重金屬在某鎳冶煉廠廢氣中的排放特點(diǎn)分析

倪煥民

（金川集團(tuán)股份有限公司,甘肅 金川 737100）

由于在重金屬冶煉的過(guò)程中會(huì)有鉛、鎘、汞、鎳等的生成，因此通常把鎳的冶煉過(guò)程歸于重金屬冶煉。

據(jù)研究統(tǒng)計(jì)，探明鎳礦的有19個(gè)省，由此可以看出在我國(guó)，鎳礦儲(chǔ)量分布相對(duì)來(lái)說(shuō)比較廣泛。其中甘肅省的儲(chǔ)量最多（占總儲(chǔ)量的62.2%），其它中西部的省份（如新疆、云南、四川等）約占到總量的34.5%。現(xiàn)有的冶煉工藝中，鎳的來(lái)源主要有硫化鎳礦和氧化鎳礦。其中，硫化鎳礦具有鐵含量低的優(yōu)點(diǎn)，但是礦中所含的鎳、硅和鎂的含量比較高。氧化鎳礦與硫化鎳礦的特點(diǎn)不同，主要是鐵量高，但是鎳、硅和鎂的含量比較低。由于兩種礦的性質(zhì)不同，其冶煉的方式也大不相同。對(duì)于硫化鎳精礦首先需要對(duì)其浮選，再通過(guò)不同的冶煉方式（火法或濕法）得到鎳金屬產(chǎn)品。氧化鎳礦可分為硅鎂鎳礦和紅土鎳礦兩大類(lèi)。氧化鎳礦不僅能夠作為生產(chǎn)鎳鐵合金的原料，同時(shí)又可以直接熔煉。

我國(guó)在精礦處理方面，火法冶煉技術(shù)比較成熟。在幾十年的歷程中，我國(guó)鎳火法冶煉技術(shù)迅速發(fā)展，甚至很多的工藝已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際水平。但是，根據(jù)能源消耗和污染物排放分析，我國(guó)一些鎳冶煉企業(yè)仍采用電爐熔煉和鼓風(fēng)熔煉這些過(guò)程相對(duì)落后，是環(huán)境中重金屬污染的罪魁禍?zhǔn)住０殡S著鎳的冶煉過(guò)程的是大量的污染，最常見(jiàn)的包括水、空氣、固體廢物的污染。其中的任一污染物都會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。同時(shí)，在鎳冶煉過(guò)程中，主要的大氣污染物包括:重金屬、粉塵和二氧化硫。其中重金屬包括銅(Cu)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、鉻(Cr)、鉛(Pb)等。重金屬主要以化合態(tài)的形式存在。在熔煉過(guò)程中，原料經(jīng)過(guò)氧化過(guò)程得到煙塵。在高溫條件下，原料中的鉛、鎘在高溫條件下?lián)]發(fā)，含有重金屬的污染物排放到大氣中，會(huì)導(dǎo)致工作人員中毒，嚴(yán)重影響人民群眾的生命健康。因此，分析和研究鎳冶煉過(guò)程中重金屬的排放特征點(diǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[1-3]。本文通過(guò)對(duì)某鎳冶煉廠的冶煉粉塵分析研究，對(duì)粉塵、煙塵粒度和煙塵的組分分析。通過(guò)分析含重金屬的有組織排放的特點(diǎn)，為鎳冶煉行業(yè)排出的廢氣中含有重金屬污染的控制和管理提供技術(shù)支持。

1 材料及方法

①樣品采集與處理。本文研究中，用四分法取樣，所采集的樣品是冶煉轉(zhuǎn)爐粉塵[4]。在常溫和常壓條件下，將所收集得到的樣品干燥，且密封保存，收集備用。②測(cè)試方法。本研究中，主要通過(guò)對(duì)重金屬粉塵組分、煙塵粒度進(jìn)行分析。采用激光粒度儀進(jìn)行測(cè)定，進(jìn)而對(duì)煙塵的粒度特征分析；用微波消解-ICP法測(cè)定煙塵的組分，對(duì)粉塵組分分析。

2 結(jié)果與討論及存在的問(wèn)題

2.1 粉塵、煙塵粒度特征分析

（1）熔煉粉塵。在收集熔煉粉塵時(shí)用靜電除塵器，且將收集粉塵送入制酸系統(tǒng)中，且對(duì)粒度分析，如下表1所示。由表1可見(jiàn)，0.1μm~1μm粒徑范圍內(nèi)占0%，0μm~10μm區(qū)間的塵埃粒徑為9.85%;粉末低于2.5微米粉塵粒度占1.57%?？梢钥闯?，塵埃中的塵埃顆粒為0.1μm~2.5μm時(shí)容易被肺部所吸收，大概占的比例是1.57%，可吸入顆粒的分布從2.5到10μm在這個(gè)范圍內(nèi)，為8.28%。

表1 熔煉粉塵粒度分布

（2）轉(zhuǎn)爐煙塵。在收集熔煉粉塵時(shí)用靜電除塵器，且將收集粉塵送入制酸系統(tǒng)中，且對(duì)粒度分析，如下表2所示。已知在集塵灰中，0.04%的粒度在0.1-1μm范圍內(nèi)。在0~10μm范圍內(nèi)占14.98%;小于2.5μm占2.38%。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，集塵顆粒（PM2.5）占粉塵的2.34%?？晌腩w粒物（PM10）占15.02%。

表2 轉(zhuǎn)爐煙塵粒度分布

綜上所述，鎳冶煉轉(zhuǎn)爐除塵系統(tǒng)中的粉塵送到系統(tǒng)對(duì)塵粒徑時(shí)，發(fā)現(xiàn)粉塵排放量少。此外，對(duì)于沒(méi)有被收集的灰塵，由于其中含有大量的可吸入顆粒物，因此對(duì)人體有較大的傷害。

2.2 粉塵組分分析

采用微波消解對(duì)本次試驗(yàn)取得的熔煉爐、轉(zhuǎn)爐收塵灰樣品進(jìn)行消解后，消解后樣品采用ICP-OES（等離子耦合發(fā)射光譜儀）對(duì)其重金屬含量進(jìn)行測(cè)定。在微波消解系統(tǒng)中，我們將微波消解裝置的消解時(shí)間設(shè)定為30min，保證消解時(shí)間充足。同時(shí)，沉淀酸體系為HNO3-HCl-HF粉煤灰消解，添加量分別為6、2、6 mL；硝酸-過(guò)氧化氫（9+1mL）酸消解體系除去轉(zhuǎn)化粉塵沉積物。表3通過(guò)對(duì)冶煉粉塵和轉(zhuǎn)爐粉塵成分分析，得到冶煉爐轉(zhuǎn)爐粉塵重金屬含量。

表3 熔煉爐轉(zhuǎn)爐粉塵重金屬元素含量g/g

表3表明，銅的含量高于其他重金屬，其次是鎳的含量。冶煉爐塵中重金屬含量順序從高到低依次為：銅>鎳>鋅>鉛>鉻；而在轉(zhuǎn)爐粉塵中金屬的含量依次是：銅>鎳>鋅>鉛>鉻。在冶煉過(guò)程中，考慮到多種因素，不同的重金屬元素沸點(diǎn)不同，重金屬在轉(zhuǎn)爐粉塵中的分布也有一定的差異?？梢?jiàn)，應(yīng)采用粉煤灰除塵器實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬?gòu)U氣的控制。

重金屬環(huán)境長(zhǎng)期危害人們的身體健康，將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)隱患。但是我國(guó)現(xiàn)有環(huán)境保護(hù)法缺乏環(huán)境污染清除和修復(fù)的規(guī)定。應(yīng)明確受重金屬污染環(huán)境治理修復(fù)責(zé)任，建立和完善受污染環(huán)境的治理與修復(fù)制度，遏制受重金屬環(huán)境污染的蔓延與擴(kuò)散。另外，我國(guó)環(huán)境信息公開(kāi)不足，環(huán)境宣傳不夠，使公眾對(duì)重金屬的存在及其危害缺乏了解而容易輕視，應(yīng)該積極宣傳面對(duì)重金屬?gòu)U氣的保護(hù)，提高自我保護(hù)、自我救助的意識(shí)和能力。國(guó)家應(yīng)該嚴(yán)格把控重金屬污染的范圍，杜絕被重金屬的范圍出現(xiàn)污染程度加劇的后果[5]。

3 結(jié)論

總之，本文從煙塵成分的粒度和組分分析鎳冶煉煙塵的特點(diǎn)。在煙塵污染治理的過(guò)程中，除塵器的一些重金屬?zèng)]有經(jīng)過(guò)凈化系統(tǒng)徹底處理，大量的污染物排放，會(huì)嚴(yán)重影響人體的健康。因此，要提高煙氣系統(tǒng)的效率，便于合理地控制含重金屬粉塵的擴(kuò)散。

[1]何緒文,李靜,王建兵,等.鎳冶煉含重金屬?gòu)U氣排放污染物特征分析[J].環(huán)境工程,2014,32(10):71-75.

[2]徐健淞,林佩靜.鐵山港臨海工業(yè)區(qū)重金屬污染及綜合防治[J].武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào),2013,35(7):21-26.

[3]馮德茂,陳勝利,李娟.金川有色金屬公司鎳電解精煉最新進(jìn)展[J].中國(guó)有色冶金,1999(s1):32-33.

[4]謝飛.工業(yè)廢氣中重金屬含量監(jiān)測(cè)方法研究[J].環(huán)境與生活,2014(12):148-148.

[5]劉建博.某公司鍍鎳線廢水回收利用研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2014,39(5):128-129.