鋼鐵行業(yè)持久性有機(jī)污染物的生成與控制研究

劉艷芹

摘 要：鋼鐵行業(yè)主要從事金屬冶煉和金屬加工工作，屬于工業(yè)生產(chǎn)內(nèi)容，但是在礦物原料采集、煅燒和焦化中會(huì)產(chǎn)生持久性的有機(jī)污染物，對(duì)人的身體健康和生態(tài)環(huán)境等均會(huì)產(chǎn)生不利影響。本篇文章在此基礎(chǔ)上，主要對(duì)鋼鐵行業(yè)持久性有機(jī)污染物的生成與控制進(jìn)行研究與分析。

關(guān)鍵詞：鋼鐵行業(yè)；持久性；有機(jī)污染物；生成；控制；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.051

鋼鐵行業(yè)是我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)類型之一，包括煉鐵業(yè)、鋼加工業(yè)、鋼絲制品業(yè)和鋼選業(yè)等，煉鋼原材料主要為石灰石、白云石、耐火黏土和鐵礦石等。鋼鐵冶煉、燒結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的持久性有機(jī)污染物具有遠(yuǎn)距離遷移、高毒、持久和生物積累性的特點(diǎn)，對(duì)人類生存、發(fā)展危害極大，需要采取必要手段有效控制污染物的生成，做好污染排放處理[1]。

1 持久性有機(jī)污染物的特性和危害

持久性有機(jī)污染物是一種對(duì)環(huán)境和人體具有嚴(yán)重危害性的化學(xué)物質(zhì)，一般由人工合成加工形成，在環(huán)境中具有持久存在性，并且能夠通過(guò)食物鏈積累最終到達(dá)人體，放大毒性，其中毒性放大最大倍數(shù)可達(dá)七萬(wàn)多倍。持久性有機(jī)污染物半衰期長(zhǎng)，通過(guò)水、生物體或大氣等不同環(huán)境介質(zhì)寄存，毒性揮發(fā)、殘留時(shí)間長(zhǎng)。

持久性有機(jī)污染物也稱為POPs，這種物質(zhì)毒性極高，即便是低濃度狀態(tài)也能對(duì)人體產(chǎn)生嚴(yán)重危害，其中二噁英類物質(zhì)毒性超過(guò)氰化鉀一千余倍，這種物質(zhì)生物放大效應(yīng)突出，在食物鏈積累、聚積過(guò)程中，物質(zhì)濃度升高、毒性增加。持久性有機(jī)污染物以二噁英類為代表，氣相性半衰期在8至400天，水相性半衰期可達(dá)166天至2119年，更可以在沉積物或土壤中留存17至273年，這主要是因?yàn)槲镔|(zhì)化學(xué)分解和抗光解性性，同時(shí)生物降解性明顯。持久性有機(jī)污染物憎水性和親油性較高，既可以通過(guò)食物鏈集聚在人體內(nèi)，又可以利用活體生物脂肪組織積累，集聚性強(qiáng)。這種毒性物質(zhì)流動(dòng)性大，通過(guò)水或風(fēng)等物質(zhì)可以傳播到較遠(yuǎn)距離。POPs物質(zhì)附著在大氣顆粒物上，或者直接以蒸汽形式從土壤和水體進(jìn)入大氣環(huán)境，在遠(yuǎn)距離遷移過(guò)程中均不會(huì)被全部降解。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，持久性有機(jī)污染物更偏好寄存在溫度較低環(huán)境，因而會(huì)從溫暖地區(qū)遷移到寒冷地區(qū)。同時(shí)這種物質(zhì)具有半揮發(fā)性，常溫狀態(tài)下進(jìn)入大氣層，但不會(huì)永久停留，會(huì)在特定條件下沉降后揮發(fā)，這種揮發(fā)、沉降多次重復(fù)后就會(huì)將POPs擴(kuò)散到地球各處，擴(kuò)大污染范圍。

持久性有機(jī)污染物收放性和蓄積性強(qiáng)，主要化學(xué)元素有氯，化合物整體物質(zhì)特性穩(wěn)定，在外界環(huán)境留存久，進(jìn)入人體后具有強(qiáng)致癌性，影響人體骨骼發(fā)育，導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)紊亂，人體代謝補(bǔ)償后，內(nèi)分泌系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)也會(huì)遭到嚴(yán)重危害。鑒于持久性有機(jī)污染物的高毒、高擴(kuò)散性，國(guó)際社會(huì)組織簽訂《斯德哥爾摩公約》，約定減排義務(wù)、落實(shí)公約，保護(hù)人類免受POPs物質(zhì)危害，促進(jìn)人類社會(huì)健康持續(xù)可發(fā)展[2]。

2 鋼鐵行業(yè)持久性有機(jī)污染物的生成與控制

（1）焦化產(chǎn)生。鋼體企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中一般需要將煤礦料放入焦?fàn)t，以高溫干餾的形式進(jìn)行焦化處理，焦?fàn)t溫度在沒(méi)有空氣的情況下加熱可達(dá)一千攝氏度，干餾后的煤經(jīng)冷卻運(yùn)出形成焦炭。在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生二噁英類物質(zhì)，二噁英污染物由煤炭中的含氯化合物和氯元素分解形成，之后隨煤氣進(jìn)入水體或大氣。鋼鐵生產(chǎn)焦化使用的煉焦?fàn)t密封性不足，焦?fàn)t煤氣在煤炭干餾中直接溢出產(chǎn)生嚴(yán)重的二噁英污染。焦炭冷卻中冷水潑澆，氯離子反應(yīng)也為有機(jī)污染物形成提供條件。要從源頭減少和控制有機(jī)污染物的產(chǎn)生，需要重點(diǎn)篩選原材料，選用銅、氯元素含量較少材料，也可以通過(guò)高溫?zé)崽幚砘蛳礈焯幚?，減少材料銅、氯含量，使其在焦化處理中揮發(fā)出的有機(jī)元素、金屬元素成分降低，抑制二噁英物質(zhì)產(chǎn)生。

（2）燒結(jié)產(chǎn)生。鋼鐵企業(yè)煉鋼制鋼過(guò)程中將不同配料按照比例調(diào)配混合后，加入燒結(jié)機(jī)布料器中進(jìn)行一到兩次的燒結(jié)處理，臺(tái)車運(yùn)輸后到達(dá)煤氣點(diǎn)火車，點(diǎn)燃后推行，臺(tái)車完成燒結(jié)進(jìn)行冷卻處理，利用翻車機(jī)和破碎機(jī)完成破碎操作，最后利用皮帶和雙層篩，選出品質(zhì)高的合格產(chǎn)品。對(duì)于品質(zhì)較次的不合格產(chǎn)品重新進(jìn)入循環(huán)燒結(jié)環(huán)節(jié)。燒結(jié)是鋼鐵生產(chǎn)重要環(huán)節(jié)之一。鐵礦石粉燃燒和熔化后，碳有機(jī)物和氯物質(zhì)在催化劑作用下，由于溫度剖面適宜產(chǎn)生有機(jī)污染物二噁英。持久性有機(jī)污染物二噁英物質(zhì)含量由氯元素含量決定，碳燒結(jié)中，可以選擇純度較高的鐵礦石，燒結(jié)料層的條件也要改善，減少氯化氫氣體產(chǎn)生，抑制飛灰生成，減少前驅(qū)化合物。在碳燒結(jié)床上添加尿素等固態(tài)抑制劑也可以降低二噁英濃度。

（3）冶煉產(chǎn)生。鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中使用電弧爐較廣泛，因?yàn)槭┕て诙?、使用成本低。電弧爐在高壓狀態(tài)下利用廢鐵和人造石墨電極通過(guò)電流高溫電弧將廢鐵熔化，完成鋼鐵冶煉。冶煉鋼鐵時(shí)一般也會(huì)增加填入助熔劑提高熔化效率，但是助熔劑屬于合金劑，金屬雜質(zhì)較多，經(jīng)催化易產(chǎn)生二噁英。電弧爐生成鋼和碳鋼的原材料是廢鋼廢鐵，其中塑料、油脂等有機(jī)物含量高，含氯成分多，預(yù)熱、冶煉中也會(huì)產(chǎn)生二噁英。利用電弧爐冶煉鋼鐵，應(yīng)當(dāng)減少使用油漆、塑料、涂料和殘油含量高的廢鐵廢鋼，控制電弧爐內(nèi)氯元素和有機(jī)物的總量。電弧爐使用中，一般不建議采用連續(xù)緩慢加料和廢鋼預(yù)熱的方法，熔煉工藝需要根據(jù)鋼鐵原材料的性質(zhì)分析判斷后有針對(duì)性的選擇[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

鋼鐵企業(yè)在鋼材生產(chǎn)制造過(guò)程中，不僅要提高產(chǎn)量、增加效益，同時(shí)還要積極進(jìn)行工藝改良和設(shè)備更新，促進(jìn)清潔生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)。對(duì)于煉鋼制鋼過(guò)程中產(chǎn)生的持久性有機(jī)污染物，需要結(jié)合現(xiàn)代科科學(xué)技術(shù)與環(huán)境治理手段，抑制二噁英等有毒物質(zhì)的產(chǎn)生，保證工業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境治理相結(jié)合。

參考文獻(xiàn)：

[1]張藝伯，朱榮，岳昌盛，孫軼斐，楊景玲，張亞迪.燒結(jié)過(guò)程持久性有機(jī)污染物生成機(jī)理研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2016（09）：2952-2959.

[2]董文平，矯桂麗，喬光明，楊傳璽，王煒亮.鋼鐵行業(yè)持久性有機(jī)污染物的生成與控制研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2014（01）：30-35.

[3]劉國(guó)瑞，鄭明輝.非故意產(chǎn)生的持久性有機(jī)污染物的生成和排放研究進(jìn)展[J].中國(guó)科學(xué)：化學(xué)，2013（03）：265-278.