铅冶炼过程汞流向分布及产排情况分析.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 5 年第7 期 d o i l O .3 9 6 9 /J .i s s n .1 0 0 7 - 7 5 4 5 .2 0 1 5 .0 7 .0 1 6 铅冶炼过程汞流向分布及产排情况分析 林星杰,苗雨,刘楠楠 北京矿冶研究总院,北京1 0 0 1 6 0 摘要铅冶炼过程汞污染来源于铅精矿伴生,目前冶炼过程产生的汞污染物并没有得到有效回收利用。 分析了铅冶炼行业汞污染来源和流向分布,并构建了铅冶炼行业废气中汞产排污系数体系,为我国铅冶 炼行业汞污染防治提供技术支撑。 关键词铅冶炼;汞污染;流向分布;产排污系数 中图分类号T F 8 1 2 文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 5 0 7 0 0 6 0 0 3 A n a l y s i so nF l o wD i s t r i b u t i o n ,G e n e r a t i o na n dD i s c h a r g eC o e f f i c i e n t o fM e r c u r yi nL e a dS m e l t i n g L I NX i n g j i e ,M I A OY u ,L I UN a n n a n B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ,B e i j i n g1 0 0 1 6 0 ,C h i n a A b s t r a c t M e r c u r yp o l l u t i o ni n l e a ds m e l t i n g p r o c e s sc o m e sf r o mm e r c u r ye l e m e n t sa s s o c i a t e di nl e a d c o n c e n t r a t e s .T h o s em e r c u r ye l e m e n t sh a v en o tb e e ne f f e c t i v e l yr e c y c l e dS Of a r .T h es o u r c e so fm e r c u r y p o l l u t i o na n df l o wd i s t r i b u t i o ni nl e a ds m e l t i n g i n d u s t r yw e r ea n a l y z e d .G e n e r a t i o na n dd i s c h a r g e c o e f f i c i e n ts y s t e mo fm e r c u r yi nw a s t eg a si nl e a ds m e l t i n gi n d u s t r yw a se s t a b l i s h e dt op r o v i d et e c h n i c a l s u p p o r tf o rm e r c u r yp o l l u t i o np r e v e n t i o ni nC h i n a sl e a ds m e l t i n gi n d u s t r y . K e yw o r d s l e a ds m e l t i n g ;m e r c u r yp o l l u t i o n ;f l o wd i s t r i b u t i o n ;g e n e r a t i o na n dd i s c h a r g ec o e f f i c i e n t 我国汞排放主要来源于有色金属冶炼和燃煤。 在非燃煤大气汞排放中,8 4 %来自有色金属冶炼,其 中锌冶炼、铅冶炼、铜冶炼和黄金冶炼分别占总排放 量的5 1 %、1 8 %、4 %和1 1 %[ 1 ] 。对铅冶炼行业来 说,汞是铅精矿中的伴生元素,目前冶炼过程产生的 汞污染物并没有得到有效回收利用,部分汞会进入 硫酸产品中,其余的汞随废渣、废气、废水进入周边 环境,对当地生态环境造成一定程度的影响。因此, 掌握铅冶炼过程中汞的流向分布及产排情况对于铅 冶炼行业汞污染防治具有重要的指导作用。 1铅冶炼行业现状 近年来,我国铅冶炼工业得到了长足的发展,我 收稿日期2 0 1 5 - 0 1 1 4 基金项目北京市科技新星计划项目 x x 2 0 1 4 8 0 8 0 作者简介林星杰 1 9 8 0 一 ,男,福建人,硕士,高级工程师 国成为全球最大的精铅生产国和仅次于美国的第二 大精铅消费国。2 0 1 3 年全国精铅产量4 4 7 .5 万t , 其中矿产铅3 2 8 .1 万t ,再生铅1 1 9 .4 万t 。我国精 铅生产主要分布在资源禀赋比较好的湖南省、云南 省、以及大量利用进口原料的河南省和大量生产再 生铅的湖北省等。2 0 1 3 年,以上四个省精铅产量占 当年全国精铅总产量的7 8 .7 %。河南、湖南、云南、 湖北的精铅产量分别为1 5 3 .1 万t 、1 1 5 。7 万t 、4 9 。8 万t 和3 3 .8 万t 。 当前,我国铅冶炼采用传统工艺的比重已大幅 减少,采用传统工艺的企业中除个别企业采用烧结 机外,其余多采用烧结锅或烧结盘。近年来投产或 即将建设的铅冶炼厂多采用我国自主研发的富氧底 万方数据 2 0 1 5 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 吹一鼓风炉还原熔炼工艺或富氧底吹液态高铅渣 还原工艺。 我国自主开发的氧气底吹一鼓风炉还原炼铅的 S K S 工艺近年来在国内得到了迅速发展,至2 0 1 4 年,建成投产或正在建设的富氧熔炼铅冶炼生产线 已超过3 5 条,产能超过3 6 0 万t 。 2 铅冶炼行业汞污染来源 汞是在常温下唯一以液态存在的金属,铅冶炼 过程汞来源于铅精矿自身伴生,精矿中汞含量有较 宽的变化范围,且含量取决于矿石种类和矿石的形 成口] ,2 0 1 0 年国内铅冶炼厂使用的铅精矿中汞含量 最高达6 2 .2 1g /t ,部分地区使用的铅精矿含汞量见 表1 [ 3 ] ,由此估算2 0 1 0 年中国原生铅冶炼因使用精 矿而输入的汞总量约5 2t 。 表12 0 1 0 年国内矿山和冶炼的铅精矿中汞含量 T a b l e1 M e r c u r yc o n t e n ti nl e a dc o n c e n t r a t e s i nC h i n ai n2 0 1 0 / g t _ 1 地区矿山精矿冶炼精矿 地区 矿山精矿冶炼精矿 安徽 1 4 .6 65 .1 3江西1 9 .5 12 2 .0 6 重庆 1 1 4 .9 1 吉林 5 5 .5 8 福建 1 2 .6 3 辽宁 6 1 .0 44 2 .4 7 甘肃 l o .7 71 0 .7 7 宁夏0 .6 6 2 .2 1 广东 4 3 .7 53 9 .9 1 青海 4 5 .1 40 .6 0 广西 1 0 .1 36 .9 2 陕西 4 .9 24 5 .2 6 贵州 2 5 .6 7 山西 5 2 .1 7 河北 2 .2 5 四J 1 f 2 6 .4 6 河南 6 .8 61 9 .7 8 西藏0 .0 2 湖北 1 .3 1 云南 2 1 .5 415 .2 l 湖南 6 2 .2 11 4 .3 3浙江2 0 .9 6 内蒙古 1 8 .6 16 2 .2 1全国1 0 .2 92 0 .0 3 铅精矿 1 0 0 % 还原炉渣粗铅 污酸 丁一丁丁 酸泥 3 4 %t 2 % 4 %l 3 % 3 3 % l 污水处理渣 1 6 % 图1 铅冶炼汞元素流向图 F i g .1 F l o wd i s t r i b u t i o no fm e r c u r yi n l e a ds m e l t i n gi n d u s t r y 仍有少量汞伴随着烟气和无组织排放等排出,大约 占总汞排放量的3 %。 目前大部分铅冶炼企业污酸处理和酸性废水处 理工艺仍为传统的石灰中和法,即在污酸和酸性废 水中加入大量石灰进行中和,使废水中金属离子以 氢氧化物沉淀形式与水分离,从而使废水达到排放 标准要求。但是,该方法会产生大量的污水处理渣, 这将大大稀释渣中汞的浓度,增加汞回收的难度。 同时,产生的污酸处理渣为危险废物,增加了企业后 续处理的难度。此外,部分硫酸产品会卖给化肥厂 作为生产肥料的原材料,而硫酸中的汞会因此进入 土壤,最终进入农作物,危害人体健康,因此其中的 汞浓度也不容忽视。 3铅冶炼过程汞流向分布 4 铅冶炼过程汞排放情况分析 由于铅熔炼炉温度一般在10 0 0 ℃左右,在此 高温下,铅精矿中的H g S 键断裂,精矿中的汞大 多以气态汞的形式释放到了烟气中。进入熔炼烟气 中的汞在后续的烟气处理过程又会进入到烟尘、污 酸和硫酸等介质中。以某铅冶炼企业为例,该厂冶 炼过程中汞的流向见图1 。 由图1 可看出,该企业绝大部分的汞由烟气制 酸过程中产生的酸泥、污酸处理渣和污水处理渣排 出,进入以上三种固体废物中汞量占到了总汞排放 量的8 3 %;进入硫酸产品中汞量占总汞排放量的 5 %;进人次氧化锌和水淬渣中汞量占总汞排放量的 6 %;进入阳极泥中汞量占总汞排放量的3 %;其余 王书肖等n 1 的研究表明,2 0 0 3 年中国非燃煤大 气汞排放量为3 9 3t ,H g o 、H g 抖、H g ”在中国非燃煤 大气汞排放中所占比例分别为7 7 %、1 8 %、5 %。 2 0 0 3 年中国有色金属冶炼行业大气汞排放量为 3 3 2 .1 8t ,其中铅冶炼行业排放量为7 0 .6 5t ,H g o 、 H 9 2 、H g 一排放量分别为5 6 .5 2 、1 0 .6 0 、3 .5 3t 。 W a n g 等n 。5 1 的研究表明,铅冶炼行业汞排放系 数为4 3 .6g /t ,但该值被证明过高估计了汞的排放 系数,因为没有考虑大气污染控制措施去除汞的协 同效应。P a c y n a 等[ 6 3 得出的铅冶炼行业汞排放形 态分布因子为H g o0 .8 0 、H 9 2 十0 .1 5 、H 9 90 .0 5 。 2 0 1 0 年,我国铅冶炼行业废气中汞的排放量∞j 绯是 甲一 罴 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 .c n 2 0 1 5 年第7 期 为3 0 .6 2 9 .1t ,主要来自河南、湖南、云南、内蒙古, 这四个省区铅冶炼废气中汞排放总量占到全国的 8 9 .6 %。湖南和河南汞排放量大的最主要原因是精 矿消耗量巨大,大约占全国消耗量的6 0 %。内蒙古 由于消耗的精矿中汞含量较高造成汞排放量较大,而 汞去除率低导致云南铅冶炼行业汞排放量较大。 5 铅冶炼行业废气中汞产排污系数 核算 本次研究选取湖南、云南、广西、广东、河南等省 区的相关铅冶炼企业,收集上述企业的有关资料和 历史数据,并选取有代表性、有条件的企业进行现场 实测。对于没有现场实测条件的企业,在调研同时 采集了企业生产现场各收尘器所收的烟尘样品进行 分析。所收集的历史资料和历史数据包括企业的环 境影响报告书、清洁生产审核报告书、企业委托监测 报告、企业项目三同时验收监测报告、部分企业在线 监测数据、地方环保监测站监督性监测报告、部分企 业的自测数据等。 将历史监测数据和现场监测数据进行整理、分 析,确认本次核算所采用的基础数据,并根据数据质 量等因素确定各种数据在个体产排污系数计算过程 中所占权重。 由于当前中国对大气中的汞污染物取样方法没 有统一的规定,有相当一部分企业废气中的汞排放 仍以滤筒收集的粉尘进行分析,采用的分析方法为 冷原子吸收分光光度法 试行 ,这样造成实际监 测结果存在一定程度的偏小现象。核算出的汞的产 排污系数见表2 。 表2 铅冶炼行业汞的产排污系数 T a b l e2G e n e r a t i o na n dd i s c h a r g ec o e f f i c i e n to fm e r c u r yi nl e a ds m e l t i n gi n d u s t r y 6 结论与建议 1 优化对含汞废物的管理 含汞废物处理处置技术和管理模式的优化要将 生命周期管理作为含汞废物管理的基本因素,并将 全过程管理理念纳入到含汞废物处置技术的应用过 程,切实解决含汞废物处置中的感染性控制和污染 控制问题,并将其纳人含汞废物管理和处置实践。 2 加强汞污染控制技术的研究 通过研发开发出投资低、经济高效的排放控制 技术,提升企业汞污染控制的积极性。应充分结合 含汞废物的特性和地方的特点,围绕可行技术和环 境实践的要求,选择切实可行的处理处置技术,用于 解决区域性的含汞废物管理和处置问题。 3 完善技术应用管理体系建设 现行环境质量标准中汞污染控制指标较少,累 积效应考虑不足,在排放标准方面,汞污染排放标准 与国际标准相比略为宽松。有必要尽快制定行业的 汞排放控制技术政策和经济政策,结合经济发展目 标及排放控制技术发展状况,对现有和未来可能的 汞排放控制技术和汞资源回收方案的经济成本及其 减排效果进行分析和筛选,形成技术方案库。 参考文献 [ 1 ] 王书肖,刘敏,蒋靖坤,等.中国非燃煤大气汞排放量估 算[ J ] .环境科学,2 0 0 6 ,2 7 1 2 2 4 0 1 2 4 0 6 . [ 2 ] Y i nR u n - s h e n g ,F e n gX i n - b i n ,I AZ h o n g g e n ,e ta 1 .M e t a l l u r g ya n de n v i r o n m e n t a li m p a c to fH gi nZ nd e p o s i t si n C h i n a [ J ] 。A p p l .G e o c h e m .,2 0 1 2 ,2 7 1 5 1 1 6 0 。 [ 3 ] W uQR ,W a n gSX ,Z h a n gL ,e ta 1 .U p d a t eo fm e r c u r y e m i s s i o n sf r o mC h i n a ’Sp r i m a r yz i n c ,l e a da n dc o p p e r s m e l t e r s ,2 0 0 0 2 0 1 0 [ J ] .A t m o s .C h e m .P h y s ., 2 0 1 2 ,1 2 1 1 1 5 3 1 1 1 6 3 . [ 4 ] W a n gSX ,S o n gJx ,“GH ,e ta 1 .E s t i m a t i n gm e r c u r ye m i s s i o n sf r o maZ i n cs m e l t e ri nr e l a t i o nt OC h i n a ’Sm e r c u r y c o n t r o lp o l i c e s [ J ] .E n v i r 0 I LP o l l u t .,2 0 1 0 ,1 5 8 3 3 4 7 - 3 3 5 3 . [ 5 3F e n gX i n - b i n ,S t r e e t sD a v i d ,H a oJ b m i n g ,e ta 1 .M e r c u r y e m i s s i o n sf r o mi n d u s t r i a ls o u r c e si nC h i n a D ] .S p r i n g e r , N e wY o r k ,U S A ,2 0 0 9 6 7 7 9 . [ 6 3P a e y n aEG ,P a e y n aJM .G l o b a le m i s s i o no fm e r c u r y f r o ma n t h r o p o g e n i cs o u r c e si n1 9 9 5 [ J ] .W a t e r ,A i r & S o i lP o l l u t .,2 0 0 2 ,1 3 7 1 4 9 1 6 5 . 万方数据