冶金百科 | 有色冶金气态污染物排放情况

2023-06-19 14:44:11 来源：中冶有色技术网

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简介：在铝工业中，氧化铝厂废气和烟尘主要来自熟料窑、焙烧窑等。此外，物料破碎、筛分、运输等过程也产生大量的粉尘，包括矿石粉、熟料粉、氧化铝粉、碱粉、煤粉和煤粉灰。电解铝厂主要的大气污染物是氟化物，其次是氧化铝卸料、输送过程中产生的各类粉尘。在金属镁生产过程中，硅热法镁厂生产的主要污染源是白云石煅烧回转窑，主要污染物是破碎、筛分、输送等过程产生的粉尘及煅烧、还原等过程燃料燃烧产生的SO。电解法生产过程中会产生有毒的氯气。

气态污染物排放情况

有色金属工业废气排放情况

在铝工业中，氧化铝厂废气和烟尘主要来自熟料窑、焙烧窑等。此外，物料破碎、筛分、运输等过程也产生大量的粉尘，包括矿石粉、熟料粉、氧化铝粉、碱粉、煤粉和煤粉灰。电解铝厂主要的大气污染物是氟化物，其次是氧化铝卸料、输送过程中产生的各类粉尘。在金属镁生产过程中，硅热法镁厂生产的主要污染源是白云石煅烧回转窑，主要污染物是破碎、筛分、输送等过程产生的粉尘及煅烧、还原等过程燃料燃烧产生的SO。电解法生产过程中会产生有毒的氯气。

自然界中重有色金属矿主要以硫化物状态存在，所以在重有色金属冶炼过程中均产生大量含SO的废气，在熔剂和燃料的破碎、筛分、物料运输等机械过程中还将产生大量的粉尘。在燃烧、高温熔融和化学反应等过程，将产生含有一些有毒有害金属(如铅、锌、铬、砷及汞等)的氧化物和未完全燃烧的细颗粒的烟气。

铝冶炼烟气

氧化铝的生产方法有拜耳法、烧结法和联合法。其中拜耳法工艺最简单、能耗低、大气污染排放量小，是氧化铝生产的最佳工艺，目前国际上90%以上的氧化铝是采用拜耳法生产的，但是该方法只适用于处理铝硅比8.0以上的铝矿石。由于我国铝矿石铝硅比相对较低(80%以上铝土矿铝硅比为4~8)以及技术水平的限制，我国氧化铝生产除了采用纯拜耳法，还有联合法、烧结法、石灰拜耳法和选矿拜耳法。氧化铝产生的主要大气污染物是颗粒物和SO，烧结法和联合法工艺的主要大气污染源是熟料烧成窑，其次是氢氧化铝焙烧炉，拜耳法没有熟料烧成窑，氢氧化铝焙烧炉是主要污染源。

金属铝生产采用的是冰晶石-氧化铝熔盐电解法，是目前生产金属铝的唯一方法。以冰晶石作为熔剂，氧化铝作为熔质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950~970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应。电解铝工业对环境影响较大，属于高耗能、高污染行业，是铝厂主要的大气污染源。电解铝生产中排出的废气有CO、以HF气体为主的气-固氟化物、粉尘、沥青烟(自焙槽)及SO等。每生产1t铝，从电解槽排出含氟烟气为15~25万m³，产生大气污染物0.387t。据美国统计，在排出氟化物的各工业部门中，电解铝占15.6%。我国铝工业大气污染物排放状况见表6-12。

含氟气体：工业生产排放的氟化物以氟化氢数量最多、毒性最大;四氟化硅的毒性与氟化氢相近。据美国统计，在排出氟化物的各工业部门中，电解铝占15.6%。

沥青烟：冶金行业沥青烟来自碳素行业焙烧炉和浸渍工序以及炼铝业焙烧炉。沥青主要是由碳、氢、氧、硫和氮等5个元素所组成，而沥青烟是沥青热解而散发出来的。一般情况下，沥青烟主要表现为沥青蒸气，其凝结点高达200℃，显著特点是易黏附、高温时电阻大，在250℃以上易燃爆。沥青烟由液态烃类颗粒物和气态烃类衍生物组成，所含多环芳烃【苯并(a)芘对人体危害很大。在沥青烟气的收集、输送及消烟过程中极易黏着在管道及设备表面上形成液态至固态沥青，凝结后的沥青很难除掉，往往造成管道堵塞，设备破坏，使系统无法正常运行。

沥青烟成分相当复杂：①沥青烟的组分与沥青相近，一般含有2.61%~40.7%的游离碳，其余就是多环芳烃(PAH)及少量的氧、氮、硫的杂环化合物等。②作为一个成分复杂的污染体系，沥青烟主要的产生源煤沥青就是由数以千计的复杂化合物组成的混合物。③气-质联机分析表明，沥青烟污染物含有成分达196种，其中含量较高并被确认的有81种，主要是芴、范、菲、蒽、咔唑、萘、荧蒽、芘、呋喃、噻吩、茚、联苯及上述物质的衍生物。沥青烟的成分只有定性分析结果，还没有成分比例分布的定量分析数据。沥青烟中不同污染物在同一温度处于不同的相态，同时具有气相(有机蒸气)、液相(中沸点凝聚化合物)、固相(高熔点高分子聚合物)。

铜冶炼烟气

当前，全球矿铜产量的75%~80%来自以硫化物形态存在的硫化铜矿，采用火法冶炼工艺提炼铜。主要过程：经开采、浮选后获得铜精矿，然后经造锍熔炼获得铜锍，经吹炼产出粗铜，再经过火法精炼、电解精炼后得到99.95%以上的电解铜。造锍熔炼的传统方法有鼓风炉熔炼、反射炉熔炼和电炉熔炼。新的强化熔炼有闪速熔炼和熔池熔炼两大类，其中闪速熔炼包括奥托昆普型闪速熔炼和加拿大国际镍公司闪速熔炼等，熔池熔炼包括诺兰达法、特尼恩特法、三菱法、艾萨法、澳斯麦特法、瓦纽科夫法和白银法等。强化熔炼技术可以提高金属和硫的回收率，减少环境污染，特别是SO污染可以得到有效控制。铜锍吹炼方法有传统的卧式转炉、连续吹炼炉、虹吸式转炉。近年来，吹炼技术又有创新，如ISA吹炼炉、三菱吹炼炉和闪速吹炼炉等。

铜火法冶炼生产过程中，产生了大量有害冶炼废气：①备料废气：原料的运输、贮存、配料、干燥等工序中产生的工业粉尘;②熔炼、吹炼烟气：采用不同熔炼工艺，所产生的烟气SO和烟尘浓度不同，如闪速熔炼、熔池熔炼等富氧强化熔炼炉所排出烟气中SO≥8%，可用于制酸。敞开鼓风炉和反射炉的烟气含SO，≤3.5%，不能回收制硫酸，烟气治理困难。各种熔炼炉产生烟气的SO浓度和烟尘含量见表6-13和表6-14。③硫酸尾气：熔炼烟气与转炉烟气除尘后，进入制酸系统回收SO，制取硫酸;制酸后排放的硫酸尾气含有残留的SO和硫酸雾;④阳极炉烟气：主要污染物为烟尘和SO，而且SO浓度较低，不能用于制硫酸。此外，还有熔炼车间环保通风烟气(含烟尘和低浓度SO，)和电解车间含硫酸雾的废气。

铅冶炼烟气

采用不同铅冶炼方法，所产生的烟气性质也会有所差异：①烟气SO浓度不同，见表6-15，基夫塞特炉、QSL法、卡尔多炉等直接炼铅工艺产生的SO浓度高，传统烧结—鼓风炉产生的SO浓度低不能用于制酸;②SO产生量不同，采用SKS炼铅法的企业SO产生量在8~10kg/t粗铅左右，采用卡尔多炉法企业SO，排放量约3.32kg/t粗铅，而传统炼铅工艺的SO产生量达到20kg/t粗铅以上;③废气排放量和颗粒物排放量不同，烧结—鼓风炉法每吨铅废气排放量在5~10 万m³之间，而直接炼铅法废气量则较小，有的甚至在1万m³/t铅以内。铅冶炼企业颗粒物排放量一般为1.12~8.26 kg/t 铅。水口山法炼铅吨粗铅颗粒物排放量为1.854kg/t，ISP法进行改造后可达到3.82kg/t，而卡尔多炉颗粒物排放量可达到1kg/t以下。

锌冶炼烟气

锌冶炼有火法和湿法两类，湿法炼锌是当今世界最主要的炼锌方法，主要是“焙烧一浸出工艺”，其产量占世界总锌产量的85%以上。“焙烧一浸出”工艺包括焙烧、浸出、净液、电积、阴极锌熔铸五个工序，主要生产设备有精矿干燥窑、焙烧炉、浸出设备、反射炉或感应电炉、浸出渣挥发窑、烟化炉、多膛焙烧炉等。冶炼过程中产生的废气污染物主要是SO和粉尘。各种锌冶炼炉窑出口烟气SO 浓度和含尘量见表6-16。