铅冶炼企业烟尘中铅的排放特性研究.pdf
6 6 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 6 年第l o 期 d o i 1 0 .3 9 6 9 I /J .i s s n .1 0 0 7 7 5 4 5 .2 0 1 6 .1 0 .0 1 7 铅冶炼企业烟尘中铅的排放特性研究 刘大钧 环境保护部环境工程评估中心,北京1 0 0 0 1 2 摘要对不同地区、不同工艺的4 家铅冶炼企业大气污染源及环境空气进行监测和分析。结果表明,在 艾萨炉和鼓风炉所排烟气的P M 。。中,铅的平均浓度分别为6 0f z g /m 3 和2 2 4 弘g /m 3 ,对比2 个铅冶炼企 业的有组织排放,P M 。。中含有的铅主要分布于P M 。.;中,平均占7 5 %。对2 个铅冶炼企业的无组织排放 源周边空气调查表明,P M ,。中含有铅也主要分布在P M z .s 中,平均占7 4 。2 %,而且P M zs 中的铅占T S P 中铅的4 7 .5 %。企业有组织和无组织排放面源中的铅均以细颗粒为主,主要分布在其所排的P M ,。中, 又以P M zs 为主。 关键词铅锌冶炼;烟尘;铅;排放特性 中国分类号X 7 0 8文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 6 1 0 0 0 6 6 0 4 S t u d yo nL e a dE m i s s i o nC h a r a c t e r i s t i cf r o mD u s to fL e a dS m e l t e r L I UD a j u n A p p r a i s a lC e n t e rf o rE n v i r o n m e n t &E n g i n e e r i n g 。M i n i s t r yo fE n v i r o n m e n t a lP r o t e c t i o n ,B e i i i n g1 0 0 0 1 2 ,C h i n a A b s t r a c t A t m o s p h e r i cp o l l u t i o ns o u r c ea n da m b i e n ta i rf r o mf o u rd i f f e r e n tl e a ds m e l t e r sw i t hf o u rd i f f e r e n t p r o c e s s e sw e r em o n i t o r e da n da n a l y z e d .T h er e s u l t ss h o wt h a ta v e r a g el e a dc o n c e n t r a t i o ni nP M l oo fo u t l e t s m o k eo fI S Af u r n a c ea n db l a s tf u r n a c ei s6 0t t g /m 3a n d2 2 4J u g /m 3r e s p e c t i v e l y .B a s e do ni n v e s t i g a t i o no f o r g a n i z e de m i s s i o n sf r o mt w ol e a ds m e l t e r s ,l e a di nP M l oi sm a i n l yd i s t r i b u t e di nP M 2 .5w i t ha v e r a g eo f 7 5 %.B a s e do nr e s e a r c ho na i rs u r r o u n d i n ga n dn o n o r g a n i z e de m i s s i o ns o u r c ef r o mt w ol e a ds m e l t e r s 。 l e a di nP M l oi sm a i n l yd i s t r i b u t e di nP M 2 .5w i t ha v e r a g eo f7 4 .2 %,a n dl e a di nP M 2 .5a c c o u n t sf o r4 7 .5 %o f l e a di nT S P .L e a di no r g a n i z e da n dn o n o r g a n i z e de m i s s i o n ss o u r c ei s m a i n l yd i s t r i b u t e di nP M l o , e s p e c i a l l yi nP M 2 .5 . K e yw o r d s l e a da n dz i n cs m e l t i n g ;s m o k e ;l e a d ;e m i s s i o nc h a r a c t e r i s t i c 我国已建成的铅冶炼厂有4 0 0 多家,且分布较 广L l J 。铅在人体中积累会造成体内血铅浓度升高, 引起贫血等,近年我国频发的“血铅”事件[ 2 ] 。2 0 1 1 年2 月国务院发布了重金属污染综合防治“十二 五”规划,将重金属污染防治确定为“十二五”期间 国家环保工作的“头等大事”。铅锌矿等多金属矿原 矿中含有铅,在选矿时将其富集,并形成铅精矿产 品,然后运送至冶炼厂进行冶炼,在冶炼过程中将排 出大量烟粉尘[ 3 ] ,虽然经过除尘器处理后,绝大部分 烟粉尘会被捕收下来H ] ,但是仍然会有少部分烟尘 排人大气中,这部分烟尘中含有铅。 为此,对铅排放的主要污染源铅冶炼企业烟尘 中铅的排放特性进行研究口] ,对明确主要污染物,改 善环境质量,维护公众健康权益,促进经济、社会和 环境的协调发展,具有重要的现实意义。 收稿日期2 0 1 6 0 5 0 6 基金项目环境保护部财政资金专项项目 1 4 4 1 3 2 1 1 0 1 0 3 作者简介刘大钧 1 9 7 8 一 ,男,吉林省吉林市人,博士研究生,高级工程师 万方数据 2 0 1 6 年第l o 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 7 1 重金属污染物排放种类 为了研究铅冶炼企业所排烟尘中的重金属成 分,选取铅冶炼典型企业对其重点污染源进行监测 分析,研究所排烟尘中的重金属成分。 铅冶炼企业以精铅矿为主要原料,通过熔炼得 到粗铅、再经过电解生产得到精铅。某铅冶炼企业 的主要污染源有熔炼炉、还原炉、电铅锅,分别用于 铅精矿的熔炼、铅电解阳极泥的熔炼和铅电解阴极 铅的熔化精炼哺] 。经对氧气底吹熔炼炉环境集烟、 还原炉工艺烟气和电铅锅环境烟气等除尘器出口的 烟尘进行采样监测[ 7 ] ,分析了烟尘中铅、汞、铬、镉、 砷、锌等重金属污染物的浓度,监测数据见表l 。 表1主要污染源除尘器出口重金属尘浓度 T a b l e1 H e a v ym e t a lc o n c e n t r a t i o no fk e yp o l l u t i o ns o u r c ei np r e c i p i t a t o ro u t l e t / 腿m _ 3 对监测数据进行分析表明各污染源所排烟尘 中均有铅、锌、铬、镉、砷、汞等重金属污染物,但其含 量各有不同,其中以铅尘为主,氧气底吹熔炼炉、还 原炉和电铅锅烟气除尘器中的铅含量分别占烟尘中 重金属量的5 0 .5 %、4 2 .6 %、5 2 .2 %。 2 烟尘粒径分布 为研究铅冶炼企业熔炼炉烟尘和其周边环境空 气颗粒物中铅污染物的粒径分布规律[ 8 。10 | ,收集整 理了相关污染源和环境监测数据进行研究分析。 2 .1 有组织排放烟尘 2 .1 .1 A 企业 A 企业主要污染源有艾萨炉和鼓风炉,艾萨炉 用于铅精矿的熔炼、鼓风炉用于艾萨炉所产富铅渣 的熔炼,其产生的烟气分别经两套除尘系统净化后 排放,烟气先经布袋除尘器、再经湿式三效除尘器两 级净化。艾萨炉监测采样点位置设在二级除尘器出 口,鼓风炉监测采样点位置设在一级除尘器出口。 烟尘粒径分9 级进行采样。 1 烟尘浓度及粒径分布 艾萨炉和鼓风炉烟气出口的烟尘粒径分级浓度 监测值分别见表2 和表3 。 分析表2 ~3 可知艾萨炉和鼓风炉烟气的 P M 。。平均排放浓度分别为17 2 2 和28 7 8 /- g /m 3 ,排 放烟尘中较细颗粒物占有较大的比例,P M 。分别占 烟尘量的6 9 .7 %和6 5 .2 %,P M 粥分别占烟尘量的 7 9 .8 %和7 8 .8 %;经采用内插法计算,P M .。约占 P M l o 的7 2 %。 由表2 ~3 可知由于艾萨炉烟尘采样是在二级 除尘器出口,其总体除尘效率比一级除尘器高,故其 烟尘中P M ,。浓度要小于鼓风炉,细颗粒物比例要略 大于鼓风炉 细颗粒物较难除去 。 表2 艾萨炉烟气出口不同粒径烟尘浓度 T a b l e2I S Af u r n a c ee x i tf i u eg a sw i t hd i f f e r e n t p a r t i c l es i z eo fs m o k ec o n c e n t r a t i o n 序号涮肛m1 等鼍盎百麓% 1d 0 .4 20 .4 ~O .7 表3 鼓风炉烟气出口不同粒径烟尘浓度 T a b l e3B l a s tf u r n a c ee x i tf l u eg a sw i t hd i f f e r e n t p a r t i c l es i z eo fs m o k ec o n c e n t r a t i o n 序号粒径/扯m 烟尘浓度/ “ g m3 累计 范围平均值累计值百分比/% 1 O .4 2O .4 ~0 .7 3O .7 ~】.1 2 烟尘中铅的浓度及粒径分布 由于烟尘中小于0 .7 肛m 和2 .1 ~1 0p m 范围 内的浓度较低,为便于分析,将这两段范围内的分级 万方数据 6 8 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 6 年第1 0 期 样品分别合并为一级进行铅含量分析,即将上述表 中9 级粒径合并为4 级。艾萨炉和鼓风炉烟气出口 烟尘中铅的粒径分级浓度监测值分别见表4 、表5 。 表4 艾萨炉烟气出口不同粒径烟尘中铅的浓度 T a b l e4 L e a dc o n c e n t r a t i o n so fI S Af u r n a c ee x i t f l u eg a sw i t hd i f f e r e n ts i z e 表5 鼓风炉烟气出口不同粒径烟尘中铅的浓度 T a b l e5L e a dc o n c e n t r a t i o no fb l a s tf u r n a c ee x i t f l u eg a sw i t hd i f f e r e n ts i z e 对表4 ~5 进行分析可知在艾萨炉和鼓风炉所 排烟气的P M 。。中,铅的平均浓度分别为6 0 和2 2 4 t - g /m 3 ;铅主要分布于细颗粒物中,两种炉型P M 中铅分别占P M 。。的7 6 .7 %和7 3 .2 %,通过内插法 计算,铅在P M 。.。中约占P M 。。的7 6 %。 进一步分析艾萨炉和鼓风炉烟气除尘器出口的 铅含量,可见经除尘器净化后的艾萨炉和鼓风炉烟 气的铅含量占其烟尘量的比例分别为3 .5 %和 7 .8 %,占比较小。 2 .1 .2B 企业 B 企业主要污染源除尘器出口P M ,。、P M 。、 P M ,烟尘中重金属铅的粒径分级浓度监测值及分析 结果见表6 。 表6 结果表明,铅主要分布于P M 中,其比例 为6 5 .1 %~8 3 .8 %,平均值为7 3 .2 %,与A 企业的 分布情况 7 6 % 基本一致,A 、B 两企业平均值约为 7 5 %。 表6 不同粒径烟尘中铅的浓度及比例 T a b l e6L e a dc o n c e n t r a t i o na n dp r o p o r t i o ni n d i f f e r e n tp a r t i c l es i z ei ns m o k e 2 .2 无组织排放铅尘 大量建设项目环境影响评价实践表明,与有组 织排放点源相比,企业无组织排放面源排放的烟粉 尘对周边环境影响更大。有组织排放点源具有一定 的高度,尘的粒径较小,因而其扩散远、影响范围大, 但落地浓度较低,对近距离范围环境影响较小;无组 织排放面源排放高度低,尘的粒径更大,因而易于在 近距离范围沉降、落地浓度较高,对企业周边环境影 响更大[ 1 1 | 。因而可以认为,如果无其它企业干扰, 铅冶炼企业周边环境空气中的铅,基本上是受该企 业无组织排放影响,环境空气中的铅含量粒径分布 也基本可以认为是无组织排放源的烟尘中铅的粒径 分布。 为了解铅冶炼企业烟尘中铅排放对周边环境空 气质量的影响情况,我们选择了云南和湖南两地区 域较独立、外界干扰小、具有一定代表性的铅冶炼企 业 企业C 、D ,于2 0 1 2 年对其周边环境空气中铅在 T S P 、P M 。。、P M 。.。中的浓度进行了监测,并进行了 铅在颗粒物种粒径分布规律研究,结果见表7 。 表7C 企业和D 企业周边环境空气中铅在颗粒物中粒径分布 T a b l e7L e a dd i s t r i b u t i o ni nd i f f e r e n tp a r t i c l es i z ei ne n v i r o n m e n ts u r r o u n d i n ge n t e r p r i s e sCa n dD 万方数据 2 0 1 6 年第1 0 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 9 表7 结果表明,虽然C 、D 两企业所处地理位置 不同,但其周边环境空气中P M 。。、P M 撕在T S P 中 的比例基本相同,P M 。。分别占5 8 %和5 9 %,P M 拼 分别占2 9 %和4 4 %;铅在P M ,。中占T S P 的比例相 同,均为6 4 %;铅在P M .。中的比例基本相同,分别 占P M 。。的7 0 .3 %和7 8 .1 %,平均7 4 .2 %,占T S P 的4 5 %和5 0 %,平均4 7 .5 %。 因此可以说明,企业无组织排放面源中的铅均 以细颗粒为主,主要分布在其所排的P M ,。中,以 P M 。为主,更容易传播,更难以沉降,容易对人体健 康产生危害n2 | 。为此,需加快研究有效减少企业颗 粒物及P M .。排放量的烟尘净化技术,加强对有组 织及无组织排放源的控制,确保铅排放浓度长期稳 定达标,减少铅对环境的影响;铅冶炼企业需按相关 规定设置严格的环境防护距离,预防减轻对企业周 边环境及人群的不利影响。 3结论 1 铅冶炼企业排放烟尘中的重金属污染物主要 包括铅、锌、铬、镉、砷、汞等,其中以铅为主,约占烟 尘中重金属量的5 0 %。 2 无论有组织排放源还是无组织排放源,其铅 主要分布在细颗粒物中,P M .。中的铅含量约占 P M 。。中铅含量的7 0 %以上。 参考文献 [ 1 ] 王成彦,郜伟,尹飞,等.铅冶炼技术现状及我国第一台 铅闪速熔炼炉试产情况U 1 .有色金属 冶炼部分 ,2 0 1 0 1 9 1 3 . I - 8 贾小梅,舒艳,何磊,等.铅冶炼企业重金属污染物粒径 分布特征研究[ J ] .有色金属 冶炼部分 ,2 0 1 5 1 1 6 4 6 8 . [ 3 ] 王成彦,郜伟,尹飞.国内外铅冶炼技术现状及发展趋势 [ J ] .有色金属 冶炼部分 ,2 0 1 2 4 15 . [ 4 ] 屈小梭,梁兴印,秦飞,等.铅锌冶炼过程产生废气节点 危害性分析[ J ] .有色金属 冶炼部分 ,2 0 1 4 1 2 4 5 4 9 . [ 5 ] 刘大钧,李时蓓,李飒,等.铅锌冶炼行业铅尘污染防治 [ J ] .环境保护,2 0 1 0 2 4 4 2 4 4 . [ 6 ] 李卫锋,张晓国,郭学益,等.我国铅冶炼的技术现状及 进展I - J ] .中国有色冶金,2 0 1 0 ,3 9 2 2 9 3 3 . [ 7 ] 环境保护部.H J /T3 7 3 2 0 0 7 .固定污染源监测质量保 证与质量控制技术规范 试行 [ S ] .2 0 0 7 . [ 8 ] Y A OX ,L A UAPS ,F A N GM ,e ta 1 .S i z ed i s t r i b u t i o n s a n df o r m a t i o no fi o n i cs p e c i e si na t m o s p h e r i cp a r t i c u l a t e p o l l u t a n t s i nB e i j i n g ,C h i n a 1 一i n o r g a n i ci o n s [ J ] . A t m o s p h e r i cE n v i r o n m e n t ,2 0 0 3 ,3 7 2 9 9 1 3 0 0 0 . [ 9 ] T U C K E RWG .A no v e r v i e w o fP M 25sourcesa n d c o n t r o ls t r a t e g i e s [ J 2 .F u e lP r o c e s s i n gT e c h n o l o g y ,2 0 0 0 , 6 5 - 6 6 3 7 9 - 3 9 2 . r 1 0 ] S L O S SLL ,S M I T H IM .P M l oa n dP M 2s a n i n t e r n a t i o n a lp e r s p e c t i v e [ J ] . F u e l P r o c e s s i n g T e c h n o l o g y ,2 0 0 0 ,6 5 6 6 1 2 7 1 4 1 . [ 1 1 ] 黄维,连兵,常沁春,等.某铅冶炼厂周围环境铅污染调 查E J ] .环境与健康杂志,2 0 0 7 ,2 4 4 2 3 4 2 3 7 . [ 1 2 ] O B E R D O R S T E RG ,O B E R D O R S T E RE .N a n o t o x i c o l o g y a ne m e r g i n gd i s c i p l i n ee v o l v i n gf r o ms t u d i e so fu h r a f i n e p a r t i c l e s [ J ] .E n v i r o n .H e a l t hP e r s p .,2 0 0 5 ,1 1 3 7 8 2 3 8 3 9 . 有色金属 冶炼部分 订阅及开通网上投稿启事 本刊2 0 17 年定价每册15 元,全年1 8 0 元,邮发代号2 - - 4 6 4 ,欢迎新老读者继 续订阅本刊 本刊网站已经开通,在线投稿系统也同时投人使用,请广大作者登录网站在 线投稿,网址h t t p //y s y l .b g r i m m .c n 。 万方数据