ISP冶炼厂含铅污染物排放工艺环节分析.pdf

6 0 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 4 年第7 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／J ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 4 ．0 7 ．0 1 8 I S P 冶炼厂含铅污染物排放工艺环节分析 马红周1 ，王成军2 ，刘勇2 ，冯涛2 ，孙大林2 1 ．西安建筑科技大学冶金工程学院，陕西省冶金工程技术研究中心，西安7 1 0 0 5 5 ； 2 ．西安建筑科技大学管理学院，西安7 1 0 0 5 5 摘要通过对采用I S P 工艺冶炼铅锌的冶炼厂周边土壤中的铜、铅、锌进行取样分析，得到土壤中铜、铅、 锌的分布规律。结果表明，进入环境中铅的污染物形式是铅烟，产生的环节主要有铅熔炼、烟化等，铅以 铅精矿形式进入环境的可能性较小。 关键词铅；I S P ；污染物；排放 中图分类号T F 8 1 2文献标志码A文章编号1 0 0 77 5 4 5 2 0 1 4 0 7 0 0 6 0 0 3 A n a l y s i so fE m i s s i o nT e c h n o l o g yo fL e a d B e a r i n g P o l l u t a n t si nI S PM e l t i n gP r o c e s s M AH o n g z h o u l ，W A N GC h e n g ju n 2 ，L I UY o n 9 2 ，F E N GT a 0 2 ，S U ND a 一1 i n 2 1 ．S h a a n x iT e c h n o l o g i c a lI n s t i t u t eo fM e t a l l u r g i c a lE n g i n e e r i n g ，S c h o o lo fM e t a l l u r g i c a l E n g i n e e r i n g ，X i ’a nU n i v e r s i t yo fA r c h i t e c t u r ea n dT e c h n o l o g y ，X i ’a n7 1 0 0 5 5 ，C h i n a ； 2 ．S c h o o lo fM a n a g e m e n t ，X i ’a nU n i v e r s i t yo fA r c h i t e c t u r ea n dT e c h n o l o g y ，X i ’a n7 1 0 0 5 5 ，C h i n a A b s t r a c t T h ec o n t e n t so fc o p p e r ，l e a da n dz i n ci ns o i l sa r o u n ds m e l t e r sa p p l y i n gI S Pp r o c e s sw e r es a m p l e d a n da n a l y z e d ．T h ed i s t r i b u t i o nr u l eo fc o p p e r ，l e a da n dz i n ci ns o i l sw a ss u m m a r i z e d ．T h er e s u l t ss h o w t h a tl e a d b e a r i n gp o l l u t a n t se m i t t e di n t oe n v i r o n m e n ti si nf o r mo fl e a df u m ep r o d u c e di nl e a ds m e l t i n ga n d f u m i n g ．L e a di sl e s sp o s s i b l ed i s c h a r g e di n t oe n v i r o n m e n ti nf o r mo fl e a dc o n c e n t r a t e ． K e yw o r d s l e a d ；I S P ；p o l l u t a n t ；d i s c h a r g e 铅冶炼过程可能产生的污染物形式主要有铅精 矿烟尘及冶炼过程中产生的铅烟[ 1 ] ，前期对I S P 工 艺主要工序铅烟尘的特点及铅污染的主要来源及特 性进行了分析[ 2 ] 。为了分析铅冶炼过程中主要对环 境造成污染的污染物形式，本文对某I S P 冶炼厂周 边的土壤进行了取样分析，分析与铅冶炼过程相关 的铅、锌、铜等金属含量的分布规律，进而确定I S P 铅冶炼排放工艺环节对周边环境的影响。 1 检测区域情况 本文所测定的铅冶炼厂采用I S P 工艺冶炼铅 收稿日期2 0 1 3 1 2 0 9 基金项目环保部公益性行业科研专项 2 0 1 1 0 9 0 5 3 作者简介马红周 1 9 7 3 一 ，男，陕西凤翔人，副教授． 锌，厂区南北长约13 0 0m ，东西宽约6 5 0m ，冶炼厂 所处位置的地形情况如图1 所示。 该厂处于一个西北一东南方向的狭长沟壑中， 厂区平面位置较东西两边地平面低1 0m 以上，据 实地勘测，该沟壑地区通常风向为西北东南方向 或东南一西北方向。2 7 个取样点的位置如图1 所 示，图中较规则的矩形区域为冶炼厂的厂区。采样 主要对每个采样点取o ～2 0c m 的土样∞j ，因当地地 形复杂，所以在每个采样点除采集0 ～2 0c m 的土样 外，还在该点取4 0c m 以下的土样作为该点土壤中 金属的本底值，二者进行对照。采用I C P A E S 分析 万方数据 2 0 14 年第7 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 6 1 图1冶炼厂方位及取样点位置 F i g ．1 S m e l t e rp o s i t i o na n ds a m p l i n gs i t e s 土样中的铜、铅、锌含量。 2 取样点土壤成分分析结果 p 1p 6 方向各点取样土壤中金属元素的分析结 果见表1 ，以冶炼厂中心线为起点计算距厂距离，厂 区的东边和南边为正值，厂区的西边和北边为负值。 表1p l p 6 方向各点土样中金属元素的分析结果 T a b l e1 A n a l y s i sr e s u l t so fm e t a lc o n t e n ti n s a m p l i n go np l p 6d i r e c t i o n 因当地地形复杂，所以在纵向确定土壤本底值 时采用在相近位置处的本底值作为对应点。在p 1 一 p 6 各点中，p 4 和p 5 点在一个平面上，其余各点所 处平面均较p 4 、p 5 点高，因此p 4 、p 5 点所对应的土 壤本底值采用p 4 点所采深度为4 0 ～5 0c m 土样中 金属含量，其余各点本底值采用p 1 点所采深度为 4 0 ～5 0c r n 土样中金属含量[ 4 ] 。由此计算出纵向各 点中各金属与本底值之间的差值，结果见表2 。 从表2 中可以看出，在p 1 一p 6 各点中，土壤中 铅、锌的浓度较土壤本底值高出较多，铜含量变化较 小，在7 5 0m 处铅、锌出现较低值，而后在12 5 0r r l 处出现较高值，在15 0 01 T I 时，铅、锌、铜含量相 当。表2 中铅锌的升高与降低规律较为一致。 表2p l p 6 方向各点土样中金属含量与 本底值的差值 T a b l e2V a l u eo fd i f f e r e n c eb e t w e e nb a c k g r o u n d a n ds a m p l i n gv a l u eo np l p 6d i r e c t i o n p 1 4 - p 2 7 方向取样，因p 4 点厂界很近，有可能 会有冶炼厂建设过程中填入的新土，p 4 点地下的基 准值以p 4 地下4 0c m 土样中的金属含量为准，p 7 一 p 1 4 点土样的本底值按p 7 点取得的4 0c m 以下土 样中的金属含量为基准。p 1 5 和p 1 8 点的基准以 p 1 8 点4 0C l T I 以下土样中金属含量为本底值，p 2 2 、 p 2 4 、p 2 5 以p 2 4 点为基准值，p 2 6 、p 2 7 点基准值以 p 2 7 点为准。p 1 4 一p 2 7 方向各点土壤中金属含量测 定结果见表3 ，各点金属含量与本底的差值见表4 ， 各取样点金属含量与本地值的差值与距离之间的关 系见图2 。 表3p 1 4 - p 2 7 方向各点土样中金属元素的 分析结果 T a b l e3 A n a l y s i sr e s u l t so fm e t a lc o n t e n ti n s a m p l i n go np 1 4 一p 2 7d i r e c t i o n 万方数据 6 2 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．o n 2 0 1 4 年第7 期 表4p 1 4 一p 2 7 方向各点土样中金属含量与 本底值的差值 T a b l e4V a l u eo fd i f f e r e n c eb e t w e e nb a c k g r o u n d a n ds a m p l i n gv a l u eo np 1 4 一p 2 7d i r e c t i o n 距离／m 采样点号1 i 1 1 鱼乏} 堑百 ，nP h 三 捌 托 碴 删 } 燮 』 图2 土壤样品中金属含量与距 厂区距离的关系 F i g ．2R e l a t i o n s h i pb e t w e e nm e t a lc o n t e n t s i ns o i ls a m p l e sa n dd i s t a n c ef r o mf a c t o r y 由图2 可知，以铅冶炼厂为中心，随着距厂距离 的增加，铅锌在土壤中的含量呈规律性变化，在0 ～ 15 0 0m 范围内铅锌含量均较低，在15 0 0 ～35 0 0m 范围内逐渐升高，并且两个方向上基本对称。 3结果讨论 3 ．1 东西方向 p l p 6 金属污染规律分析 根据p 1 一p 6 点土壤中铜铅锌的含量分布 表1 ～2 可以得出，铜含量在测定的距离范围内波动较 小，铅锌在土壤中的含量变化呈一定的相关性，即铅 高的位置，锌也较高，同时，在p 5 点出现了铅锌的较 高值。由铅锌冶炼的矿物特点，铅锌精矿中，普遍含 有铜，铜在铅锌冶炼流程中主要出现在精矿、铅烧 结、铅熔炼工序，这3 个工序中，铜能够进入环境的 可能形式主要是精矿、铅冰铜，精矿只能是以卸料扬 尘和烧结烟尘的形式外排，铅冰铜中的铜需要回收 处理，同时，在放出液态铅冰铜时，其中的铜很难挥 发进入气体[ 5 ] ，因此可以初步判定，铜对环境的污染 只能是以精矿的形式进入环境。由测定土壤中铜含 量的分布可以得出，在测定距离内，铜的变化很小， 说明该厂在进行铅锌冶炼过程中，铅锌精矿扬尘对 环境的污染很小。从铅锌对环境的污染来看，铅锌 在p 6 点较高，该点位于厂西侧6 5 0r n 位置，由于该 厂处在一南北向的狭长地带中，并且厂区的位置较 低，厂东西两侧均有较高的土坡，尤其西边的土坡较 高，该地区在有东风时造成厂西侧5 0 0m 处出现金 属浓度的高点，在对称的东边方向未出现这种规律。 根据冯福建等M 3 的研究结果，污染物的扩散范围主 要与烟筒高度和风向风力有关。一般来说，烟筒高 度3 0 ～4 0m ，烟尘扩散范围5 0 01 T I 左右；烟筒高度 1 0 0m ，烟尘扩散范围20 0 0 ～30 0 0m 左右。由此 结果可以得出，在5 0 0 m 范围内出现的污染物最高 点可能的原因是在烟化炉及蒸馏环节出现的铅锌烟 尘的污染。 3 ．2 南北方向 p 1 4 - p 2 7 金属污染规律分析 p 1 4 一p 2 7 方向铜在取样距离范围内，铜含量随 距离变化波动较小，铅锌的变化规律较相似，但铅锌 的浓度最高点在南北向出现的距离有差异，在北向 铅锌的最高点出现在一32 0 0m 处，南向出现在 21 0 0m 及更远，在南北方向上，北边的位置较高，南 边位置较低。由文献E 5 ] 的研究结果，地形造成了此 差异。由图1 可以看出，测量点主要分布在厂界外， 未能测到距厂中心5 0 0m 的点，因此使得测量结果 中距厂中心5 0 0m 位置的测量数据较低。在远距 离出现污染物浓度较高点主要是由高烟囱的扩散引 起的。 4结论 该I S P 冶炼厂的精矿粉尘污染及烧结过程中的 粉尘污染很少，粉尘污染物基本未排至厂界外，冶炼 厂内铅锌烟气是造成周围土壤中铅锌浓度升高的主 要原因，铅锌烟气的产生环节主要有铅熔炼、烟化炉 和火法锌蒸馏等。 参考文献 [ 1 ] 汪根甲．铅冶炼车间空气中铅尘、铅烟控制浓度研究 E J 3 ．湖南有色金属，1 9 9 7 ，1 3 5 5 86 1 ． [ 2 ] 马红周，王成军，刘勇，等．I S P 冶炼过程含铅烟尘排放 环节及其治理[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 4 3 万方数据 2 0 1 4 年第7 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／[ y s y l ．b g r i m m ．c n 6 3 5 8 6 1 ． [ 3 ] 徐业林，赵玉琳．某冶炼厂铅污染对周围环境的影响 [ J ] ．中国卫生工程学，2 0 0 9 ，8 1 5 05 1 ． [ 4 ] 喻保能，丁中元，陈厚民．土壤重金属本底值调查方法及 其比较口] ．湖北环境保护，1 9 8 2 1 1 - 8 ． [ 5 ] 韩明霞，孙启宏，乔琦，等．中国火法铜冶炼污染物排放 情景分析l - J ] ．环境科学与管理，2 0 0 9 ，3 4 1 2 4 0 4 4 ． E 6 ] 冯福建，王兰，虞江萍，等．我国铅污染的时空走势l - J ] ． 辽宁工程技术大学学报自然科学版，2 0 0 1 ，2 0 6 8 4 0 8 4 3 ． 上接第5 9 页 [ 5 ] 樊国栋，冯长根，张昭，等．镨改性铈锆氧化物固溶体的[ 1 2 ] 梁婕，郑君海，赵文广，等．L n 0 2 - a - Z r O 。 L n C e ，T b ， 制备与表征[ J ] ．稀土，2 0 0 7 ，2 8 4 9 - 1 3 ．P r 储氧材料的制备与结构[ J ] ．稀土，2 0 0 9 ，3 0 3 [ 6 ] 贺娟，冉锐，樊俊，等．钇掺杂对c e 。。z r 。，0 储氧性能 1 5 1 8 ． 的影响[ J ] ．稀土，2 0 1 2 ，3 3 3 6 - 1 1 ． [ 1 3 ] C o l u s s iS ，D eL e i t e n b u r gC ，D o l c e t t iG ，e ta 1 ．T h er o l e [ 7 ] 熊晓柏，刘铃声，李明东，等．沉淀法制备纳米稀土氧化 o fr a r ee a r t ho x i d e sa sp r o m o t e r sa n ds t a b i l i z e r si nt o m 一 物的研究现状l - J ] ．稀土，2 0 1 3 ，3 4 2 8 1 8 6 ． b u s t i o nc a t a l y s t s [ J ] ．J A l l o y s a n d C o m p ，2 0 0 4 ， [ 8 ] 兰石琨，王志坚，翁国庆，等．储氧材料C e 0 2 一Z r O 一3 7 4 1 ／2 3 8 7 3 9 2 ． L a 2 0 3 一P r 6 0 1 1 的制备与表征[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，[ 1 4 ] W e nMF ，Y uB ，W a n gQP ，e ta 1 ．S t u d yo nt h eP r o p 一 2 0 1 3 9 6 3 6 6 ．e r t i e so fN a n o m e t e rC e 0 2D o p e dw i t h Z r ”，L a ”， [ 9 ] 吴群英，陈楠，郭子峰，等．高性能铈锆钇储氧材料的制P r 3 [ J ] ．J ．M a t e r ．S c i ．T e c h n 0 1 ．2 0 0 4 ，2 0 3 3 5 7 一 备及应用研究[ J ] ．无机盐工业，2 0 0 9 ，4 1 1 2 0 2 3 ． 3 6 0 ． [ 1 0 ] 袁慎忠．C e O z Z r O z Y z O 。复合氧化物的制备及其在三 效催化剂中的应用[ D ] ．天津天津大学，2 0 0 8 ． 上接第4 4 页 从表3 可看出，金浸出率随氰化钠用量的增加 而逐渐提高，当氰化钠用量在6k g ／t 以上时，金浸 出率已经达到9 5 ％以上，再继续增加氰化钠用量， 金浸出率的提高幅度趋于缓和，由于过高的氰化钠 用量会增加成本，而且金浸出率也变化不大，因此选 定氰化钠用量在6 ～7k g ／t 较合适。 3结论 1 对低品位金钼混合粗精矿采用氧化焙烧一碳 酸钠溶液浸出钼一浸钼渣氰化提金工艺分离金钼是 可行的。 2 优化试验条件为粗精矿于6 0 0 ℃氧化焙烧 1 ．5h 、钼焙砂加入矿重4 0 ％的碳酸钠后按液固比 3 ～4 在8 0 ～9 0 ℃浸出1 ．0 ～1 ．5h ，在该条件下钼浸 出率稳定在9 1 ％，金氰化的浸出率大于9 5 ％，并且 试验结果稳定，重现性好。 参考文献 [ 1 ] 贵金属生产技术使用手册编委会．贵金属生产技术使 用手册上册[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 1 1 9 1 ． [ 2 ] 李洪桂．稀有金属冶金学[ M ] ．北京冶金工业出版社， 1 9 9 0 1 9 ． [ 3 ] 张启修，赵秦生．钨钼冶金[ M ] ．北京冶金工业出版 社，2 0 0 5 7 0 ． [ 4 ] 赵博，陈延信，胡亚茹，等．辉钼矿悬浮态焙烧试验研究 [ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 3 9 3 6 4 0 ． [ 5 ] 曹耀华，刘红召，高照国，等．低品位氧化钼精矿高压浸 出新工艺研究I - 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