传统铅冶炼企业污染物排放量的核定.pdf
第6 0 卷第4 期 2 0 08 年11 月 有色金属 N o n f e t r o l l sM e t a l s V 0 1 .6 0 。N o .4 N o v e n l b e r2 008 传统铅冶炼企业污染物排放量的核定 陈建民,酒青霞,王雪峰 河南省济源市环境监察支队,河南济源4 5 4 6 5 0 摘要结合企业实际生产的信息核算分析,对铅冶炼企业污染物排放量核定情况进行系统整理,为规范排污量核定行为和 进行环境决策、规划提供客观可信的依据.同时也提供可借鉴的基础资料。 关键词环境工程;铅冶炼企业;污染物排放量核定 中圈分类号X 7 5 8 ;X 8 3 0 .3文献标识码A文章编号1 0 0 1 一0 2 1 l 2 0 0 8 0 4 0 1 6 6 一0 8 铅冶炼包括粗铅冶炼、铅精炼两部分。传统的 粗铅冶炼工艺烧结锅 鼓风炉和烧结机 鼓风炉工 艺为国家明令淘汰的落后生产工艺,前者按产业政 策应予关闭,后者不允许新建生产系统采用。烧结 锅 鼓风炉工艺是将混合矿经烧结锅焙烧,将原料 中的硫氧化去除,细粉状的铅精矿结成多孔硬块。 再经铅鼓风炉使铅烧结块中的铅化合物还原成金属 铅。该工艺能耗高、硫不能回收,环境污染严重。烧 结机 鼓风炉工艺,是目前普遍采用的工艺技术,采 取烧结机进行连续焙烧,烧结烟气经净化能制取硫 酸,但由于烟气S 0 2 浓度低,制酸过程复杂,硫回收 率仅在7 5 %左右。新型熔池熔炼和悬浮熔炼等铅 冶炼工艺技术正在逐步成为主导,其中富氧底吹炉 鼓风炉工艺形成较大的生产能力。富氧底吹炉 鼓风炉工艺首先将混合料送人富氧底吹炉进行氧化 熔炼,产生部分粗铅和初渣 氧化渣 ,熔炼烟气净化 后采取两转两吸制备硫酸,初渣块再送入鼓风炉还 原熔炼,产出粗铅和炉渣。该工艺技术先进,生产能 力大,硫回收率高,环境污染小,是铅冶炼技术发展 的主导。 铅精炼有火法精炼和电解精炼两种,火法精炼 设备与工艺简单,建设费用低,生产周期短,其缺点 是过程复杂,中间产品品种多,均须单独处理,金属 回收率较低。电解精炼生产率高,金属直收率高,可 一次产出高精度精铅,但建设投资大,生产周期长。 我国铅冶炼企业一般采用电解精炼。电解精炼由火 收稿日期2 0 0 6 0 8 0 1 基金项目全国第一次污染源普查产排污系数核算项目 作者简介陈建民 1 9 7 0 一 ,男,河南济源市人,工程师,注册环评 工程师,主要从事环境监测与管理等工作。 法除铜精炼和电解两段组成。火法除铜有连续脱铜 和间歇除铜两种。连续脱铜在一设有隔墙的反射炉 中进行,炉内分为加料区、熔炼区和贮存区。可将鼓 风炉产出的融熔铅直接加入熔炼区,加硫熔析,使铅 中铜生成冰铜,并加纯碱降低冰铜中铅含量同时使 砷、锑与碱作用生成盐进入浮渣。贮存区与熔炼区 间隔墙下开有通道,精炼脱铜铅经由通道进入贮存 区,再由虹吸口放出,铸成阳极,送电解工序。调查 单位均为间歇除铜工艺,是将粗铅锭加入除铜锅中, 加热使之熔化,再加入硫磺、纯碱、松香等辅料,使 铜、砷、锑等生成浮渣捞出,脱铜粗铅铸成阳极,送电 解工序。电解是将粗铅阳极和阴极始极片依次装入 内衬耐腐蚀材料的钢筋混凝土制成的电解槽内,以 硅氟酸铅和氟硅酸为电解质,在直流电作用下,将粗 铅电解成精铅。 1产污环节分析 1 .1 粗铅冶炼产污环节 以富氧底吹炉 鼓风炉生产工艺为基础分析粗 铅冶炼的产污环节。富氧底吹炉 鼓风炉工艺产污 流程如图1 所示,污染物产生及污染防治设施情况 如表1 所示。 1 .2 电解精炼产污环节 电解工艺产污流程如图2 和图3 所示,污染物 产生及污染防治设施情况如表2 所示。 1 .3 冰铜渣综合回收产污环节分析 冰铜渣综合回收工艺产污流程如图4 所示,污 染物产生及污染防治设施情况如表3 所示。 万方数据 第4 期陈建民等传统铅冶炼企业污染物排放量的核定1 6 7 冲洼水④ 水淬渣 图l 粗铅生产工艺产污流程 F i g .1 F l o w s h e e to fp o l l u t a n td i s c h a r g ei n l e a ds m e l t i n gp r o c e d u r e 2 污染物排放量计算及对比分析 2 .1 粗铅冶炼污染物排放量计算 甲厂有3 .8 m 1 2 .8 m 富氧底吹炉l 座,7 m 2 鼓 风炉1 座,7 m 2 烟化炉1 座,富氧底吹炉尾气经电除 尘后采取两转两吸制酸工艺生产硫酸,酸浓9 4 %~ 9 8 %,鼓风炉冶炼烟气经U 形管冷却 布袋除尘排 放,烟化炉烟气经表面冷却器、布袋收尘、喷淋洗涤 后排放。2 0 0 5 年1 0 月建成在线监测系统。 萼;匝号甲 废气⑦ 蛰星渣圭压数芷 图2 电解工序产污流程 隐.2F l o %h e e to fp o l h t a n td i S c h a r g ei nd e c t l 蛐p r o c u r e 废气⑧ 烟灰③ 匾缝 图3 除铜工序产污流程 F i g .3 F l o w s h e e to fp o l l u t a n td i s c h a r g ei nc o p p e r e l i m i n a t i o np r o c e d u r e 。 万方数据 1 6 8有色金属第6 0 卷 表2 污染物产生排放基础情况一览 T a b l e2B a s i ci n f o r m a t i o no fp o l l u t a n td i s c h a r g e 匾墟 图4 冰铜渣综合回收工艺产污流程 F i g .4 F l o w s h e e to fd r o s sc o m p r e h e n s i v er e c o v e r y 富氧底吹炉由制氧机提供氧气,原料为混合矿 和铅泥 蓄电池拆解 ,混合矿由不同品位铅精矿组 成。鼓风炉燃料焦炭为土焦。 各工序生产情况和污染物排放情况分别见表4 ~表9 。 铅熔炼单位粗铅产品铅排放量 混合矿含铅 铅泥含铅一炉渣含铅一粗铅含铅 /粗铅产量;鼓 风炉单位粗铅产品铅排放量 高铅渣含铅一鼓风 烟灰含铅一炉渣含铅一粗铅含铅 /粗铅产量;烧结 单位粗铅产品铅排放量 铅熔炼单位粗铅产品铅排 放量一鼓风炉单位粗铅产品铅排放量。 表3 污染物产生排放基础情况一览 T a b l e3B a s i ci n f o r m a t i o no fp o l l u t a n td i s c h a r g e 表4甲厂2 0 0 5 年3 月生产情况 T a b l e4P r o d u c t i o ns i t u a t i o no ft h ef i r s ts m e l t e ri n2 0 0 5 一0 3 表5甲厂富氧底吹炉月二氧化硫、粗铅平衡计算 T a b l e5M o n t h l yb a l a n c eo fS 0 2a n dP bi nr o t a r yf u r n a c ew i t he n r i c ho x y g e na i rp r o c e d u r eo ft h ef i r s ta m e l t e r 万方数据 第4 期陈建民等传统铅冶炼企业污染物排放量的核定1 6 9 表6甲厂鼓风炉月二氧化硫、粗铅平衡计算 T a b l e6M o n t h l yb a l a n c eo fs 0 2a n dP bi nb l a s tf u r n a c ep r o c e d u r eo ft h ef i r s ts m e l t e r 表7甲厂烟化提锌月二氧化硫、铅、锌平衡计算 T a b l e7M o n t h l yb a l a n c eo fs c h ,P ba n dZ ni nz i n cf u m i n gr e c o v e r yp r o c e d u r eo ft h ef i r s ts m e l t e r 铅熔炼单位粗铅产品二氧化硫排放量 混合 矿含硫 铅泥含硫 焦炭含硫一炉渣含硫一粗铅含 硫 2 ;鼓风炉单位粗铅产品二氧化硫排放量 高 铅渣含硫 焦炭含硫一鼓风烟灰含硫一炉渣含硫一 粗铅含硫 2 ;烧结单位粗铅产品二氧化硫排放量 铅熔炼单位粗铅产品二氧化硫排放量一鼓风炉单 位粗铅产品二氧化硫排放量。 富氧底吹炉烟气经静电除尘 净化洗涤制酸, 除尘效率在9 9 .8 %。鼓风炉均采取U 形管冷却 布袋除尘器,除尘效率在9 9 %。 富氧底吹单位粗铅产品烟尘排放量 0 .0 0 2 底吹炉烟灰/粗铅产量/0 .9 9 8 ;鼓风炉单位粗铅产品 烟尘排放量 0 .0 1 烧结烟灰/粗铅产量/0 .9 9 。 烟化提锌单位粗铅产品铅排放量 炉渣含铅 ~氧化锌含铅一烟渣含铅 /氧化锌产量;烟化提锌 单位粗铅产品二氧化硫排放量 炉渣含硫 煤粉 含硫一氧化锌含硫一烟渣含硫 2 /氧化锌产量;烟 化提锌单位粗铅产品烟尘排放量 0 .0 0 5x 氧化锌 灰/氧化锌产量/0 .9 9 5 。 鼓风炉月烟灰量排放量4 4 6 .3 t ,单位粗铅产品 烟尘排放量0 .8 8 k g ;富氧底吹炉月烟灰量排放量 3 5 7 .3 t ,单位粗铅产品烟尘排放量0 .0 8 3 k g ;固废冶 炼渣月产生量5 5 7 0 t ,折合6 4 5 .4 k g /t 一粗铅。 表8甲厂富氧底吹炉、鼓风炉烟囱 污染物排放实测数据 T a b l e8P o l l u t a n td i s c h a r g ef r o mm e a s u r e m e mi n r o t a r yf u r n a c e w i t he n r i c ho x y g e na i ra n db l a s t f u r n a c ei nt h ef i r s ts m e l t e r 万方数据 1 7 0有色金属第6 0 卷 表9 实测与物料衡算单位产品污染物排放核算对比 T a b l e9C o m p a r i s o no fs p e c i f i cp o l l u t a n td i s c h a r g ef r o m b a l a n c ec a l c t I l a d o nt Ot h a tf r o mm e a s u r e m e n t 望塑塑堕塞堡塑墨 排放点丽慧矿丽慧丽志 街算值衡算值衡算值 富氧底吹炉0 .0 8 30 .0 35 5 .1 51 .3 8 0 .7 20 .0 0 0 7 鼓风炉0 .8 80 .3 04 .4 9 93 .5 50 .4 80 .0 2 合计0 .9 6 30 .3 3 5 9 .6 4 94 .9 31 .20 .0 2 0 7 对比萎詈耋芝篡主莘篙冀毳溅。弛流失 对比情况分析表明,制酸工艺前二氧化硫浓度 高,少量废气泄漏造成无组织排放就可能增大二氧 化硫排放总量,这是有组织排放量实测数据少于物 料衡算数据的主要原因,另外污酸中含有少量的硫、 制酸尾气中硫酸雾排放都能造成衡算数据可能偏 大。经污酸和酸雾监测统计估算对衡算数据修正应 为5 1 k g 。 铅冶炼过程中烟气无组织排放浓度很大是铅流 失量与有组织排放结果出入的主要原因,而烟尘量 两种方法结果较接近,源于物料法统计的是按烟灰 量折算除尘效率得出的。 ‘ 富氧底吹 鼓风炉工艺污水除鼓风炉水套冷却 水和冲渣水两部分外,主要为污酸废水和硫酸系统 冷却水。硫酸系统冷却水为间接冷却水,企业均实 现循环使用。甲厂污酸废水月产生成分为污酸量 6 2 0 0 t ,硫酸含量1 .7 %,铅及化合物含量2 .3 %,砷 含量1 2 .4 %~6 2 .7 %。 采用石灰中和处理后排放监测情况为悬浮物含 量4 4 %,p H 值8 。7 ,铅及化合物含量0 .8 2 %,砷含 量0 .4 6 %,污水量0 .7 2 t /t 一粗铅。 石灰含钙5 0 %,硫酸根去除9 7 %,废渣经压滤 后含水率4 0 %。废渣产生量 污酸量1 .7 % 9 7 %9 8 4 0 2 9 8 /4 0 % 4 6 4 .2 t ,单位产品 废渣产量 4 6 4 .2 /8 6 3 0 0 .0 5 4 t /t 一粗铅。 2 .2 铅电解精炼污染物排放量计算 乙厂4 个电解车间,每个电解车间设有 3 5 0 0 m m 8 0 0 m m 1 2 5 0 m m 电解槽1 9 5 个,每槽设 有阴极3 5 片,阴极析出面积1 .1 0 4 m 2 ,1 0 0 t 火法精 炼熔铅锅1 口,1 0 0 t 铅阴极铸锭熔铅锅1 口,6 0 t 始 极片浇注锅l 口。月生产及消耗情况见表1 0 ,污染 物排放情况分别见表1 1 ~表1 3 。 表1 0 乙厂月生产及消耗情况 T a b l e1 0M o n t h l yp r o d u c t i o na n dc o n s u m p t i o n i nt h es o - c o n ds m e l t e r 表1 l乙厂月二氧化硫、粗铅平衡计算 T a b l e1 1M o n t h l yb a l a n c eo fs c ha n dP bi nt h es e c o n ds m e l t e r 单位铅产品烟尘排放量 用煤量灰份 2 0 %/0 .8 /电解铅产量 3 .5 k g ;单位铅产品二氧化 硫排放量 用煤量硫份0 .8 2 /电解铅产量 0 .5 6 k g ;火法精炼、始极片浇注及铸锭废气中单位铅 产品铅排放量 粗铅铅含量一浮渣铅含量一电解铅 铅含量一阳极泥铅含量 0 .2 7 k g ;单位铅产品电解 槽氟化物无组织排放量 硅氟酸用量4 0 % 3 8 / 1 3 8 /电解铅产量 0 .5 5 k g ;单位铅产品阳极泥产生 .量 阳极泥量/电解铅产量 1 3 .9 k g 。 表1 2乙厂加热炉烟囱及铅熔化排气筒 污染物排放实测数据 T a b l e1 2P o l l u t a n td i s c h a r g ef r o mm e a s u r e m e n ti nh e a t i n g a n dm e l t i n gf u r n a c e si nt h es e c o n ds m e l t e r 万方数据 ● 第4 期陈建民等传统铅冶炼企业污染物排放量的核定 1 7 1 电解铅除铜、铸锭、始极片浇注三个主要生产过 程未进行收集处理,集中排放的烟气量大,是实测数 据与物料衡算数据出入的主要原因。 2 .3 铅浮渣综合回收污染物排放量计算 2 .5 m 2 密闭鼓风炉各1 座,6 m 2 吹炼炉一座,冶炼烟 气经U 形管冷却 布袋除尘排放,项目建于1 9 9 5 年。月生产及消耗情况见表1 4 ,污染物排放情况分 别见表1 5 ~表1 7 。 表1 3实测与物料衡算单位产品 污染物排放核算对比 , T a b l e1 3 C o m p a r i s o no fs p e c i f i cp o l l u t a n td i s c h a r g ef r o m b a l a n c ec a l c u l a t i o nt ot h a tf r o mm e a s u r e m e n t 对比P b 流失量与废气排放中P b 相比出入较大。 丙厂建有6 m z 和8 m 2 反射炉各1 座,I m 2 和 . 表1 4 月生产及消耗情况 iT a b l e1 4M o n t h l yp r o d u c t i o na n dc o n s u m p t i o n 铅浮渣冰铜渣烟煤焦炭反射炉电耗粗铜电耗鼓风炉渣 1 6 6 8 .2 49 2 4 .5 84 2 2 .57 2 1 .24 0 3 2 0 k w .h1 5 4 3 9 7k w .h3 3 6 5 .4 粗铅粗铜吹炼渣反射炉烟灰鼓风炉烟灰吹炼烟灰 1 0 0 82 5 0 6 7 3 .12 0 8 .62 4 0 .3 85 2 .9 表1 5 铅浮渣综合利用污染物排放量计算 T a b l e1 5P o l l u t a n td i s c h a r g ec a l c u l a t i o ni nd r o s sc o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o np r o c e d u r e 吹炼炉冰铜4 0 .0 0 烟煤0 .0 0 吹炼渣 9 .0 0 吹炼炉烟灰2 .0 0 粗铜 9 8 .5 0 月排放量 一 单位产品排放量 一 1 1 .O O 1 .5 0 3 .6 0 5 .0 0 0 .0 2 7 6 9 .2 3 1 4 4 .2 3 6 7 3 .1 0 1 7 5 .0 0 2 5 0 .0 0 3 0 7 .6 9 O .0 0 6 0 .5 8 3 .5 0 2 4 6 .2 5 8 4 .6 2 2 .1 6 2 4 .2 3 8 .7 5 0 .0 5 1 0 7 .4 9 0 .4 3 7 1 .7 6 8 0 .0 0 7 万方数据 1 7 2有色金属 , 第6 0 卷 反射炉单位粗铅产品铅排放量 铅浮渣含铅一 冰铜渣含铅一粗铅含铅 /粗铅产量,二氧化硫排放量 铅浮渣含硫 烟煤含硫~冰铜渣含硫一粗铅含 硫 2 。鼓风炉吨冰铜二氧化硫排放量 吹炼渣含 硫 冰铜渣含硫 冰铜渣料含硫 焦炭含硫一鼓风 炉烟灰含硫一炉渣含硫一冰铜含硫 2 。吹炼炉单 位粗铜产品二氧化硫排放量 冰铜含硫 烟煤含硫 一吹炼炉烟灰含硫一吹炼渣含硫一粗铜含硫 2 。 反射炉、鼓风炉、吹炼炉均采取U 形管冷却 布袋除尘器,除尘效率在9 9 %。粗铅烟尘排放量 0 .0 1 反射炉烟灰/粗铅产量/0 .9 9 ,冰铜烟尘排放 量 0 .0 1 鼓风炉烟灰/冰铜产量/0 .9 9 ,粗铜烟尘 排放量 0 .0 1 吹炼炉烟灰/粗铜产量/o .9 9 ,粗铅 烟灰产生量 反射炉烟灰/粗铅产量 0 .2 1 t ,冰铜 烟灰产生量 鼓风炉烟灰/冰铜产量 0 .3 0 t ,粗铜 烟灰产生量 吹炼炉烟灰/粗铜产量 0 .2 1 t ,冰铜 废渣产生量 鼓风炉渣/冰铜产量 3 3 6 5 .3 8 / 7 6 9 .2 3 4 .3 7 t 。 表1 6 丙厂反射炉、鼓风炉吹炼炉烟囱 污染物排放实测数据 珏b k1 6P o l l u t a n td i s c h a r g ef r o mn 砣a s u r a m 鼬ti nr e v e r b e r a t o r y a n db l a s tf u m a c ei nt h et h i r ds m e l t e r 表1 7 实测与物料衡算单位产品 污染物排放核算对比 T a b l e1 7 C o m p a r i s o no fs p e c i f i cp o l l u t a n td i s c h a r g ef r o m b a l a n c ec a l c u l a t i o nt Ot h a tf r o mm e a s u r e m e n t 反射炉P b 流失量与废气排放中P b 相比出入较大。 对比铅冶炼过程中存在烟气无组织排放浓度大是铅流失 量大与有组织排放结果出入的主要原因。 鼓风炉、吹炼炉水套冷却水为清净下水,鼓风炉 冲渣水正常生产不排放,不作调查分析。 3 污染物排放量核定 1 氧底吹炉 鼓风炉工序单位产品污染物排 放量。污酸处理水排放0 .7 2 t /t 一粗铅,铅0 .5 8 9 9 A 一粗铅,砷0 .3 3 9 /t 一粗铅,废冶炼渣产生量6 4 5 k g / t 一粗铅,含铅废石膏渣产生量5 4 k g /t 一粗铅。烟 尘、S 0 2 和P b 的核定排放量见表1 8 。 2 烟化提锌单位氧化锌污染物排放量。烟尘、 s 0 2 和P b 的核定排放量见表1 8 。 3 电解铅生产单位产品污染物排放量。电解 槽氟化物无组织排放量0 .5 5 k g /t 一电铅,阳极泥产 生量1 3 .9 k g /t 一电铅。烟尘、S 0 2 和P b 的核定排放 量见表1 8 。 4 铅浮渣综合回收生产单位产品污染物排放 量。烟灰产生量2 1 0 k g /t 一粗铅、0 .3 0 k g /t 一冰铜、 0 .2 1 k g A 一粗铜,废渣产生量4 3 7 0 k g /t 一冰铜。烟 尘、S 0 2 和P b 的核定排放量见表1 8 。 表1 8 单位产品污染物排放量 T a b l e1 8 S p e c i f i cp o l l u t a n td i s c h a r g e 4结语 对调查企业进行了近一年数据的收集整理,物 料衡算主要参照指标进行了重点监控,基本弄清楚 行业的产排污情况,为核算铅行业污染物产生排放 量提供了可供参照的方法。 仅调查了铅冶炼行业有代表性的生产工艺,适用 于当前的生产技术水平。铅冶炼行业近年能和技术 革新发展很快,原料也逐步向进口转化,对原料、工艺 有差别的应结合实际采用文中提供的方法核算。 铅冶炼企业综合利用的烟化提锌、浮渣铅回收、 废渣粗铜回收等为常见的配套工序,在污染物产排 万方数据 第4 期陈建民等传统铅冶炼企业污染物排放量的核定1 7 3 放量核定中常被忽视。此类工艺与专业生产企业的利用的废料成分中产品金属和硫含量比率决定。 工艺相似又不相同,二氧化硫产排放量主要受综合 参考文献 [ 1 ] 屠海令,赵国权,郭青蔚,等.有色金属冶金、材料、再生与环保[ M ] .北京化学工业出版社,2 0 0 3 1 3 1 1 3 6 , 4 8 4 4 8 5 . [ 2 ] 童志权.工业废气净化与利用[ M ] .北京化学工业出版社,2 0 0 1 2 0 2 2 2 7 ,5 0 6 5 1 6 . [ 3 ] 蒋继穆.我国铅锌冶炼现状与可持续发展[ J ] .中国有色金属学报,2 0 0 4 ,5 1 4 5 2 6 2 . [ 4 ] 闰月文,王坤丽,楚君.冶炼厂粗铅生产线废气治理技术研究[ J J .环境科学与管理,2 0 0 7 ,3 3 7 2 7 5 . P o l l u t a n tD i s c h a r g eA p p r o v a lf o rT r a d i t i o n a lL e a dS m e l t e r s C E NJ i a n r a i n ,J 1 UQ i n g - x i a ,W A N GX u e - f e n g E n v i r o n m e n t a lM o n i t o r i n ga n dM a n a g e m e n tB r a n c ho f J i y u a nC i t yi nH e n a nP r o v i n c e ,J i y u a n4 5 4 6 5 0 ,H e n a n ,C h i n a A b s t r a c t T h ep o l l u t a n td i s c h a r g ea p p r o v a lo fl e a ds m e l t e r si ss y s t e m a t i c a l l yr e o r g a n i z e db a s e do nt h ea c c o u n t i n g a n a l y s i so ft h ep r a c t i c a lp r o d u c t i o ni n f o r m a t i o no ft h es m e l t e r s .T h eo b j e c t i v ea n dc r e d i b l eb a s i sf o rs p e c i f i c a t i o n o ft h ep o l l u t a n td i s c h a r g ea p p r o v a l ,s t r a t e g i cd e c i s i o nO rp r o g r a m m i n go ne n v i r o n m e n ti sp r o v i d e d .T h e f o u n d a t i o n a lr e f e r e n c ei sa l s og i v e nf o rs i m i l a rp r o j e c t s . K e y w o r d s e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g ;l e a ds m e l t e r ;p o l l u t a n td i s c h a r g ea p p r o v a l 万方数据