铅锌冶炼行业产排污系数核算方法及应用.pdf

第6 0 卷第3 期 20 08 年8 月 有色金属 N o n f e r r o D ．qM e t a l s V 0 1 ．6 0 ．N o ．3 A u g u s t 2008 铅锌冶炼行业产排污系数核算方法及应用 易坚1 ，杨晓松2 1 ．深圳市中金岭南有色金属股份有限公司，广东深圳5 18 0 4 0 ； 2 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 摘要根据铅锌冶炼行业的特点以及污染物排放情况，采用实测、物料衡算、冶金计算等方法进行污染物产排污系数的计 算，用大企业的中间产品数据核算企业产排污系数来完善产污系数，利用不同末端治理设旌的去除效率对排污系数进行补充，参 考专家意见对产排污系数进行修正。 关键词环境工程；产排污系数；污染源调查；铅锌冶炼 中图分类号X 7 5 8 ；X 8 3 0 ．3文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 8 0 3 0 1 2 4 0 5 产排污系数是全国污染源普查工作的核心内容 之一。也是决定普查成果科学性、有效性的关键所 在。准确实用的产排污系数除可直接用于第一次全 国污染源普查工作，获得所有污染源产排污量数据 成果外，对于进一步完善我国环境统计体系，提高环 境管理水平具有重要的基础性作用。要准确地得出 产排污系数必须在了解行业现状、污染物排放特点 的基础上进行，在产排污系数核算时，除了要按照规 范进行实测、统计数据外，还要在物料平衡、冶金计 算的基础上对产排污系数进行完善和校核，并请专 家对数据进行修正，以确保数据的准确可靠。 1铅锌冶炼行业特点 1 ．1 铅锌冶炼行业发展现状 根据国家统计局的资料，我国铅锌企业分布在 2 7 个省 市 ，规模以上铅冶炼厂4 0 0 多家，规模以 上锌冶炼企业约7 7 5 家。我国的铅锌行业的特点为 产量消费量增长迅速；铅锌冶炼企业众多，生产经营 分散，生产集中度低，铅锌冶炼企业整体实力较弱； 再生金属所占的比例较低；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；冶炼整体 技术水平有待提高，环保节能成为未来发展的趋势。 1 ．2 铅锌冶炼行业特点 I 生产企业数量众多。铅锌冶炼企业众多，生 产经营分散，生产集中度低，铅锌冶炼企业整体实力 收稿日期2 0 0 8 一0 6 一0 4 基金项目全国第一次污染源普查产排污系效核算项目 作者简介易坚 1 9 5 7 - 。男。江西南昌市人。工程师。硬士，主要 从事重金属冶炼和安全环保管理等方面工作。 较弱。例如年产电铅为全国电铅总产量的8 1 ．5 ％ 的铅冶炼厂5 6 家，年产精锌7 1 ．4 ％的锌冶炼生产 企业2 8 家，只占全国铅锌企业总数的1 8 ％。且这 些企业采用的工艺都不尽相同，采用的冶炼工艺千 差万别。 2 生产工艺复杂、产污环节多。有色冶炼行业 生产工艺复杂、产污环节多。例如要得到铅锌锭产 品，要经过原料干燥、沸腾焙烧或烧结、还原熔炼、电 解或火法精炼等一系列过程，间或有渣的循环利用、 废气的综合利用等，且每一个工艺都有不止一个设 备，每一个工艺过程均有废气的排出，所以一个产品 的生产过程的污染源往往要达到十几种。 3 先进工艺与落后工艺并存。我国目前的铅 冶炼技术即有先进的熔池熔炼工艺，也存在落后的 烧结锅炼铅工艺。同样锌冶炼也存在像马弗炉、马 槽炉、横罐、小竖罐等应淘汰的落后工艺。 4 原料变化大。矿石成分与地域关系很大，铅 锌精矿由于产地不同，成分有很大的区别。而且由 于我国有色金属原料短缺，越来越多的企业采用进 口原料，原料中C d ，P b ，舡等元素在不同矿山所产 的精矿中含量差别较大，尤其是舡元素，不同地区 的精矿含量差别很大。因此，从污染因子角度看，严 格地说我国各铅锌冶炼企业所用原料较不均一。 5 多种产品同时产生。由于有色金属常常伴 生，所以有色冶炼企业在正常生产时往往不止生产 一种产品，例如铅锌。要分别得出他们的产排污系 数，需要大量的基础研究、现场调研以及专家咨询。 1 ．3 铅冶炼行业主要污染物及治理技术 1 水污染物。铅冶炼工艺产生工业废水主要 万方数据 第3 期易坚等铅锌冶炼行业产排污系数核算方法及应用1 2 5 为炉窑设备冷却水，主要是冷却冶炼炉窑等设备产 生，废水排放量大，约占总水量的4 0 ％；烟气净化废 水，主要是对冶炼、制酸等烟气进行洗涤所产生的， 废水排放量较大，含有酸碱及重金属离子和非金属 化合物；水淬渣水 冲渣水 ，主要是对火法冶炼中产 生的熔融态炉渣进行水淬冷却时产生的，其中含有 炉渣微粒及少量重金属离子等；净液废水，主要是净 液工艺中产生的一定量的净液废水，主要有酸及重 金属离子和非金属化合物；浮渣处理废水，主要是熔 锌炉的浮渣处理过程中产生的废水，送污水处理站； 冲洗废水，主要是对设备、地板、滤料等进行冲洗所 产生的废水，包括电解或其它湿法工艺操作中因泄 漏而产生的废液，废水中含重金属和酸。 铅锌冶炼厂工业废水处理系统一般采用物化法 处理工业废水，经处理后废水可达到国家有关排放 标准。近年来，一些国有大中型企业进行了增加工 业用水回用率的技术改造，部分企业提出“零排放” 的目标。 以上各废水中主要污染物C O D ，A s ，P b ，C A 为 本次研究内容。 2 大气污染物。铅冶炼过程中，许多工序均有 废气产生，如烧结、鼓风炉熔炼或直接熔炼、粗铅火 法精炼、阴极铅精炼铸锭、硅氟酸制造、鼓风炉渣处 理、各类中间产物 如铜浮渣 的处理、烧结烟尘及鼓 风炉烟尘综合回收等。废气中主要包括粉尘、烟尘 和烟气，熘尘主要污染物为铅、锌、砷、镉、铟、汞、碲 等重金属及其氧化物，烟气中主要污染物有S 0 2 和 ∞等。 各工序收尘器所收烟尘均返生产工艺回收金属。 3 固体废弃物。铅冶炼过程中的固废产生较 多，其中的大部分为中间产物，有价元素含量较高。 有必要进行回收。铅生产过程中产生的主要固体废 物见表1 。 表1铅冶炼中的主要固废及其来源 T a b l e1 P r i m a r ys o l i dw a s t e sa n ds o u r c e si nl e a ds m e l t i n gp r o c e s s 2 铅锌冶炼行业产排污系数核算方法 及应用 污染物产排污系数 简称产排污系数 是指在典 型工况生产条件下，生产单位产品 使用单位原料 所产生或排放的污染物量。污染物产生系数包括原 始产排污系数和个体产排污系数。有色金属冶炼行 业产排污系数核算方法主要有下五种方法。 2 ．1 实测数据核算产排污系数 2 ．1 ．1 实测数据的收集。实测数据的收集包括历 史实测数据的收集以及本次调查实测数据的收集。 历史实测数据收集主要以2 0 0 4 ～2 0 0 7 年企业验收 数据、历史实测数据和委托监测数据为主，包括企业‘ 委托监测、地方环保监测站例行监测、环保达标考核 万方数据 1 2 6有色金属第6 0 卷 验收监测、重点污染源监测和排污许可证年检监测 等。同时也收集部分有色冶炼企业环境监测站对本 企业例行监测数据的全年汇总值，这些数据是由企 业环境监测站监测或在线监测设备纪录数据，是企 业多年来在规定时间 一般4 次／年～1 2 次／年 对 企业各排污点进行监测的数据汇总值。这些数据能 较为系统地反映了企业生产过程排放污染物的情 况，能确切地体现了企业产、排污的实际状况。 本次调查实测由当地市环保局、企业和调查组 人员三方组成实测小组，调查小组先对企业进行现 场调查，了解了工艺流程，确定了废气、废水的监测 点，制定了监测方案，再由环保局与企业监测站配合 根据监测方案进行采样分析，在采样过程中，调查小 组人员参与了采样过程，部分现场采样工作拍摄了 照片。对于一些湿法冶炼工艺，污染物只有废水的 企业，实测采取课题组人员从现场取样经过处理后 带回具有资质的分析检测中心检测分析。 2 ．1 ．2 实测数据的处理。 1 历史实测数据的筛选和甄别。当企业在生 产工艺、原料、技术水平以及污染治理措施没有较大 的改变时，同一个企业的产排污量差别不大，在工况 基本稳定的情况下，多年份的监测报告的结果一般 都表现出一定的统计分析规律。在数据处理时，必 需剔除离群数据以使测定结果更符合客观实际。正 常数据总有一定分散性，如果人为地删去一些误差 较大但并非离群的测量数据，由此得到精密度很高 的测量结果并不符合客观实际，因此必要时应对可 疑数据采用统计方法判别和检验。 2 本次实测数据的处理。本次实测是环境监 测站根据环境监测技术规范进行的，数据的处理 除遵循其监测、统计规范外，在计算过程中还要坚持 污染物排放量小于污染物产生量的原则。这点在监 测数据处理过程中特别是没有末端治理设施的情况 下经常遇到。另外在数据处理时还有一些特殊情况 来处理。 多数铅锌冶炼企业的熔炼烟气烟道和转炉烟气 烟道无监测孔，无法监测其烟气量和烟气中含S 0 2 、 烟尘的浓度。在与企业技术人员讨论，又咨询了行 业工艺专家，得到解决办法为以原料带入系统的S 总量为基础，通过冶金计算估算这两部分烟气中污 染物含量；以该系统硫酸产量为基础，通过制酸工艺 的S 0 2 转化率、S 0 3 吸收率计算出这两部分烟气中 s c h 含量；通过该企业熔炼、转炉吹炼工艺的烟尘 率。计算出这两部分烟气中烟尘含量。 部分本项目实测企业为综合性企业，生产多种 产品，有多条生产不同金属的生产线，每条生产线的 工艺均不相同，污染物的排放量也不相同，但作为同 一个企业，其污染物的治理是统一的，例如多条生产 线的工业废水通过一条管道，排入同一个废水处理 站等。所以无法获得单一金属生产过程中工业废水 排放污染物情况和有关数据。 为了分清每条生产线产生的污染物，课题组专 门就此问题与企业技术人员进行讨论，并咨询了行 业冶金专家，经讨论确定使用统计方法解决该问题。 即根据进入废水处理站的废水水质作为各个系统产 生废水的水质，水量则根据各生产线生产具体用水 量、补充新水等情况来确定。 2 ．1 ．3 实测数据核算产排污系数的计算方法。实 测数据核算产排污系数的计算分为步骤。 1 调查 企业一段时间内产品产量 或者金属量 。 2 计算 该时间段内污染物产生量。 3 根据公式 1 计算特 定四同组合条件下原始产排污系数，式中G ～原始 产 排 污系数；O 一特定时间段内产生或排放的原 始污染物量；P 一特定时间段内产品 或原料 总量。 4 根据特定四同组合条件下的原始产排污系数计 算该四同组合条件下个体产排污系数，计算公式如 式 2 所示，式中G 一个体产排污系数；G ；一原始产 排污系数，i 1 ，2 ，⋯⋯，”，以为特定四同组合条件 下原始产排污系数个数；W i 一权重。 G O ／P 1 G ∑G i 一职 i 1 ～，2 2 2 ．2 物料衡算与冶金计算 在有色金属冶炼中，不少处理设施前均不具备 采样条件，特别像直接进制酸系统的熔炼炉、转炉烟 气中的s 0 2 、粉尘浓度等，由于烟气温度高，一般企 业管道上均没有取样口，无法对其进行监测，因此， 只能根据物料衡算、冶金计算等来推算。 1 S 0 2 产污浓度及系数的计算。已知硫酸产 量计算进入制酸烟气中S 0 2 原始产生浓度计算，例 如某企业只有转炉产生的烟气送去制酸并且没有烟 气进E l 监测数据 没有监测孔 ，该企业年产硫酸3 ． 3 万t ／a 按1 0 0 ％H 2 S O 。 。根据该厂当年硫酸产 量，按一转一吸S 总转化率9 6 ％，计算进入制酸烟 气中的含硫量为3 3 0 0 0 硫酸产量 3 2 S 的分子 量 ／9 8 硫酸的分子量 ／0 ．9 6 S 的总转化率 1 1 2 2 4 ．4 8 9 8 t ／a 进入烟气中的S 的量 ，1 1 2 2 4 ． 4 8 9 8 t ／a 进入烟气中的S 的量 2 臆酸废气量 ， 进入废气中S 0 2 的浓度。以上计算可以得到进入 万方数据 第3 期易坚等铅锌冶炼行业产排污系数核算方法及应用1 2 7 制酸系统之前即转炉产生的烟气量中的S O E 浓度。 几种平衡与计算综合计算产排污系数。一个产 污系数经过几种方法计算得出不同的数据后，根据 数据的准确程度、取数过程中与实际情况的相符程 度以及数据范围大小等各方面权衡后取权重，得出 产污系数。举例说明某制酸烟气中S 0 2 产生量计 算。某锌冶炼企业2 0 0 6 年使用含S 元素3 1 ．3 5 ％ 的锌精矿3 6 9 0 0 ．0 8 7 t ／a ，产硫酸3 2 1 4 2 ．1 4 t ／a 9 8 ％ H 2 S 0 4 。计算参考资料为与该厂生产工艺相同的 某锌冶炼厂可行性研究报告、该厂清洁生产审核所 做的物料衡算数据、有色金属工业污染源控制研 究。该锌冶炼企业烟气中S 0 2 原始产污系数计算 结果如表2 所示。 表2 锌冶炼企业2 0 0 6 烟气中s 0 2 原始产污系数计算表 T a b l e2C a l c u l a t i o no fo r i g i n a lc o e f f i c i e n t so fp r o d u c i n g p o l l u t a n t so fS C hf r o ms m o k eo fz i n c 。s m e l t i n gi n d u s t r i e si n2 0 0 6 1 按转化率9 9 ．5 ％，吸收率9 9 ％计算。 从表2 可知，由于在焙烧炉和烧结烟气管道上 没有检测日，部分企业原历史实测数据中缺乏制酸 烟气中S 0 2 含量数据，课题组根据有关资料提供的 数据进行计算，其中各数值分别为根据某锌冶炼厂 可行性研究报告中冶金计算数据，所计算出的s o z 产污系数；根据该厂当年硫酸产量，按转化率9 9 ． 5 ％，吸收率9 9 ％，所计算出的S 0 2 产污系数；根据 该冶炼厂2 0 0 6 年清洁生产审核报告中的物料平衡， 计算出的S O z 产污系数。在征求专家意见后，确定 以上三个数据的权重分别为3 0 ％，4 0 ％和3 0 ％，通 过加权平均计算后，该企业烟气中s 0 2 原始产污系 数为1 1 2 7 ．2 6k g ／t Z n 。 2 烟气中烟尘产污浓度计算。当熔炼烟气管 道上不具备采样条件，缺乏烟尘浓度数据时，其烟尘 浓度计算采用冶金计算数据为准，本课题采用数据 为焙烧炉和烧结烟气中，烟气含尘为3 0 5 0 9 ／m 3 ； 铅锌熔炼烟气中，处理烧结块的烟气含尘为匕 g ／m 3 ，处理含粉料的氧化矿或团矿时。烟气含尘为 3 0 9 ／m 3 ；铅锌鼓风炉烟气含尘为2 0 9 ／m 3 ；烟化炉含 尘量在2 5 9 ／m 3 ；用回转窑处理铅鼓风炉渣和锌浸出 渣时，其含尘量约2 0 ～5 0 9 ／m 3 ；反射炉处理浮渣时， 烟气含尘3 9 ／m 3 。 当能获取到企业进入冶炼炉炉料 干基 数据 时，其烟尘浓度计算方法为进入冶炼炉炉料 干基 总量X 烟尘率 进人烟气中烟尘量，烟尘浓度 进 人烟气中烟尘量1 0 9 ／烟气量 m 3 ／a 。如某厂采用 电炉炼锌工艺，进入熔炼炉炉料总量为9 1 6 0 7 t ／a ，烟 气量为6 0 0 0 0 N m 3 ／h ，取烟尘率为6 ％。熔炼生产产 生的烟尘量为9 1 6 0 7 0 ．0 6 5 4 9 6 ．4 2 t ／a ，相当于 0 ．7 6 3 4 t ／h ，熔炼烟气中烟尘浓度为0 ．7 6 3 4 1 0 9 ／ 6 0 0 0 0 1 2 7 2 3 ．3 m g ／m s 。 2 ．3 使用大企业中间产品数据。计算部分小企业个 体产排污系数 我国目前存在许多使用落后生产工艺，管理永 平低、生产消耗大、污染严重的小冶炼厂，许多这类 的厂仅从事冶炼过程的某中间工序，其产品也仅为 冶炼过程的中间产品，比如焙砂、粗铅、粗锌等；对于 这类小冶炼厂进行污染源普查，就需要有相应的产 排污系数，但这类小企业既没有历史监测数据，也不 易进行现场实测，所以核算其产排污系数难度很大。 为保证产排污系数尽可能的覆盖整个铅锌冶炼 行业，通过对这类小企业的调查，基本摸清其使用的 原料范围，工艺设备水平及产品情况；在充分研究所 调查的资料、广泛征求企业技术人员和行业专家的 意见，采用大中型企业部分中间产品的实测数据与 冶金计算数据、物料衡算数据相结合的方法；以实测 数据为基础，与冶金计算数据比较，用物料衡算数据 进行校核的方式，求得这类企业的产排污系数。 2 ．4 不同末端治理设施排污量的计算 有色行业尤其是重有色行业，污染物末端治理 设施基本是相一致的，但仍存在部分与此次调查企 业所应用的末端治理技术不同的其他治理技术，为 此，根据多年对有色金属工业污染处理技术的研究 及调查结果，并考虑到其他企业可能采取的末端治 理技术的技术水平、管理水平等因素，确定出有色冶 炼行业各种可能存在的末端治理技术的污染物去除 率，根据相应工艺的产污系数计算不同末端处理设 施的排污系数。工业废气的各类末端处理设施一般 处理效率与计算系数见表3 。． 2 ．5 参考专家意见进行修正 j 由于铅锌冶炼行业生产工艺复杂、产污环节多、 原料成分不稳定，在实际监测中难免会由于监测取 样的瞬时性以及监测条件所限造成计算结果与实际 值存在偏离，因此有必要将核算系数与有关数据进 万方数据 有色金属 第6 0 卷 表3工业废气末端处理设施一般处理 效率与计算系数表 T a b l e3C o m m o nd i s p o s i n ge f f i c i e n c ya n dc a l c u l a t i n g c o e f f i c i e n t so fd i s p o s i n gf a c i l i t i e sf o r i n d u s t r i a lW a S t eg a s 行比对。并委托专家进行评估，并依据专家提出的意 见对数据进行核实与修正，以保证核算数据的翔实 准确。 在工作过程中我们首先将计算出来的产排污系 数应用于本企业，通过新数据的应用与企业的日常 数据例如企业排污总量、企业硫平衡等数据进行比 参考文献 对，与企业技术人员进行探讨等方法对产排污系数 进行核定。其次将数据与1 9 9 4 年数据、已有相关资 料进行比对，看是否有较大出入，并分析数据走向的 原因。再次，聘请相关行业设计专家、环保专家对数 据进行修正，以确保数据合理可靠。 3结论 1 此次铅锌冶炼行业污染源产排污系数核算 调查了我国部分铅锌冶炼企业，结合有色金属工业 环境统计资料以及统计资料汇编对我国铅锌冶炼行 业的发展现状以及行业特点和污染物排放情况进行 了系统的调查、了艉，秀清我国铅锌冶炼行业污染源 的现状及特点。 2 通过对部分代表企业的实测、计算得出该类 企业代表的生产工艺的产排污系数。 3 对于无法实测的企业以及生产工艺，通过物 料平衡、冶金计算得出产污系数。 4 为了完善产排污系数采用大企业中闭数据 计算部分小企业所需的产排污系数，列出不同末端 治理设施的去除效率来完善排污系数。 【I ] 中国有色金属工业协会．中国有色金属工业2 0 0 6 年年鉴[ M 】，北京中国有色金属工业年鉴社，2 0 0 6 1 5 2 6 ． [ 2 ] 中国有色金属工业总公司．有色金属工业污染源控制研究[ M ] ．北京国家环境保护局，1 9 9 4 ． [ 3 ] 邓勃．数理统计方法在分析测试中的应用[ M ] ．北京化学工业出版社，1 9 8 4 4 5 6 4 ． [ 4 J 赵由才，牛冬杰，湿法冶金污染控制技术[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 3 2 0 3 2 1 1 ， C o e f f i c i e n t sC a l c u l a t i o na n dA p p l i c a t i o no fP o l l u t a n t s P r o d u c i n ga n dE m i t t i n gi nL e a da n dZ i n cS m e l t i n gI n d u s t r y y JJ i a n ．Y A N GX i a o - s o n g 1 ．S h e n z h e nZ h o n g j i nL i n g n a nN o n f e m e tC o m p a n yL t d ．，S h e n z ／”n5 1 8 0 4 0 ，G u a n g d o n g ，C h i n a ； 2 ．B e t j i n g G e n e r a l R e s e a r c hI n s t i t u t e ∥M i n i n g a n d M e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 。C h i n a ， A b s t r a c t O nt h eb a s i so ft h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h el e a da n dz i n cs m d t i n gi n d u s t r ya n dp o l l u t a n t se m i t t i n gs i t u a t i o n 。 t h ec o e f f i c i e n t so fe m i t t i n gp o l l u t a n ta r ec a l c u l a t e db yu s i n go fs p o tm e a s u r i n g ，b a l a n c e a b l ec o u n t i n go fm a t e r i a l s a n dm e t a l l u r g i c a lc a l c u l a t i o n ．T h e p r o d u c i n gp o l l u t a n t s c o e f f i c i e n t so ft h es m e l t e ra r ei m p r o v e d b yt h e c o e f f i c i e n t so fe m i t t i n gp o l l u t a n t sw h i c ha r ec a l c u l a t e dt h r o u g hi n t e r m e d i a t ep r o d u c t sf r o ml a r g ec o r p o r a t i o n s ． T h ec o e f f i c i e n t so fe m i t t i n gp o l l u t a n t sa r ec o m p l e m e n t e db yt h ec l e a r i n ge f f i c i e n c yf r o mv a r i o u st e r m i n a l d i s p o s i n gf a c i l i t i e s ，a n da r ec o r r e c t e do nt h er e f e r e n c e sf r o ms p e c i a l i s t s ． K e y w o r d s e n v i r o n m e n te n g i n e e r i n g ；c o e f f i c i e n t so fp r o d u c i n ga n de m i t t i n gp o l l u t a n t s ；i n v e s t i g a t i o no n p o l l u t i n gs o u r c e s ；l e a da n dz i n cs m e 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