《清洁生产标准铜电解业》编制说明
1 行业现状、存在的问题和标准编制意义
清洁生产是实现循环经济的主要方法，是21世纪工业生产的方向，也是我国工业实现可持续发展的重要保证。企业要实现清洁生产，必须有一个努力目标和判断标准。清洁生产标准就是企业努力的目标，也是企业是否实现清洁生产的判断标准。《清洁生产标准铜电解业》(以下简称“本标准”)的制定可以促进国内铜电解业走清洁生产的道路，为企业开展清洁生产提供技术导向，也可以为企业清洁生产绩效公告提供依据。
1.1 铜电解的生产与应用现状
电解铜工业建立于1869年，至今已有100多年的历史。随着市场对于金属铜需求量的增大，电解铜工业快速成长。1997年中国电解铜的生产能力为128万t/a，为世界第四大铜生产国。2006、2007年总计精铜生产量分别为300、349万t，成为全球最大铜生产国。中国已成为世界上电解铜的最大生产国和最大消费国。
目前，全国现有大中小型铜生产企业30多家，其中主要生产企业有铜陵有色金属集团，2006年产量为54.48万t;江西铜业集团，2006年产量为44.34万t;云南铜业集团，2006年产量为37.7万t;金川集团，2006年产量为20.56万t;大冶有色集团，2006年产量为20.4万t等。
1.2 铜电解生产工艺现状
火法精炼产出的阳极铜中铜的品位一般为99.2%～99.7%，其中还含有0.3%～0.8%的杂质，杂质主要为砷、锑、铋、镍、钴、铁、锌、铅、氧、硫和金、银、硒、碲等。有些杂质含量虽不多，但能使铜的使用性能或加工性能变坏。有些杂质，其本身具有回收价值，如金、银、硒等，而火法精炼时难以回收。铜电解精炼的目的就是把火法精炼铜中的有害杂质进一步除去，得到既易加工、又具有良好使用性能的电解铜;同时回收金、银、硒等有价金属。
铜电解精炼工艺自1869年在伯明翰的一家工厂应用至今已有一百多年的历史，电解技术的各个工艺单元都有了较大的发展变化。主要体现在：阳极规格大型化及浇铸定量化、阴极材料永久化、阴阳极处理机械及自动化、聚合物混凝土电解槽普遍化、电解液过滤精细化、添加剂控制自动化等方面。
铜的电解精炼工艺一般分为传统始极片法和永久性阴极法。
永久性阴极法和传统始极片法生产基本原理是一样的，是在CuSO4-H2SO4-H2O电解液中铜阳极和金属阴极之间的电势差引起的化学变化：
式1-3理论电势为零。
传统始极片法是通过在金属钛或者不锈钢制成的阴极(种板)上经过反应产出物理外形尺寸、化学成分符合电解具体工艺要求的纯铜薄片(始极片)，铜薄片经校平、穿棒等加工、制作后，作为生产系统的阴极使用，在生产过程中，铜离子在由铜薄片制成的阴极上得到电子后不断沉积、析出，达到一定重量后得到产品阴极铜。
永久性阴极法是采用不锈钢制作的阴极，铜离子在不锈钢阴极板上析出，直接产出最终产品阴极铜，阴极铜需从不锈钢板上剥离，不锈钢阴极在寿命周期内反复使用，因此废除了种板系统和始极片的加工、制作过程，大大简化了生产工序。由于不锈钢阴极有很好的平直度，电力线分布均匀，可以在相对较高的电流密度下进行生产，阴极铜质量稳定。在采用了阳极机组、阴极剥离机组、自动化专用吊车后，机械化、自动化水平高。
1.3 铜电解污染的产生
电解铜是一个高能耗的行业，其工艺过程中产生的污染物主要有电解产生的阳极泥、硫酸雾，电解槽清洗过程中产生的废水、泥渣等。主要工艺流程见图1。
1.3.1 废渣
电解过程产生的废渣主要是阳极泥和净化车间脱铜电解过程中产生的黑铜粉。实际上阳极泥是铜电解过程中产出的一种副产品，由铜阳极在电解精炼过程中不溶于电解液的各种成分所组成。其成分和产率主要取决于阳极成分、电解技术条件等。其中通常含有Au、Ag、Se、Te、Pb、Cu、As、Sb、Bi、Ni、Fe、Sn、S、SiO2、Al2O3和铂族金属等。黑铜粉是废电解液净化工艺过程中经中和结晶形成后的母液在电解脱铜回收其中的铜的过程中形成的，黑铜粉中含有As、Pb等重金属元素。
由于阳极泥中含有Au、Ag、Se、Te、Cu等有价金属，因此一般会将其进一步处理，进行有价金属的回收。而黑铜粉中由于含有Pb、As等重金属将返回火法精炼处理。
1.3.2 废水
铜电解生产过程中产生的污水主要来源是：
(1)清洗阴极板产生的废水和电解槽清洗水。电解完成的阴极板表面沾有CuSO4-H2SO4-H2O电解液，清洗阴极板可使部分铜离子进入废水系统，致使废水中含Cu2+可能超过《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中规定的排放浓度限制。洗板废水中同时还含硫酸、Ni、As、Bi、Sb、Ag等物质，其含量超过《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中所规定的指标。电解槽需要定期清理，将沾附于阳极和池壁的泥状物质冲洗掉。这些废水中主要含有部分阳极泥、Cu、As、Bi、Sb、Ag等。
(2)其他废水来源。主要是车间清洁用水、压滤机滤布清洗水和净化系统冷却水等。车间清洁用水、压滤机滤布清洗水中主要含有重金属、硒等。
1.3.3 废气
废气主要来源于电解过程中产生的硫酸雾。
1.4 国内外相关标准概况
1.4.1 国外相关标准
欧美、日本均有关于铜电解产品质量的标准公开发布，关于铜电解生产清洁生产的相应标准尚未见报道。
1.4.2 国内相关标准
(1)1982年国家颁布了阴极铜国家标准(GB 467-82)，该标准对阴极铜产品质量进行了规范。
1997年中国有色金属总公司根据国内的实际情况对其进行修改与调整，并颁布了阴极铜国家标准(GB/T 467-1997)代替了阴极铜国家标准(GB467-82)。见表1，表2。
表 1 1997 年颁布的高纯阴极铜(Cu-CATH-1)化学成分 单位：%
(2)铜电解污水的控制项目
在《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中，铜电解可参照的主要控制项目有Cu、As、Ag、Pb、Ni、pH、悬浮物、色度、COD、硒等，《污水综合排放标准》(GB8978-1996)界定了控制项目排放限值和测量方法(见表3、表4)。
1.5 铜电解业存在的主要问题
目前，我国铜电解厂的生存与发展存在以下问题：
(1) 生产规模偏小，缺乏规模效益。我国电解铜生产能力在20万吨以上的企业有铜陵有色金属集团、江西铜业集团、云南铜业集团、金川集团、大冶有色集团，其他大多数企业生产能力较低，生产规模较小。
(2) 技术装备水平低。目前我国电解作业仍较多的使用铜始极片，国外已开始普遍使用不锈钢永久阴极母板，而且用量不断增加。国内除贵冶、金隆等少数几个厂采用了大电解槽，机械化程度较高外，其他普遍水平都不高。
虽然国有骨干的大型电解厂的技术水平和产品质量已达到国际先进水平，在国际市场具有一定竞争能力，但总体来讲，我国电解铜厂小型多、分散、技术装备水平落后。要解决上述问题，铜电解企业必须依靠科技创新，采用先进技术，使生产向大型化、自动化方向发展。除此之外，还必须对生产过程进行控制，从环境保护角度对不同等级铜电解企业提出标准要求，全面推行清洁生产。认真处理好原料、电力的供应以及市场需求等之间的关系，只有这样，才能使铜电解产业成为一个稳定和谐、可持续发展的优势产业。
