ISP冶炼过程含铅烟尘排放环节及其治理

1、doi: 10.3969/j.issn.1007-7545.2014.03.017ISP冶炼过程含铅烟尘排放环节及其治理马红周1,王成军2,刘勇2,冯涛2(1.西安建筑科技大学冶金工程学院，陕西省冶金工程技术研究中心，西安 710055;2.西安建筑科技大学管理学院，西安 710055 )摘要：分析了 ISP冶炼工艺含铅烟尘排放环节及含铅烟尘的特点，含铅烟尘的排放大多属于逸散和扬尘，含铅 烟尘颗粒粒径小于10师，目前生产中的除尘系统只能控制外排烟气中的烟尘浓度在30 mg/m3左右，外排尾气中的含铅烟尘颗粒更细，在空气中呈气溶胶形式存在，增大了铅的污染范围。关键词：铅；ISP;烟尘；排放中图分

2、类号：TF812文献标志码： A文章编号：1007-7545 (2014) 03-0000-00Emission and Management of Lead-Bearing Dust in ISP Melting ProcessMA Hong-zhou 1, WANG Cheng-jun 2, LIU Yong 2, FENG Tao2an(1. Shaanxi Technological Institute of Metallurgical Engineering, School of Metallurgical Engineering, Xi University of Architec

3、ture and Technology, Xi an 710055, China;2. School of Management, Xi an University of Architecture and Technology, Xi an 710055, China)Abstract ： The emission and characteristic of lead-bearing dust in ISP melting process were analyzed. The particle diameter of lost-containing dust is under 10 科 m.T

4、he dust concentration is controlled as 30 mg/m3 by dust removal system in current production. Smaller particles in discharged dust tend to form aerosol particles in the atmosphere, resulting in a broader range of lead pollution.Key words : lead; ISP; dust; discharge目前对铅精矿的冶炼工艺主要是氧气底吹炉，烧结机一鼓风炉炼铅工艺已被逐

5、步淘汰，但ISP炼铅锌工艺由于其处理铅锌混合矿，对铅锌矿的适应性较强，能耗相对较低而在进行生产。ISP炼铅锌为烧结一密闭鼓风炉熔炼工艺，本文对ISP工艺的烧结、熔炼及铅铸锭等主要工序的铅烟尘的特点进行了分析，并分析该工艺在 冶炼过程中铅污染的主要来源及特性。1 ISP生产过程产出含铅烟尘的工序及烟尘特点铅锌密闭鼓风炉炼铅过程与铅相关的主要工序为物料制备、烧结、粗炼、火法初步精炼、电解精炼、成型。主要产含铅烟尘的工序为烧结（包括物料制备）、鼓风炉熔炼、火法精炼、铸型（包括电铅铸型）等4个工序。烧结工序的含铅污染物主要是粉尘，由于烧结原料为粉状物料，所以在各生产工序和运输过程中均散发大量粉尘。精矿

6、配料系统散发粉尘较严重。物料在混合过程中由于物料加湿，所以粉尘散发较少。在烧结过程中 烧结机尾是铅烟尘污染最严重的地方。烧结车间粉尘的特点是含有大量的铅，其含铅量随物料性质而异。含铅 粉尘通过吸风罩外排，外排后的烟气再进行净化处理。各工序铅烟和铅尘的浓度1见表1。收稿日期：2013-09-04基金项目：环保部公益性行业科研专项（201109053）作者简介：马红周（1973-）,男，陕西凤翔人，副教授表1烧结烟尘的排放量Table 1 Emissions load of sintering dust后害物质名称有害物质浓度/(mg m-3)1#皮带给矿机铅尘10.77铅烟3.04鼠笼破碎机铅尘

7、26.64铅烟12.63圆盘配料铅尘30.42铅烟3.17烧结机尾部铅尘6.09铅烟3.02单辐破碎机铅尘1.35铅烟1.14冷却圆筒铅尘2.71铅烟2.71光面辐破碎机铅尘0.87铅烟0.39粗炼主要是将烧结块、焦炭等原料加入鼓风炉进行还原熔炼，产出粗铅、粗锌，将粗铅送电解精炼，粗锌 送精储炉精炼。鼓风炉车间包括备料、鼓风炉熔炼及烟化炉烟化回收锌等。备料主要是烧结块、焦炭的运输及 烧结块的预加热。烧结块约占炉料总量的80%100%,块度为50100 mm,炉料由烧结车间运送至烧结车间过程中，在装卸料时产生大量的含铅粉尘。ISP鼓风炉采用料钟下料，其产生的粗铅及渣经虹吸道进入电热前床，在其中沉

8、淀分离后放粗铅及渣，粗铅冷却后送粗铅火法精炼，渣热送至烟化炉。烟化过程中，铅渣中的铅、锌 等有价金属还原挥发，并在高温烟气中迅速氧化成金属氧化物后经收尘器回收，烟化炉渣由溜槽放出水淬，这 时产生大量水蒸气，并且烟化炉炉身中部一侧有进料口和加料溜槽，加料时产生大量铅、锌金属蒸汽。该工段 在电热前床放铅和放渣过程中也会产生大量的含铅烟尘，小于10的的尘粒占90%2。火法精炼是除去鼓风炉冶炼出的粗铅中的铜、锡等杂质，得到符合电解要求的阳极板，这一工艺称称作火 法初步精炼，我国目前主要是采用电解法精炼粗铅，因此在电解前的火法精炼主要是进行加硫除铜作业。该除 铜作业主要产生的有害物是粉尘、铅尘和铅烟。在

9、除铜过程中，熔铅锅除挥发大量铅蒸汽外，在加硫磺时产生 二氧化硫，熔铅温度逾高，散发到空气中的铅蒸汽浓度愈大，故一般控制熔铅温度在450 C以下。用1号铅在(550 10)C条件下测出铅的蒸发量3约为0.2410.264 g/(m 3 h),熔铅锅中铅烟粒子粒径小于0.6 m的占80%以上，小于1.0成 的占97.6%4。熔铅锅及铸型处附近空气中的铅浓度3见表2。表2熔铅锅及铸型处附近空气中的铅浓度Table 2 Lead concentrations in the atmosphere near the molten-lead pot and cast area厂别测定地点铅浓度/(mg m-

10、3)备注1厂熔铅锅锅旁0.693-4.700厂房有外墙及天窗，无机械通风装置熔铅锅锅台上31.2551.20熔铅锅捞渣0.02510.302熔铅锅吹风0.181-0.302熔铅锅浇注时0.177-0.2332厂熔铅锅捞渣吹风5.85厂方无外墙，屋面有避风大窗，尢机械通风装置熔铅锅搅拌时0.439阳极铸型附近1.004熔铅锅锅旁0.127-0.2593厂熔铅锅0.26-7.94厂房有外墙，自然进风面积较大，无机械通风铸型2.40-2.50从表2可看出，当熔铅锅没有机械通风装置时，无论厂房是开敞式的还是靠热压的自然通风，锅旁有害气 体浓度均比较高。火法精炼产出的铅阳极经电解精炼而产出阴极铅，此工段

11、中包括阴极始极片制作、电解和电解产出阴极的铸锭3个过程，在此3个过程中均会产生含铅烟尘，各工序产生的含铅烟尘的浓度3见表3。表3电铅锅、阴极锅附近铅浓度测定值Table 3 Measured values of lead concentration in air near the melting of cathode lead and production line/(mg m-3)电铅锅处铸锭处阴极锅旁阴极铸型处10.891.080.294.600.801.060.250.7820.0430.1090.0131.5840.1170.8980.34030.825.192铅烟与铅尘对人体的危害铅

12、烟铅尘浓度与铅中毒之间的关系根据A厂铅尘浓度与铅中毒关系的五年调查结果2:当铅尘浓度分别为0.96、2.54、10.95、11.98、28.87mg/m3时，铅中毒发病率分别为22.1%、23.6%、26.7%、53.2%、74.3%。B厂五年的平均铅烟浓度与发病率的关系3见表4。表4铅烟浓度与铅中毒、铅吸收发病率的关系Table 4 Relationship between lead concentration in lead smoke and lead poisoning and lead absorption morbidity铅烟浓度/（mg m-3)铅中毒发病率/%铅吸收发病率/%

13、0.2411100.338110.8420312.3737293.093429从以上数据可以得出，铅尘和铅烟浓度越高，铅中毒发病率也越高，但在达到相近铅中毒发病率比例时，铅烟的浓度较铅尘浓度要低1/3以上，由此说明，空气中铅烟的危害较铅尘的危害更大，工作场所铅浓度与铅中毒患病率总体上呈密切的对数正相关6。铅作业工种与铅中毒的关系3,5（表5）表5工种与铅吸收和铅中毒的关系Table 5 Relationship between type of work and lead absorption and lead poisoning铅吸收率/%铅中毒率/%烧结43.829.0鼓风炉熔炼48.629

14、.7收尘54.48.8熔铅38.430.1从表5可以看出，4种工种中只有收尘工种的铅中毒率最低，其余3种工种的铅中毒率相当。收尘岗位主要是除尘器，由于除尘器基本是密闭工作，很少会有铅尘铅烟逸出，并且在除尘后的尾气通常都是进入烟囱排 放，所以该岗位对铅烟、铅尘的接触较少。其它3个工种在生产车间均会有铅烟、铅尘排放，所以其铅中毒率较（Wj。3 ISP冶炼过程对铅烟、铅尘的治理措施表6是某ISP冶炼厂对铅烟、铅尘的治理措施。表6废气源及治理措施Table 6 Source of lead bearing dust and relevant treatment measurement废气源1干燥窑烟气

15、含尘烟气溢流溅射文丘里+水膜除尘器2烧结废气含尘、高浓度SO2烟气沉降室+双室三电场电收尘3鼓风炉烟气含尘、CO等废气洗涤塔+洗涤机+湍流塔洗涤4烟化炉烟气含挥发尘粉煤燃烧烟气余热锅炉+袋收尘器5精矿干燥通风收尘扬尘点5个溢流溅射式文丘里除尘器6烧结配料通风收尘扬尘点9个低压脉冲袋式收尘器7烧结机头逸散通风收尘逸散、粉尘长袋低压脉冲袋式除尘器8烧结机尾、大烟罩通风收尘逸散SO2、粉尘旋风除尘器+大型反吹风袋除尘9烧结机尾逸散通风收尘逸散SO2、粉尘和扬尘长袋低压脉冲袋除尘器10烧结块分级通风除尘扬尘点7个长袋低压脉冲袋式除尘器11中碎冷却通风除尘扬尘点2个溢流溅射式文丘里除尘器12细碎、排料通

16、风除尘扬尘点1个同上13转运站通风收尘扬尘点2个同上14熔炼备料通风收尘扬尘点9个长袋低压脉冲收尘器15熔炼备料通风收尘扬尘点23个同上16鼓风炉通风收尘(逸)扬尘点13个长袋低压脉冲袋式除尘器17熔炼冲渣通风收尘扬尘点4个同上18电铅锅通风收尘逸散含尘废气长袋低压脉冲袋式除尘器19同上铅烟尘中的铅氧化物微粒可采用过滤方法与气体分离。目前多采用布袋除尘技术。布袋除尘器纤维织物滤袋表面有大量孔隙，其中单丝纤维孔隙为100200 pm,经纬线间孔隙为 300700 pm,如滤布选择和结构设计得当，对于5 口以上的粉尘可除去 99%以上1,烟尘排放质量浓度在 30 mg/m3以下7。王江峰等8测定了

17、某铅 锌冶炼厂烧结机头、烧结机尾和烧结机尾下部经布袋除尘后的烟气含尘浓度分别为60、80、50 mg/m3,布袋除尘总效率在99.5%以上。如要处理更细的铅烟颗粒，则需要经过特殊成孔方式制备的孔眼更小的滤布或者对布袋进行预先处理。 静电除尘已用于铅烟尘的净化，对1 m的粉尘，净化效率可达99.0%99.8% ,烟尘排放质量浓度在50 mg/m3以下1,7,但曾国兴9等对铅锌烧结烟气入口含尘量3.8 g/m3的烟气进行处理，出口含尘量为70 mg/m3。湿式除尘器能除掉0.1师以上的尘粒1,洗涤装置虽形式多样，但基本上为常用的湿式除尘器，如水浴式、淋水填料塔、喷雾室等。还有单位试用过文丘里管，但

18、净化效果均不理想(净化效率多在15%左右)10。从以上各种处理烟尘的方法来看，这些方法经处理后排放的尾气中含尘浓度还在30 mg/m3左右，这些经过收尘处理后的烟尘颗粒更细，均呈气溶胶形式在空气中停留。4结论在ISP铅冶炼各工序的含铅烟气烟尘的排放点大多是属于逸散和扬尘，铅烟铅尘颗粒粒径在10师 以下，通常采用吸风罩将这些物料先汇聚至收尘系统内，而后进行除尘操作，处理后的外排尾气中仍有30 mg/m3左右的烟尘，这些经过收尘处理后尾气中的烟尘粒度更小，在空气中呈气溶胶形式存在，再经高烟囱外排后，会在 周围环境中扩散更远，有可能是造成ISP冶炼厂周围铅浓度超标的主要原因。参考文献1李嘉桂.铅锌烧结烟气的除尘J.有色金属(冶炼部分)，1992(6) : 46-49.2劳动部职业安全卫生监察局.全国重点行业防尘毒工程综合评价M. 北京：北京科学技术出版社，1992.3重有色冶金企业采暖通风设计参考资料编写组 .采暖通风设计参考资料 M. 北京：冶金工业出版社，1980.4刘芳，丁毓文.含铅烟尘治理技术评述 J.中国卫生工程学，1993(3): 103-105, 111.5张养元，高喻宏，刘江辉，等.某冶炼厂铅危害情