VDI 2102 Blatt 1-2007 Emission control - Secondary copper smelting and refining plants.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREEmissionsminderung Sekundrkupferhtten Emission control Secondary copper smelting and refining plants VDI 2102Blatt 1 / Part 1Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishKommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLAusschuss Sekundrkupferhtten VDI/DIN-Han

2、dbuch Reinhaltung der Luft, Band 2: Emissionsminderung I VDI-RICHTLINIENVervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterw

3、orfen. Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. ICS 13.040.20, 77.120.30 Dezember 2007December 2007Inhalt SeiteVorbemerkung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . 22Begriffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Technologie . . . . .

4、. . . . . . . . . . . . . 73.1 Kupferhaltige Sekundrrohstoffe und Schlackebildner . . . . . . . . . . . . . . 73.2 Annahme, Umschlag und Lagerung. . . . 83.3 Verarbeitungsprozesse. . . . . . . . . . . 93.4 Staubinhaltsstoffe im Reingas . . . . . . . 313.5 Diffuse Emissionen . . . . . . . . . . . . 3

5、13.6 Dioxinemissionen . . . . . . . . . . . . . 334 Technische Mglichkeiten zur Emissions-minderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344.1 Manahmen zum Vermindern der Abgas-emissionen . . . . . . . . . . . . . . . . . 344.2 Manahmen zum Vermindern der diffusen Emissionen . . . . . . . . . . . .

6、 354.3 Manahmen zur Verminderung der Emission von Dioxinen und Furanen . . . 374.4 Wirtschaftlicher Aufwand . . . . . . . . . 385 Emissionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395.1 Gesamtstaub . . . . . . . . . . . . . . . . 405.2 Staubfrmige anorganische Stoffe . . . . 405.3 Gasfrmige anorganisch

7、e Stoffe . . . . . 415.4 Krebserzeugende Stoffe . . . . . . . . . . 425.5 Auswertung und Beurteilung von Mess-ergebnissen . . . . . . . . . . . . . . . . 43Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Scope. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Terms and definitions .

8、. . . . . . . . . . . . 33 Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73.1 Copper-bearing secondary raw materials and slag formers . . . . . . . . . . . . . . 73.2 Reception, handling and storage . . . . . . 83.3 Unit processes . . . . . . . . . . . . . . . 93.4 Clean gas dust constituents. .

9、. . . . . . 313.5 Fugitive emissions . . . . . . . . . . . . 313.6 Dioxin emissions . . . . . . . . . . . . . 334 Emission control measures . . . . . . . . . 344.1 Measures for the control of offgas emissions . . . . . . . . . . . . . . . . . 344.2 Measures for the control of fugitive emissions . .

10、. . . . . . . . . . . . . . . 354.3 Measures for the control of dioxin and furan emissions. . . . . . . . . . . . . . 374.4 Economics . . . . . . . . . . . . . . . . 385 Emissions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395.1 Total dust. . . . . . . . . . . . . . . . . 405.2 Inorganic particulates . . .

11、 . . . . . . . 405.3 Gaseous inorganic substances . . . . . . 415.4 Carcinogenic substances . . . . . . . . . 425.5 Evaluation and assessment of measurement results . . . . . . . . . . . 43The draft of this guideline has been subject to public scrutinyafter announcement in the Bundesanzeiger (Federa

12、l Gazette).The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Zu beziehen durch / Available at Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dssel

13、dorf 2007Frhere Ausgabe: 12.99;04.07 EntwurfFormer edition: 12/99;04/07 DraftB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 2 VDI 2102 Bl

14、att 1 / Part 1 VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig,sind vorbeh

15、alten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrungdes Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in denVDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.1 Anwendungsbe

16、reichDer Geltungsbereich dieser Richtlinie umfasst Se-kundrkupferhtten, in denen Elektrolytkupfer undandere Produkte aus kupferhaltigen Sekundrroh-stoffen (siehe Abschnitt 3.1) sowie aus Rohkupferhergestellt werden. Sie gilt nicht fr Anlagen, in de-nen Kupferkathoden geschmolzen und zu Halbzeugweite

17、rverarbeitet werden. Ferner gilt sie nicht fr An-lagen, in denen Kupferlegierungen hergestellt wer-den. Fr diese Verfahren gilt die Richtlinie VDI 2102Blatt 2. Preliminary noteThe content of this guideline has been developed instrict accordance with the requirements and recom-mendations of the guide

18、line VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data processing systems and translation, either ofthe full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing

19、 conditionsspecified in the VDI notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.1ScopeThis guideline applies to secondary copper smeltersproducing electrolytic copper and other productsfrom copper-bearing secondary raw materials (see

20、Section 3.1) and raw copper. It does not apply toplants in which copper cathodes are melted and proc-essed further to produce semi-finished products, norto plants manufacturing copper alloys. These proc-esses are covered by guideline VDI 2102 Part 2. 6 Anleitung fr Emissionsmessungen . . . . . 436.1

21、 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . 436.2 Aufgabenstellung . . . . . . . . . . . . . 436.3 Messplanung . . . . . . . . . . . . . . . 446.4 Auswertung der Messergebnisse und Messbericht . . . . . . . . . . . . . . . . 517 Nebenprodukte, Abflle, Abwasser, Abwrme . . . . . . . . . . . . . . .

22、. . . . 527.1 Nebenprodukte . . . . . . . . . . . . . . 527.2 Abflle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527.3 Abwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . 537.4 Abwrme . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Schrifttum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606 Instructions for emission measurements. .

23、 . 436.1 General. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436.2 Measurement objective . . . . . . . . . . 446.3 Measurement planning. . . . . . . . . . . 446.4 Evaluation of measured data and measurement report . . . . . . . . . . . . 517 By-products, waste, waste water and waste heat . . . . . . . . .

24、. . . . . . . . . . 527.1 By-products . . . . . . . . . . . . . . . . 527.2 Waste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527.3 Waste water . . . . . . . . . . . . . . . . 537.4 Waste heat . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Bibliography. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60B974908A824A6748CAAAA99

25、BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 VDI 2102 Blatt 1 / Part 1 3 Auf die fr den Bau und Betrieb der Anlagen insbe-sondere geltenden Gesetze, Verordnungen,

26、 Verwal-tungs- und sonstige Vorschriften wird hingewiesenG1 bis G26.Alle Volumenangaben fr Gase in dieser Richtliniebeziehen sich auf den Normzustand (273,15 K;1013 hPa) nach Abzug des Wasserdampfanteils. AufAusnahmen wird besonders hingewiesen.2BegriffeFr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die

27、fol-genden Begriffe: AbgasTrgergas mit festen, flssigen und/oder gasfrmigenEmissionen. Trgergase knnen Abgase aus z.B.Schmelzaggregaten oder auch Luft sein.AluminiumbronzeKupferlegierungen mit Aluminium. AnodenkupferZu Anodenplatten vergossenes Rohkupfer mit einemCu-Gehalt von ca. 99 % Massenanteil,

28、 das bei derKupferelektrolyse als Anode in den Elektrolyt ge-hngt wird. AnodenresteVerfahrensbedingt bei der Elektrolyse nicht aufgels-ter Rest der Anoden (in der Regel 10 % bis 20 % desAusgangsgewichts). AschenFeste Verbrennungsrckstnde, insbesondere die un-verbrennbaren Bestandteile der Brennstoff

29、e bildendie Aschen. Feinpulverige Krtzen (ohne Grbenan-teil) werden auch als Aschen bezeichnet. BlisterkupferRohkupfer aus dem Konverterprozess der primrenund sekundren Kupfergewinnung mit einem Cu-Ge-halt von 95 % bis 99 % Massenanteil. BronzeKupferlegierungen, die nicht Zink als Hauptlegie-rungszu

30、satz enthalten. Typische Vertreter sind dieZinnbronze mit 5 % bis 20 % Massenanteil Zinn.Diffuse EmissionenNicht gefasste Emissionen, z.B. Verwehungen vonHaufwerken und Flchen, Aufwirbelungen durchReference is made to the laws, ordinances, adminis-trative and other regulations applicable to the con-

31、struction and operation of the plants covered by thisguideline G1 to G26. Unless expressly stated otherwise, all gas volumes in-dicated in this guideline relate to standard tempera-ture and pressure conditions (273,15 K; 1013 hPa)after deduction of the water vapour content.2 Terms and definitionsFor

32、 the purposes of this guideline, the followingterms and definitions apply: OffgasCarrier gas containing particulate, liquid and/or gas-eous emissions. Carrier gases may be offgases frommelting units, for instance, or also air.Aluminium bronzeAlloys of copper and aluminium. Anode copperRaw copper wit

33、h a Cu content of approx. 99 % bymass cast into anode slabs which are submerged inthe electrolyte as the anode in the electrolytic copperrefining process.Anode scrapRemainder of the anodes not consumed in the copperelectrolysis process for reasons inherent in the proc-ess (normally 10 % to 20 % of t

34、he initial weight). AshSolid combustion residues formed in particular by thenon-combustible fuel constituents. Moreover, pow-dered dross (after separation of the coarse fraction) isreferred to as ash.Blister copperRaw copper with a Cu content of 95 % to 99 % bymass produced by the converter process

35、in primaryand secondary copper melting.BronzeCopper alloys not containing zinc as their main alloy-ing component. A typical representative is tin bronzecontaining 5 % to 20 % by mass of tin.Fugitive emissionsEmissions not released through a well-defined stack,vent or other confined air stream such a

36、s wind-en-B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 4 VDI 2102 Blatt 1 / Part 1 Fahrverkehr aber auch Emissionen aus Dachreiternund

37、Gebudeffnungen (diffuse Prozessemissionen). Diffuse QuellenQuellen, von denen diffuse Emissionen ausgehen. Dioxine und FuraneGasfrmige, aerosolartige oder an Staub (Flugstaub,der in der Filteranlage aus dem Abgas abgeschiedenwird) gebundene emittierte polychlorierte Di-benzodioxine (PCDD) und polych

38、lorierte Dibenzo-furane (PCDF), deren Bestimmung und Konzentrati-onsangabe gem DIN EN 1948-1 bis -3 bzw.VDI 3499 Blatt 1 bis Blatt 3 erfolgt, angegeben alsng ITE/m3. GichtgasAm Kopf des Schachtofens abgezogenes Abgas. ITEInternational Toxicity Equivalent (engl., Summen-wert fr PCDD/PCDF, gebildet na

39、ch dem im Anhang Ider 17. BImSchV G4 festgelegten Verfahren) KathodenkupferDas bei der Kupferelektrolyse an der Kathode abge-schiedene Kupfer.KontaktanlageAnlage zur katalytischen Oxidation von in Abgasenenthaltenem SO2zu SO3an Vanadiumpentoxid-Kon-takten und Umsetzung des SO3zu H2SO4. Der Kata-lyse

40、 in Httenbetrieben ist eine aufwendige Reini-gung des Abgases vorgeschaltet. KonvertierungOxidierender Prozess, zur Erzeugung von Rohkupferaus Stein oder zur Abtrennung oxidierbarer Bestand-teile von Altkupfer und Kupferlegierungen im Kon-verter. KrtzeHeterogene Stoffe, hauptschlich Oxide des Basis-

41、materials und Legierungspartner, die sich beimSchmelzen von Nichteisen-Metallen in normaler At-mosphre an der Schmelzbadoberflche ohne zuschmelzen absetzen. Auch eine Splgasbehandlung(etwa mit Chlor) fhrt zur Bildung von Krtzen. Zurtrained dust from dumps and surfaces, dust whirl-upthrough vehicle t

42、raffic, but also emissions from roof-line vents and openings in buildings (fugitive processemissions). Fugitive sourcesSources from which fugitive emissions emanate. Dioxins and furansGaseous, aerosol or dust-borne emissions of poly-chlorinated dibenzodioxins (PCDDs) and polychlo-rinated dibenzofura

43、ns (PCDFs), the concentration ofwhich is determined and expressed in accordancewith DIN EN 1948-1 to -3 and/or VDI 3499 Part 1 toPart 3; expressed in ng ITE/m3. Top gasOffgas drawn off from the blast furnace top. ITEInternational Toxicity Equivalent (total concentra-tion of PCDDs and PCDFs determine

44、d according tothe procedure set out in the Annex I to 17. BImSchV(17thOrdinance on the Implementation of the Ger-man Federal Immission Control Act G4) Cathode copperCopper deposited on the cathode in the copper elec-trolysis process. Contact processProcess for the catalytic oxidation of SO2contained

45、in offgases to SO3on a vanadium pentoxide catalystfollowed by conversion of the SO3to H2SO4. Insmelters, the offgases are subjected to elaborateclean-up steps before being admitted to the contactprocess unit.ConversionOxidizing process for the production of raw copperfrom matte or the separation of

46、oxidizable compo-nents from copper scrap and copper alloys in the con-verter. DrossHeterogeneous substances, mainly oxides, originat-ing from the base metal and alloying partners whichrise to the surface of the molten metal when nonfer-rous metals are being smelted under atmosphericconditions. Moreo

47、ver, treatment with purge gases(e.g. with chlorine) leads to dross formation. Separa-B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 VDI 2102

48、Blatt 1 / Part 1 5 Trennung der Krtzen vom Schmelzbad werden teil-weise Schmelzsalze eingesetzt, die die Krtze in ei-ner Schlacke binden knnen. Abgezogene Krtzenenthalten immer Nichteisen-Metallpartikeln, die beiZerkleinerung und Siebung daraus als berkorn ab-getrennt werden knnen.KRS-Konverterkupfe

49、r Rohkupfer aus der Konverterstufe des KRS (Kayser-Recycling-System; siehe Abschnitt 3.3.1) mit einemCu-Gehalt von 93 % bis 95 % Massenanteil. KupfersteinSiehe Stein. MllerEinsatzmaterial ohne Koks; zum Teil auch als Be-schickung bezeichnet. MessingKupferlegierungen mit dem HauptlegierungszusatzZink. NeusilberKupferlegierungen mit den HauptlegierungszustzenZink und Nickel. Organische Stoffe, angegeben als Gesamtkohlen-stoffDie im Abgas enthaltene