再生金屬冶煉中二惡英污染監(jiān)測與管理的研究

孫軍軍，王 玲，李沐霏，鄭俊鋒，劉標(biāo)偉

（浙江環(huán)境監(jiān)測工程有限公司，浙江 杭州 310012）

在可持續(xù)發(fā)展的背景下，再生金屬冶煉已經(jīng)成為冶煉行業(yè)發(fā)展的新趨勢，它能最大限度地減少資源損耗，并且提升資源利用效率，對于冶煉行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級和效益增長具有積極作用。在實際冶煉生產(chǎn)中，大量產(chǎn)生的二惡英類污染物使企業(yè)周邊的環(huán)境受到較大污染，并對企業(yè)職工的健康產(chǎn)生較大威脅。所以，在金屬冶煉中需要進(jìn)行二惡英類污染物的監(jiān)測和防控管理。

1 二惡英類污染特性及危害

1.1 二惡英類污染的特性

二惡英類物質(zhì)為無色固體、沸點和熔點較高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。當(dāng)加熱到1 000℃時，才會大量分解。二惡英類物質(zhì)對脂類的親和性較好，進(jìn)入生物體后降解速度較慢。隨著脂肪的增加，會對生物體產(chǎn)生較大的毒害作用。二惡英類物質(zhì)能夠長期存在于生物體或者自然界中，其在人體內(nèi)的半衰期為5～12年，在土壤中為9～12年，二惡英類物質(zhì)會對生物體及自然環(huán)境造成持續(xù)性地污染和損害[1]。

1.2 二惡英類污染的危害

二惡英類污染物不僅給周圍環(huán)境造成了較大破壞，而且嚴(yán)重威脅了生產(chǎn)人員的健康。二惡英類污染物具有較強(qiáng)的刺激性，會對眼睛、鼻子和喉嚨等部位產(chǎn)生刺激，使接觸者出現(xiàn)頭暈、嘔吐等不適感。二惡英類污染物會引起人體肝組織受損、患者血脂和膽固醇偏高、消化不良等問題。如果長期接觸二惡英類物質(zhì)，人體癌變、畸變的概率就會明顯上升，這將嚴(yán)重威脅企業(yè)職工的身心健康[2]。

2 再生金屬冶煉中二惡英類污染的產(chǎn)生與監(jiān)測

2.1 再生金屬冶煉中二惡英類污染的產(chǎn)生方式

再生銅火法精煉，在完成作業(yè)準(zhǔn)備后，按照加料、熔化、氧化扒渣、還原和澆鑄的流程順序進(jìn)行冶煉；而在再生鋁冶煉中，冶煉工藝大致可分為清洗、加料、熔化、扒渣、精煉、澆注六個階段。雖然再生金屬冶煉工藝存在一定差異，但從污染產(chǎn)生過程來看，熔化和扒渣是二惡英類污染物產(chǎn)生的主要階段，并且隨著熔煉時間的延長，污染物的排放量有所下降。

2.2 再生金屬冶煉中二惡英類污染的監(jiān)測

2.2.1 二惡英類污染物的排放規(guī)律

由表1可見，在再生銅冶煉過程中，二惡英濃度呈現(xiàn)出逐漸增大或逐漸減小的趨勢，約占總比例的60%。10家監(jiān)測企業(yè)中僅有8家有一臺熔煉設(shè)備（50～100 t/d），其冶煉過程固定，污染排放規(guī)律性明顯。再生鋁冶煉企業(yè)只有單臺熔化爐的污染物排放變化明顯，多臺熔煉設(shè)備交替使用的污染物排放變化不明顯。金屬拆解中二惡英類污染物排放大都呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢，這可能與有機(jī)物逐漸燃燒有關(guān)。

表1 再生金屬冶煉排放煙氣二惡英濃度變化

2.2.2 二惡英類污染監(jiān)測時間選擇

再生金屬冶煉中，不同運(yùn)行階段的污染物排放濃度存在較大差異。GB31574-2015未對監(jiān)測時間作明確規(guī)定，且監(jiān)測人員很難確定污染物最大排放時段，易對監(jiān)測結(jié)果造成影響。HJ77.2-2008規(guī)定連續(xù)采集三個廢氣二惡英樣品，時間在6 h左右，而再生銅冶煉周期約為20 h，監(jiān)測過程不能涵蓋運(yùn)行周期，所以監(jiān)測過程應(yīng)選擇投料后的數(shù)個小時；再生鋁冶煉為6～8 h，采樣時間可以涵蓋一個周期，3個樣品應(yīng)覆蓋熔煉的不同階段。

3 二惡英類污染防控管理措施

3.1 優(yōu)化再生金屬冶煉工藝

3.1.1 優(yōu)化焚燒和尾氣工藝

本文選擇優(yōu)化金屬拆解的熱解爐工藝。優(yōu)化前煙氣二惡英濃度均值為10.3 ng I-TEQ/m3，超標(biāo)準(zhǔn)限值（0.5 ng I-TEQ/m3）20倍，尾氣處理工藝為急冷塔+堿洗+布袋除塵器+活性炭纖維吸附。優(yōu)化后，熱解爐主體不變，如果要改造，可在急冷塔和熱解爐間添加二燃室，熱解煙氣在此得到充分燃燒，溫度控制在850～900 ℃，后經(jīng)急冷塔迅速降溫，減少二惡英類污染物的再合成，尾氣處理工藝改為急冷塔+堿洗+活性炭噴射+布袋除塵器，優(yōu)化后煙氣中二惡英濃度均值為0.32 ng I-TEQ/m3。

3.1.2 加強(qiáng)冶煉原料的分類和處理

對冶煉原料的處理應(yīng)注意以下要點：（1）要在考慮材料尺寸、金屬種類的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析材料雜質(zhì)，對原料進(jìn)行篩分。（2）要在原材料預(yù)處理中，注重機(jī)械分離、人工分揀等方法的應(yīng)用，實現(xiàn)原材料清洗、除油、除漆、剝?nèi)ソ^緣材料的規(guī)范操作，從源頭上減少二惡英類污染物的合成。

3.1.3 規(guī)范再生金屬冶煉過程控制

再生金屬冶煉應(yīng)重視生產(chǎn)過程控制和煙氣控制技術(shù)的應(yīng)用。要結(jié)合原料的分類，優(yōu)化熔煉爐類型，通過封閉熔煉、爐內(nèi)微負(fù)壓、自動化控制等手段減少二惡英類污染物的合成。熔煉爐后增加二次燃燒，使有機(jī)物完全分解，應(yīng)用覆膜濾料和活性炭噴射技術(shù)，減少顆粒物的排放。

3.2 加強(qiáng)二惡英類污染防控監(jiān)測管理

3.2.1 提升冶煉企業(yè)及其工作人員環(huán)保意識

實現(xiàn)二惡英類污染排放的有效管理，首先要提升工作人員的環(huán)保意識，確保全體工作人員在工業(yè)生產(chǎn)中樹立綠色生產(chǎn)意識。對企業(yè)而言，應(yīng)大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，加強(qiáng)現(xiàn)場操作人員的培訓(xùn)，提高管理水平和操作人員的業(yè)務(wù)能力，樹立以人為本的理念。

3.2.2 加強(qiáng)企業(yè)的監(jiān)督管理

低能耗、少排放或零排放已經(jīng)成為工業(yè)企業(yè)發(fā)展的主要趨勢。在冶煉產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，應(yīng)提高產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入門檻，淘汰落后的生產(chǎn)工藝和企業(yè)，同時嚴(yán)格控制產(chǎn)能。此外，應(yīng)建立完善的常態(tài)化監(jiān)管制度，促進(jìn)再生有色金屬行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)論

針對再生金屬冶煉產(chǎn)生的二惡英類污染物，要加強(qiáng)二惡英類污染物的排放監(jiān)測。在監(jiān)測過程中，應(yīng)在投料、熱解、熔煉、氧化、還原或一個處置周期不同時段分別采集樣品。從生產(chǎn)工藝的優(yōu)化和常態(tài)化的監(jiān)督管理制度兩個層面落實二惡英類污染物的減排工作，從而促進(jìn)再生金屬冶煉產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。