对冶炼企业创新的研究较少。张德茗强调了规模经济对于冶炼企业的重要性，他认为冶炼企业需要加大产业技术改造力度， 提高规模水平， 优胜劣汰， 增加产业整体市场竞争力。只有如此，才能消除由于企业长期忽视产业组织结构的合理化而带来的隐患，从而形成具有国际竞争力的大企业，是企业走向国际市场，发挥良好的经济效益[12]。也有学者利用价值链来分析企业的创新机制，比如高峰认为，企业可以通过与其他企业的价值链整合获得竞争优势，价值链向外部扩展，构成了动态价值网及价值群，尤其是先进技术的发展，企业可以通过不同价值活动的共享或者对不同企业价值链上相同价值活动的整合来实现企业新价值链的极大化[13]。
本文利用价值链，对冶炼企业创新进行分析，提出冶炼企业价值链活动创新模型，通过对各环节节点分析，强调冶炼企业在价值链节点进行创新的有效性和重要性，从而为冶炼企业创新提供理论参考。
2 理论模型构建与分析
本文通过对冶炼企业内外部活动进行梳理并构建出冶炼企业价值链活动创新图（见图1），强调各活动节点创新是冶炼企业创新的关键。
2.1 理论模型分析
产品价值链一般包括四个环节，即供应―生产―营销―售后服务。而每个价值链环节又包含许多具体活动，如采购活动包括谈判、联系供应商、运输等，而生环节则包括机器检修、生产准备、机器维护等许多活动[14]。
因此，本文在现有价值链理论基础上，将冶炼企业价值链分为四个环节：原料供应、冶炼系统、产成品销售和服务。冶炼企业的原材料主要为铅矿、锌矿、新水等，本文把冶炼动力也归于原材料供应环节，把它作为冶炼的条件之一。冶炼企业将原材料投入到冶炼系统，在冶炼系统中会产生污水、终渣和烟气等破坏环境的物质和气体，但这些有害物质和气体可以通过一定的加工处理方法提炼出有用物质和动力。
如污水可通过污水处理系统净化出新水，从而供冶炼系统使用。因此，本文提出的创新路径1：对污水处理系统、铁渣处理系统和烟气处理系统创新。
首先，水资源作为冶炼企业重要的动力，在投入到冶炼过程中，会产生污水。污水中含有大量对人体和环境具有危害的成分，一旦流入企业外部，不仅会严重影响企业形象，还会增加企业治理环境污染的成本，因此，安装污水处理系统将废水加工后再作为原料投入生产，可以实现资源循环利用，降低企业原料成本，提高资源利用率，而且可以树立良好的企业形象。
其次，铁渣和废气对环境污染严重，通过处理系统创新，可以有效降低这些废物对企业和外部环境的损害。要想在废物处理系统创新，可以通过以下几方面入手：①加大技术创新投入，主要包括引进创新型人才、加大创新资金投入两方面。技术创新是企业领先于某一行业其他企业的重要途径，资金是企业进行创新的动力源泉，企业可采用多种融资模式吸收外部资金进行创新。②利用FDI溢出效应。外资企业往往在创新方面具有比较明显的优势，因此，冶炼企业可以学习外资企业在废物处理系统创新的知识，吸收、转化为自身创新能力。冶炼企业的冶炼系统通过对原材料加工生产出新产品，新产品主要包括锌产品和铅产品。但冶炼系统在加工过程中会分离一些含稀贵金属渣滓，若能对其加以利用，则可以生产出稀贵产品，因此，本文提出创新路径2：对冶炼系统加以创新，设计综合回收利用系统。生产稀有产品或半产品，从而实现产品多样化，减少资源的浪费。冶炼系统本身结构复杂，从资源投入到产品出产需要经过许多工序，因此，设计综合回收利用系统时，可以从每道工序入手，通过对工序顺序进行改造，提高生产设备生产效率，生产稀有产品。另外，在综合创新系统中，需要重新设计改造，将原有产品设计加以升级，提高产品独特性与有用性。本文提出的创新路径3：对销售模式和服务进行创新。产品销售与产品服务是具有内在一致性的，服务过程包括售中和售后服务，那么、企业在产品销售时，可同时对售中、售后创新。
这主要可以从以下几方面入手：①呼吁体验式营销，让消费者在购买产品前体验产品使用过程，或者由冶炼企业提供精细的产品使用讲解，增强消费者购买满意度。②加大售后服务力度，一旦产品出现问题，企业需要及时处理，而且将售前与售后结为一体，避免大多数企业只顾售出产品而忽略售后消费者维护，提高消费者购买满意度不仅可以提升消费者忠诚，而且，消费者是最好的品牌营销者，可以为企业带来更多顾客。一旦将二者紧密结合，便可以使企业形成良好形象，从而为企业可持续发展提供前提和可能。
因此，本文提出创新路径4：冶炼企业进行管理创新和制度创新。因为企业管理活动贯穿于整个企业价值链中，而冶炼企业工作内容单一，员工容易形成工作倦怠，但冶炼企业的每一项活动都对产品十分重要，所以冶炼企业必须制定一套完整的管理制度，提高员工综合素质，聘请有经验的管理人员，完善管理制度，创新管理工作。
2.2 模型可行性分析
中冶葫芦岛有色金属集团有限公司主要产品为精锌、电解锌、电解铜、电铅、黄金等，1956年到1985年，该公司产能由1万吨提升到6万吨，在这三十年里，其自主创新能力显著提高。该公司主要采用创新路径2和创新路径4，成立综合利用车间，用精馏法提取精镉工艺，成功生产出镉、铟、铅、汞、硫酸锌等综合产品。而且，该公司十分注重人才的培养，为冶炼企业培育了一批优秀的技术人员和管理人才。
近几年，该公司通过采取本文提出的创新路径1，采用加入铜镉渣法、水洗法等方法对二次锌渣除氯研发并取得很大成功。中冶葫芦岛公司的这一举措，意味着该公司对二次锌渣处理方式的重要升级-由过去的仅能采用单一TD炉处理转化为可综合利用厂硫酸锌生产工艺对二次锌渣进行有效处理，为公司铸型渣处理找到了一条新路径，大大降低了材料浪费，提升了企业生产效率和环保能力株制集团通过路径4进行创新，效果良好，为其吸引人才提供了重要途径。
首先，该集团有明确的招聘计划和招聘流程，在招聘中采用多部门经理审核，避免“走后门”的情况发生。其次，该集团有清晰的劳动合同、请假管理制度，避免员工在离职或休假等情况下与企业产生纠纷。再次，该集团拟有培训计划，对员工进行专业化培训，薪酬方案也很明确。很多大型冶炼企业已经对其自身进行反省，走在创新的前沿，为其未来竞争争取了时间和动力。
3 总结与建议
根据以上分析，本文针对4条创新路径提出相关建议：①冶炼企业要建立完善的污水处理系统、废渣处理系统和余热利用系统。从而实现将污水转化为新水重新利用，减少水资源浪费的目标；将废渣处理系统处理后的焦粉重新投放到冶炼系统中，减少原料供应；企业可以利用烟气余热生成电蒸汽等能源，减少企业在动力方面的消耗，节约生产成本。同时企业可以利用余热利用系统排出出生产硫酸等物品，减少浪费。②企业要加大综合回收系统的创新投入，提高含锌渣滓、含铅废物和含稀贵金属渣滓利用率，通过对废渣加工回收，生产稀贵产品，在减少投入和浪费的同时提高企业利润，实现产品多样化。③产品销售和服务创新主要通过培养一批高素质服务人员，使其在产品销售过程中充分为顾客考虑，为其讲解产品性能和差异，避免顾客购买的产品不能满足其预期效果的情况发生。当顾客在使用产品遇到困难时，销售人员能为其解决困难，另外，如果顾客需要退换产品时，销售人员能够随机应变，弄清缘由，做到让顾客满意。销售人员直接与顾客正面接触的人群，因此，销售人员的素养和形象对企业形象及产品出售至关重要。④尽管冶炼企业对技术要求高，但管理和制度对企业长远发展非常重要。一旦管理不当或制度不完善，企业员工会产生不满情绪，影响整个企业运作。因此，冶炼企业需要聘请有经验、有能力的管理人才，建立学习型企业文化，不仅学习技术，也学习优秀企业管理模式。
总之，冶炼企业不仅要关注技术创新，更要重视价值链各环节之间的联系，通过对各活动环节综合考虑，形成整个价值链综合创新，从而提高冶炼企业竞争力，使企业获取独特竞争优势，实现企业长远、稳定发展。
参考文献：
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