铅冶炼行业重金属污染现状及防治对策.pdf

d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．j s s n ．2 0 9 5 1 7 4 4 ．2 0 1 1 ．0 4 ．0 0 6 铅冶炼行业重金属污染现状及防治对策 圜林星杰 北京矿冶研究，总院，北京1 0 0 0 7 0 摘要我国作为全球铅冶炼生产大国，近几年铅冶炼产能不断扩大，重金属的污染问题也日益突出， 铅冶炼行业的重金属污染已经成为行业发展的瓶颈。分析我国铅冶炼行业重金属污染现状及存在 的问题，提出重金属污染的防治对策，以期为我国铅冶炼行业的可持续发展提供参考。 关键词环境工程；铅冶炼；重金属污染；防治对策 中图分类号X 7 5 8文献标识码A文章编号2 0 9 5 1 7 4 4 2 0 11 0 4 - 0 0 2 3 - 0 5 有色金属冶炼重金属污染主要集中在铜、铅、 锌、镍、钴、锡、锑和汞冶炼作业中，其中又以铅冶 炼污染最为严重，特别是采用落后炼铅工艺的铅冶炼 企业对周边环境的污染更为严重。2 0 0 9 年先后发生了 陕西凤翔县、河南济源、湖南武冈市和湖南嘉禾县等 多起儿童血铅超标以及中毒事件，为我国以铅为代表 的重金属污染防治工作敲响r 警钟。 铅冶炼生产过程中排放的重金属主要包括 铅、砷、镉、汞、锌等，污染主体包括水体、土壤和大气，近 几年发生的重金属污染事件中有相当部分是由铅冶炼 企业造成的，因此如何有效防止铅冶炼企业的重金属 污染已经成为行业发展必须面对的问题。 1 铅冶炼行业现状 1 ．1 铅冶炼行业发展现状 我国铅冶炼产能从2 0 0 0 年开始步入快速增长 通道。2 0 0 0 - - - 2 0 0 9 年，铅冶炼产能的年均增速达到 1 6 ．4 ％。精铅产量亦从2 0 0 0 年开始增长，2 0 0 3 年开 始加速。2 0 0 3 - - 2 0 0 9 年间，精铅产量的年均增速达到 1 1 ．2 ％，低于产能的增长速度。我国自2 0 0 3 年超过美 国成为全球最大的精铅生产国，铅产量和消费量连续 多年位居世界第一，我国已成为全球铅生产、消费中 心。国内铅精矿供不应求与铅冶炼产品供过于求的矛 盾日益显现，铅锌业的销售收入及同定投资都呈大幅 上升态势，在G D P 中所占的比重也呈上升趋势，但与 国际铅锌巨头相比，我国产业集中度仍较低。 1 ．2 铅冶炼工艺及产污节点 我国铅冶炼仍然以传统工艺为主，产量占矿产铅产 量的5 0 ％以上，其中包括部分国家已经明令淘汰的烧 结一鼓风炉工艺。近年来投产或即将建设的铅冶炼厂 多采用先进的熔炼技术，近期产能预计可以达到2 0 0 万 t 以上，占全国粗铅产能的5 0 ％。 我国自主开发的氧气底吹一鼓风炉还原炼铅的 S K S 工艺近年来在国内得到了迅速发展，河南豫光金 铅、安徽池州、湖南水1 2 1 山、云南祥云飞龙、河南灵 宝灵冶股份公司已经建成投产，至2 0 1 0 年底，在建或 者正在进行可行性研究、设计的S K S 建设项目至少1 0 家 以上。另外，富氧底吹熔炼一熔融高铅渣直接还原技 术及富氧闪速炼铅技术也在国内得到应用。 有色金属工程2 0 1 1 年第4 期2 3 万方数据 除以上技术外，国外新的炼铅技术也在我国得到应 用，如云南驰宏锌锗引进的艾萨法炼铅、西部矿业公司 铅精矿 引进的卡尔多炉炼铅、株洲冶炼厂在建的基夫塞特炼铅 工艺等‘“。铅冶炼生产工艺及主要产污环节见图l 。 S t h酸、重金属 铅冶炼行业重金属污染来源 图1 铅冶炼工艺流程及产污环节 1 ．3 ．1 大气污染 铅冶炼过程中会产生废气 烟粉尘、S O 、重金属 等 、废水 重金属、含酸废水等 、固体废物 炉渣、石 膏渣、砷饼等 、噪声等污染物，其中废水、废气和固 体废物污染造成的环境问题最为严重闭。 铅冶炼过程中，废气主要包括粉尘、烟尘和烟气，烟 粉尘主要污染物为铅、锌、砷、镉、汞等重金属及其氧 化物，烟气主要污染物有S O 、N O 、C O 等。铅冶炼生 产过程中的废气来源及特征情况见表1 。 表l 铅冶炼中产生的大气污染物及来源 1 ．3 ．2 废水污染 气净化废水、冲渣废水、初期雨水以及冲洗废水等。铅 铅冶炼生产过程中的废水包括炉窑设备冷却水、烟冶炼生产过程中的废水来源及特征情况见表2 。 2 4行业纵观O v e r v i e wo fI n d u s t r y 万方数据 表2 铅冶炼工艺工业废水产生及来源 废水种类来源及特征 污染物 炉窑冷却冶炼炉窑等设备产 设备生，废水排放量大，约占基本不含污染物 冷却水总水量的4 0 ％ 随气体先进入大气环境，再沉降进入水、土壤环境。废 渣的无序堆存污染当地的地下水和土壤。 3 特征污染 物 重金属 排放总量。铅冶炼行业废气铅、镉、砷排 放量分别约为1 4 0 0 、1 0 0 、3 0t ，河南、湖南、云南、广 谣、广东等地排放量约占全国总排放量的9 0 ％。 烟气对冶炼、制酸等烟气进行含有酸、重会属离子 凄集靠曩簦落的废水，废水‘袅臀箍i 赢磊 l 5 铅冶炼行业污染治理技术 废水排放量较大汞等 和非金属化台物 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一。 变萼翌盔鋈塞囊三皇嘉篡塑譬壁 含有炉渣微粒及1 ．5 ．1 铅冶炼烟气治理措施 ，愁，、奢篓鎏警行水淬冷却时产步薹签褡餐等每 ’”1 ”、”“日8 瑁”8 冲渣水 生的废水 少里里’蓝情阂J ．哥 对设备、地板、滤料等进 冲洗行冲洗所产牛的废水，包含重会属 铅、锌、砷、 废水括电解或其他湿法T 岂操镉、铜、汞等 和酸 作中幽泄漏而产生的废液 韶絮冶炼厂区前5 m mN 水 嚣紫将纂、， 1 ．3 ．3 固体废物污染 铅冶炼生产过程中产生的固体废物主要有烟化炉 渣、浮渣处理炉窑炉渣、脱硫渣、含砷废渣等。生产过 程中产生的主要固体废物及来源见表3 。冶炼过程中产 生的烟尘、浮渣、阳极泥、氧化铅渣等均属于中间产品，需 返回工艺流程或单独处理。 表3 铅冶炼中的主要固体废物及来源 固体废物种类来源污染物 鼓风炉渣 鼓风炉熔炼或直接 熔炼 烟化炉炉渣烟化炉熔炼 浮渣处理炉窑炉渣铜浮渣处理 砷滤饼制酸烟气净化系统 铅、锌、砷、 镉、铜等 铅、锌、砷、 镉、铜等 铅、锌、砷、 镉、铜等 砷、铅等 脱硫渣馨鬣嚣勰钙瀑锇礅 污水处理渣冶炼废水处理污泥 铅磊了翻孽、 1 ．4 铅冶炼行业重金属排放情况 据估算，2 0 0 9 年我国铅冶炼业特征污染物排放情况 如下。 1 三废排放。废气1 0 1 5 ．6 亿m 3 ，废水约1 5 8 7 万t ，废渣1 1 8 ．6 万t 。 2 特征污染物 重金属 产生总 量。铅9 ．7 5 万t ，其中8 3 ％在烟尘中；锌1 ．0 8 万t ，其 中8 0 ％以上在回收的氧化锌中砷6 9 0 0t ，其中9 7 ％ 在废渣中；镉1 0 0 0t ，其中9 5 ％在废渣中汞6 0t ，其 中4 5 ％在烟尘中，5 4 ％在废渣中。绝大多数重金属 都富集在烟尘与废渣中，以污染物总最排序，顺序为 P b Z n A s C d H g 。其中，烟气颗粒物中铅、锌、汞 铅冶炼烟气治理措施具体见表4 。 表4 铅冶炼烟气治理技术‘3 謇嫠掣 铅5 尘“1 0 ～， 集气焉器器一 5 0备废气 铅尘2 ～5 风机一烟囱 、 熔炼炉 1 0 0 2 0 0 烟气一余热锅炉一电除 烟气 铅尘3 0 - - 8 0 尘器一风机一制酸 还原炉 烟气 烟化炉 烟气 8 3 0 铅尘2 1 0 5 0 ～1 0 0 铅尘4 - - 1 0 熔铅锅／ l 2 电铅锅 铅尘1 2 浮渣处 理炉窑 环保通 风废气 5 ～1 0 铅尘l 2 ％釜嚣嚣搿 5 0 N _ - P _ s 收尘器一脱硫一烟囱 、 、0 ， 烟气一余热锅炉一表面 冷却器一袋』℃收尘器一 5 0 铅尘 8 脱硫一烟囱 吹吸式通风收尘装置一 袋式收尘器一风机一 8 铅尘 8 烟囱 烟气一表面冷却器／冷 却焖道一袋式收尘器一 2 0 铅尘 8 脱硫一烟囱 铅鬟0 1 1 鼽满舻 2 5 铅尘 8 铅尘．～1 脱硫一煳囱 。 1 2 ”’ 1 ．5 ．2 铅冶炼废水治理措施 铅冶炼生产过程中的废水包括炉窑设备冷却水、烟 气净化废水、冲渣废水、冲洗废水以及初期雨水等吲，铅 冶炼废水治理措施具体见表5 。 1 ．5 ．3 铅冶炼固体废物治理措施 铅冶炼产生的固体废物处理技术见表6 。 2 铅冶炼行业存在问题 2 ．1 技术相对落后，装备水平较低，能耗偏高 目前，我国仍有一部分铅冶炼企业采用传统的烧结 机一鼓风炉、烧结锅一鼓风炉等传统的熔炼工艺。由于 熔炼技术和设备落后，造成环境污染和资源浪费严重，主 要表现在一是铅【旦l 收率低，国有大企业的铅【旦1 收率能 有色金属工程2 0 1 1 年第4 期2 5 万方数据 达到9 4 ％，大部分的中小企业回收率仅为9 0 ％以下，而 国外的【旦1 收率一般为9 5 ％，这造成我国每年大约有3 0 - - 4 0 万t 铅在熔炼过程中流失；二是能耗高，传统炼铅工艺是 6 5 5k g 标准煤／t 铅，国外水平是4 7 0k g 标准煤／t 铅以下； 三是污染严重，冶炼过程中产生的大量无组织排放铅尘，污 染相当严重。 表5 铅冶炼废水处理措施 表6 铅冶炼固体废物处理 2 ．2 企业规模小、数量多、行业集中度还不高2 ．4 环境监测能力不足，监督管理不到位 2 0 0 1 年我国前1 0 位铅冶炼企业产最占全国产鼍比 例为5 2 ％，2 0 1 0 年降低为4 0 ％左右。铅锌工业十多年 的高速增长，只是相互独立的冶炼企业数量和产量的简 单放大，并没有真正提高国际竞争力。我国铅冶炼行业 这种极其分散的生产组织结构，不仅造成企业经营行为 粗放、重复建设严重、行业自律能力差和恶性竞争，还 严重削弱了我国铅冶炼行业的整体竞争能力。 2 - 3 原料对外的依赖程度加大，大中型冶炼企业 原料供给保证程度低 近年来，我国铅锌冶炼能力和产鼍大幅增长，但矿 山建设发展滞后，矿山产量满足不了冶炼原料需求1 5 J 。铅 锌资源丰富的地区，为了发展经济纷纷建设冶炼厂，铅 锌能力增长很快，进一步加剧了铅锌工业结构性矛盾。我 国铅锌生产已面临原料短缺，铅锌精矿进口鼍逐年增加 的局面。因此，原料供应已成为我国铅锌工业持续发展 的重要制约因素。 重金属排放企业多处于偏远地区，企业自身监测能 力不强。另外，由于现有排放标准执行不严，一些中小企 业不遵守环评和环保验收程序，企业的重金属无组织排放 现象普遍存在，企业不正常运行造成的污染事件较多。 3 铅冶炼重金属污染防治对策 3 ．1 政策措施 加大监管力度，全面关闭生产工艺和装备落后、污 染严重的小冶炼厂。鼓励大型企业进行重组，提高行业 集中度。制定严格的铅冶炼企业节能减排标准，规范企 业排污行为，加大环境监管力度1 6 1 。 3 ．2 清洁生产 新建和改扩建大型铅冶炼项目应严格控制重金属的 排放总量。 万方数据 改造工业用水循环系统，提高工业用水循环率。合 理调配企、啦生产用水，提倡工艺用水串级使用。提高工 业废水处理技术水平，将废水处理后网用于生产系统。 强化铅冶炼过程中无组织排放的控制手段和控制技 术。有铅尘产生的环节均应设置收尘设施，严格控制铅 尘排放。对有无组织铅尘产生的生产装置，应设置封闭 性能好的烟室或活动炯罩。 加强清洁生产相关关键技术的研究和现有先进技术 的推广应用，加快行业技术进步，提高行业发展的质鼍 和效益。 优化企业布局，对位于大中城市、集镇等人口密集 区域上风向并距最近敏感点距离不足1k m 的重有色金 属冶炼企业应通过搬迁、转停产等方式退出。 3 ．3 技术进步 提高行业工艺、技术装备、自动化和机械化水平，减 少重金属污染物产生量。加强行业重金属污染治理核心 技术攻关研究，加大企业“三废”处理力度。加强资源 综合利用，促进行业产业升级。 4 建议 4 ．1 调整产品结构、加快淘汰落后的生产能力 继续控制冶炼能力过快增长。通过严格执行市场准 入条件，严格控制新建铅冶炼项目，到“十二五”末期，铅 冶炼产能控制在5 5 0 万t 以内。 按照产业技术政策全部淘汰落后产能，全部淘汰烧 结锅炼铅、小竖罐炼锌、鼓风炉炼铜等落后工艺。 4 ．2 依靠科技进步。积极推进减排技术开发和推广 依靠科技进步和加强管理推进技术节能、能源转 换和梯级利用。要提高企业集约化程度，采用先进工 艺和大型设备，提高能源利用效率。大力研究开发清 洁生产技术、装备，着重技术集成创新，加强循环经 济共性技术研究p 】。重点发展铅富氧熔池熔炼工艺、铅 冶炼高铅渣直接还原熔炼技术，这些工艺可大幅降低 重金属污染的产生，有效控制重有色冶炼企业重金属 污染环境问题。 4 ．3大力发展再生金属产业．提高再生金属产量 的比重 大力发展再生金属产业是有色金属工业节能减排的 重要结构性措施，对重金属污染减排具有重要意义。到 “十二五”末期，再生铅产量占年精炼铅产量比例达到 4 0 ％以上，形成1 0 家以上年产5 万t 以上的再生铅企 业，前1 0 位企业产鼍总和占再牛铅总产最5 0 ％以上，再 生铅产业重点地区产能占全国再生铅产能的8 5 ％以上。 4 ．4 突出重点，加强对铅冶炼企业的跟踪、评价 和指导工作 对铅冶炼企业污染减排进行跟踪、评价和指导，对 重点企业、重点生产线加强管理，明确减排目标，落实 减排措施。 4 ．5 加强运输过程中重金属污染的防治 原料通过汽车进行运输，运输车辆必需为密闭车辆 或顶部加罩，以防止产生扬尘或遗洒。运至原料区后直接 卸入原料车间，原料车间应为密闭结构，为了防止二次扬 尘产生，原料车间定期洒水、加湿。对于出厂车辆必需进 行彻底清洗后方可离厂，避免因车辆携带而污染周边环 境，冲洗废水应统一收集后排至厂区污水处理站处理。 参考文献 [ 1 】张乐如．现代铅锌冶炼技术的应用与特点【J 】．世界有色金属， 2 0 0 7 4 2 0 - 2 2 ． 【2 】中华人民共和围国家发展和改革委员会．铅锌行业准入条 件【E B ／O L ] ．[ 2 0 0 7 0 3 0 6 ] ．h t t p ／／w w w ．n d r c ．g o v ．c n ／z c f b ／ z c f b g g ／2 0 0 7 9 0 n g g a o ／t 2 0 0 7 0 3 1 t 1 2 1 7 3 3 ．h t m ． 【3 】铅锌冶金学编委会．铅锌冶金学【M ] ．北京科学出版社， 2 0 0 3 6 6 2 6 8 1 ． 【4 】国务院．有色金属产业调整和振兴规划．[ E B ／O L ] ．【2 0 0 9 - 0 5 - 1 l 】．h t t p ／／w w w ．g o v ．c n ／z w g k ／2 0 0 9 - 0 5 ／1 1 ／c o n t e n t 一1 3 1 0 4 3 6 ． h t m ． 【5 ] 5 国家环境保护部．铅冶炼污染防治最佳可行技术指南 征求 意见稿 [ E B ／O L ] ．[ 2 0 1 0 1 0 0 8 ] ，h t t p HW V C W ．m e p ．g o v ．c r Y g k m l ／ h b b ／b g t h ／2 0 1 0 1 0 ／t 2 0 1 0 1 0 1 5 1 9 5 6 2 0 ．h t m ． [ 6 】林河成．铅冶炼中的三废治理及环境保护[ J 】．上海有色金属， 2 0 0 5 4 18 2 18 5 ． 【7 】中华人民共和国国家发展和改革委员会．产业结构调整指 导目录 2 0 1 1 年本 【E B ／O L ] ．【2 0 1 1 - 0 4 - 2 6 ] ．h t t p ／／w w w ．s d p e ． g o v ．c n ／z c f b ／z c t b l ／2 0 1l l i n g ／t 2 0 11 0 4 2 6 _ 4 0 8 0 0 8 ．h t m ． 有色金属工程2 0 1 1 年第4 期2 7 万方数据