大型冶炼企业大气污染的调查与分析

大型冶炼企业大气污染的调查与分析

环境是人们生存的先决条件，大气污染是目前环境中常见的问题。治理大气污染保护环境,是现代化建设中一项极其重要的任务,是直接关系到企业、社会的经济效益和发展以及子孙后代的大事。在大气污染中,最为严重的是金属冶炼产生的大量SO2烟气及重金属尘毒的危害。湖南水口山矿务局是驰名中外的大型联合企业,在我国冶金发展史上有着很重要的地位,在地质地理条件上,水口山地区处于构造发育的有利成矿带上。据统计:水口山铅锌金属储量达300多万吨,硫含量233万t,黄铁矿600多万吨,金、银等稀有、贵金属达数千吨,丰厚的矿产资源使水口山矿务局现建有3座矿山,6个冶炼厂,集铅、锌、铜、金、银的采、选、冶(包括稀有金属铍冶炼)于一体,造成每年的大气排放烟气量高达8.18亿m3,重达4.79万t,从中带走烟尘4538t,损失铅862.3t、锌205.6t、铜106.8t、砷9.99t、硫4500t。不但造成资源的大量流失,同时严重污染了环境。1污染1.1土壤重金属含量水口山地区大气污染主要是SO2烟气和废气中含有大量的重金属元素。水口山矿务局历年平均处理Pb、Zn、Cu精矿7.27万t,经冶炼、烧结产生大量的SO2烟气,其中尤以烧结产生低浓度(含SO20.6%～1.5%)难予回收利用而稀释放空,每年排放的硫金属含量达4500t,相当于向大气排放了13500t硫酸,是造成水口山地区酸雨的主要根源。烟气中所含Pb、Zn、Cu、As、Cd、Ag等重金属量高达1200多吨。其主要通过冶炼炉窑排污的烟气随大气扩散,烟尘降落到地表污染土壤和生物,据普查如表1:土壤中Cd、Pb、Zn、Cu、As的含量在逐年增加,如Cd的污染在距冶炼厂100～1000m范围内大多数土壤含Cd在1.2×10-6左右,最高达5×10-6～7×10-6,大大超过土壤中Cd的背景值(0.06×10-6)的20～120倍,而农作物中重金属含量也在逐年增加。矿务局附近所产大米中含Cd在1×10-6～1.2×10-6之间,(允许标准0.4×10-6),个别高达1×10-6～6×10-6,Pb、Zn大都超标30～42倍,蔬菜中的砷含量平均高出正常值的5倍,其中莴笋、土豆等大多数蔬菜都超过了粮食的含砷标准。特别严重的是在水口山矿务局所在地的松柏镇大气飘尘,一次最高浓度超标456.3倍,日平均超标33.5倍,汞最高浓度超标28.9倍,砷超标179倍,甚至距污染源4000m处生长的苋菜含Cd仍高达6.03×10-6。1.2装置排放污染物情况在水口山矿务局三厂和四厂的各车间及主要生产岗位设点调查空气中有害物质浓度,其中铅烟尘污染最为严重,符合国家卫生标准的岗位仅为8%,其次砷符合国家标准的岗位为55%,个别岗位超标严重达20倍,同时,对厂区内10m高空大气、飘尘和有害气体元素进行测定,结果表明:污染突出的是Pb、As含量超标,Pb平均超标2～3倍,As超标138倍,厂区内空气污染最突出的地段粉尘浓度超标230倍,由自然降尘计算,每月每平方千米沉尘量为60.2t,超过国标达7.5倍,水口山三厂铅烟浓度高达4mg/m3,超标133倍,六厂合金车间含铍浓度最高,超标2700倍。2大气污染源较多(1)水口山矿务局是一个老企业,生产工艺陈旧设备简陋,基本上设有环保措施。每年处理硫精矿7.27万t。由于采用落后的烧结锅及平罐生产,无论是在回收率或是成本指标都不高,原设计中又缺乏低浓度SO2制酸系统,铅系统SO2长期放空,每年排放硫量达4500t,是湖南省大气的主要污染源之一。(2)近年来,随着综合利用和环境保护的要求日趋严格,人们对环境保护日益重视,但在发展经济与保护环境的统一性上认识不清,表现在设计制定和安排生产计划的同时,很少注意保护环境和烟气中有价值金属的回收利用,致使低浓度SO2烟气仍得不到治理以及烟气中重金属元素白白浪费而污染环境。(3)有色金属冶炼因主元素常伴生有十几种甚至多达几十种金属元素,造成烟气成分复杂和温度波动大,由于既要考虑烟气脱硫的吸收剂来源和副产品的出路或处理问题,又要考虑多种伴生金属元素的综合回收生产工艺和流程,以及科研项目与生产投入比重失调,企业拿不出也不愿拿出大量的资金用于环境保护和综合回收伴生金属,使得许多急待解决的环境治理工程难予立项或有项目也迟迟无法上马。3污染和危害3.1排放废气,影响农业的可持续性发展水口山矿务局冶炼对大气的污染主要是SO2烟气和烟气中所含金属尘毒。冶炼焙烧产生的SO2烟气一般含SO20.6%～1.5%,不能直接制酸,而采取稀释排空,这不仅损失了大量的硫资源,如日本每年利用冶炼烟气生产硫酸的产量占全国硫酸总产量的60%,而且污染矿务局及周边地区的环境,重金属尘毒降落地表后被农作物吸收而带大量金属毒素(表1),SO2直接烧坏农作物造成农田减产,此种“烟害”是金属冶炼对农业赔款的主要原因之一,仅水口山矿务局三厂的铅烧结系统,为减少低浓度SO2烟气对农业的危害,每年被迫在4～10月间停产,年生产时间仅为50%,但仍然造成赔偿农业损失达200多万元。3.2病房感染情况由于工人长期处在各种烟气(铅、锌、砷烟气和汞蒸气等)和工业金属尘毒的恶劣环境中工作,极大危害人体健康。同比各种职业病多有发生,虽经采取通风防尘、排毒等防护措施和防治工作,但仍未完全解决问题,具体情况见职业病中毒统计(表2)。当居民长期食用含Cd、As、Pb、Zn等重金属元素的粮食及蔬菜时,将会发生贫血及阻碍人体骨骼中钙的补给,而发生“骨痛病”,严重者可产生周身自然性骨折。3.3废水回收利用中重金属项目少,造成排放低金属资源的综合利用对有色冶金工业具有特殊的重要意义。PbS、ZnS、FeS2精矿中通常伴生有铜、铅、锌、镉、铋、镍、铝、汞、银、金、铟、锗、钙、铊、硒、碲、硫等20多种元素,尤其汞、镉是工业上很有用途的重金属,但也是剧毒、有害物质,回收有益、弃之有害,国外如芬兰、日本等国家很多冶炼厂从焙烧铅锌金属矿中的烟气中回收汞、镉,而水口山每年7.27万t铅锌产品用的原料中含汞2～3kg、镉210.7t未予回收,每年向大气排放的废气中所含铅、锌、铜、砷、硫等有价金属高达5578t未予充分回收,仅水口山三厂铅烧结烟气直接排空,未予回收治理,每年排出低浓度SO2烟气折合硫量达3000t,水口山综合回收率仅为48%,而外排SO2利用率仅为42%,与国家要求SO2利用率62%,相差20个百分点。水口山资源综合利用的广度和深度还很大,还有很大的潜力没有挖掘出来,造成了资源的极大浪费。4污染治理4.1从环保、安全、监督的角度防范废气排放水口山矿务局所属企业不论是原建老厂还是新建或重组企业,应全面贯彻落实“大气污染防治法”。凡未经处理或处理仍超标的废气严禁放空,并限期治理达标,各职能生产、环保、监督部门应制定相应的各项技术、经济政策,切实履行安全与生产“三同时”制度。任何一项工程都必须坚持进行环境质量预评价,以及获取质量、环境(ISO9000～ISO14000)一体化认证,促使企业产品质量和环境治理达到一个新的水平。4.2水口山矿排放硫酸污染对于金属冶炼产生低浓度SO2烟气,由于难予回收通常采用稀释的办法长期放空,水口山矿务局每年排放硫量达4500t,相当于放空13500t硫酸,是造成水口山地区乃至湖南大气污染的主要污染源,应采取得力措施予以治理。(1)提高铅、锌烧结工艺在治理方案上,应进行工艺和设备的改造,使烟气SO2的浓度提高到能直接制酸的含量,然后再进行烟气的脱硫。如将传统的铅、锌烧结锅改为鼓风烧结机,减少漏风率,并采取精矿干燥粉碎,返粉破碎的改造和二道制粒等措施提高脱硫率,烟气SO2浓度可提高到3%～3.8%。铅烟气与锌烟气(SO2≈6.5%)混合,入转化器的浓度可达4.5%～5%,能完全可靠地进行正常制酸。若配建沸腾焙烧黄铁矿,实行配气制酸,则能更好地达到消除SO2污染的目的。(2)水口山三厂和四厂zno烟气的烟气吸收、冷却和冷却技术对于浓缩困难的低浓度SO2烟气及经过制酸排出的尾气的脱硫,可采用ZnO吸收法治理烟气。水口山三厂和四厂都有作为吸收剂的含ZnO的烟灰,且吸收率很高(>90%),对于含SO2浓度小于1.5%以下的烟气,经过两段吸收后,尾气可达到国家排放标准(<5×10-4),烟气无需预先冷却,ZnO可循环使用,并且工艺、设备常规化,无二次污染。4.3利用铅、镉、铜的回收率水口山矿务局截至2002年生产18种产品(包括Pb、Zn、Cu等),其综合回收率为48%,产品产值仅占总产值的10.42%,综合利用大有潜力。在传统的铅烧结工艺上,可采用鼓风、返烟、密封等措施,以提高硫的利用率,亦可采用富氧→闪速→电热法直接处理铅精矿得到粗铅,硫的回收率可达到90%以上;铜可采用闪速炉得到白冰铜,不仅能耗低,而且硫的回收率也高;锌精矿经氧化沸腾焙烧后,烟尘率达23.34%,烟尘含铅、镉、硫杂质较高,返回蒸馏不利,不返回对锌资源造成浪费,为此,应采用在炉顶送二次风,烟尘颗粒返回焙烧或烟尘单独焙烧等措施,使烟尘中有价元素(包括金、银)进一步富集再经湿法处理提高综合回收率。企业应加强科研,改进冶炼铅、锌工艺,如