2017年中国铜冶炼行业砷污染源大气排放清单.pdf

8 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 9 年第1 0 期 d o i l O ．3 9 6 9 ／i ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 9 ．0 1 0 ．0 1 8 2017 年中国铜冶炼行业砷污染源大气排放清单 李泽熙1 ，李飒2 ，郭远杰2 ，金珂2 ，李晨2 1 ．北京矿冶科技集团有限公司，北京1 0 0 1 6 0 ； 2 ．生态环境部环境工程评估中心，北京1 0 0 0 1 2 摘要根据中国环境统计数据等统计资料，以2 0 1 7 年为基准年，采用比例系数法。研究了我国铜冶炼行 业生产活动导致的有害重金属砷的大气排放及其分布特征，并给出了分省区、分工艺排放清单。结果表 明，2 0 1 7 年中国铜冶炼行业砷元素大气排放量有效统计约为2 6 ．3 4 4t ，主要集中在安徽、江西、云南、山 东、甘肃和内蒙古等地，其中安徽和云南为最主要排放省份。采用熔池熔炼工艺的铜冶炼企业对砷元素 大气排放总量贡献率较高，其单位产量废气砷元素排放的贡献率明显大于采用闪速熔炼和双闪熔炼T 艺的铜冶炼企业。 关键词铜冶炼；砷；大气排放；分布特征 中图分类号X 5 0 8 ；T F 8 1 1文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 9 1 0 - 0 0 8 6 0 5 A t m o s p h e r i cE m i s s i o nI n v e n t o r y I n d u s t r yi n o fA r s e n i cf r o mC o p p e rS m e l t i n g C h i n a ，2 0 1 7 L IZ e x i l ，L IS a 2 ，G U OY u a n j i e 2 ，J I NK e 2 ，L IC h e n 2 1 ．B G R I M MT e c h n o l o g yG r o u p ，B e i j i n g10 016 0 ，C h i n a ； 2 ．A p p r a i s a lC e n t e rf o rE n v i r o n m e n t E n g i n e e r i n g ，M i n i s t r yo fE c o l o g ya n dE n v i r o n m e n t ，B e i j i n g1 0 0 0 1 2 ，C h i n a A b s t r a c t C u r r e n ts t a t u sa n dd i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c sO fa t m o s p h e r i ce m i s s i o nO fa r s e n i cf r o mc o p p e r s m e l t i n gi n d u s t r yi n2 0 1 7i nC h i n aw e r ei n v e s t i g a t e db yp r o p o r t i o n a lc o e f f i c i e n tm e t h o d ．T h en a t i o n a lt o t a l a t m o s p h e r i ce m i s s i o no fa r s e n i cf r o mc o p p e rs m e l t i n gi n d u s t r yi n 2 0 1 7i sa b o u t2 6 ．3 4 4t ．A n h u ip r o v i n c e a n dY u n n a np r o v i n c ea r ei d e n t i f i e da st h et o pe m i s s i o nr e g i o n sw h i l et h em a i ne m i s s i o nr e g i o n si n c l u d e A n h u i ，J i a n g x i ，Y u n n a n ，S h a n d o n g ，G a n s ua n dI n n e rM o n g o l i a ．W i t h i nc o p p e rs m e l t i n ge n t e r p r i s e s ，b a t h s m e l t i n gp r o c e s ss h o w sh i g h e ra r s e n i ce m i s s i o nt oa i rt h a no t h e rp r o d u c t i o np r o c e s s e s ，a n dt h ea t m o s p h e r i c e m i s s i o no fa r s e n i cp e ru n i ty i e l do fc o p p e ri so b v i o u s l yh i g h e rt h a nt h a to fF l a s hS m e l t i n gp r o c e s sa n d D o u b l eF l a s hS m e l t i n gr o c e s s ． K e yw o r d s c o p p e rs m e l t i n gi n d u s t r y ；a r s e n i c ；a t m o s p h e r i ce m i s s i o n ；d i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c s 砷主要赋存于有色金属矿床中以伴生矿产出， 占砷矿总储量的8 0 ％以上口‘2 ] ，其中铜精矿中的砷 含量占比为0 ．1 9 ％～1 ．8 8 ％。砷在有色金属提取 过程中以硫化物或盐的状态不同程度地进入废气、 废水和废渣中，构成了我国有色冶炼企业最主要的 环境污染源[ 3 巧] 。砷污染物一旦进入环境，就会对生 收稿日期2 0 1 9 - 0 3 3 0 基金项目环保公益性行业科研专项 2 0 1 5 0 9 0 5 0 作者简介李泽熙 1 9 8 8 一 ，男，湖南人，硕士，工程师 态环境和人类健康产生持续影响[ 6 ] 。有色冶炼行业 年产排砷占全国人为砷排放量近一半，已成为我国 主要的砷污染来源。其中，铜冶炼排放的砷占有色 金属冶炼行业砷排放总量的8 0 ％以上即] 。 我国铜消费需求旺盛，铜冶炼企业生产集中度 相对较高，生产活动水平及污染物排放量省际差异 万方数据 2 0 1 9 年第1 0 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 8 7 明显凹1 0 ] 。确定有色金属冶炼企业的重金属排放量 是一切防控工作的起点，排放清单作为一项系统的 污染源识别、梳理和定量工程，可以为有效控制重金 属污染提供全面的基础数据。我国铜冶炼砷污染源 多、排放量大、监管针对性不强，目前尚没有关于铜 冶炼行业砷污染源排放清单的系统研究。本研究以 2 0 1 7 年为基准年开展铜冶炼行业砷污染物的排放 特征研究，分析砷污染物排放规律，建立铜冶炼行业 砷污染源大气排放清单，以期为铜冶炼行业砷污染 源监管提供管理支撑，为有效遏制砷污染源重金属 排放提供技术支持。 1研究方法 1 ．1 研究范围 选取2 0 1 7 年为基准年，对我国铜冶炼行业情况 进行调查分析，并以环境统计数据为基础，对全国范 围内的矿产铜企业的生产活动水平及重金属砷元素 大气排放水平和排放特征进行分析研究，建立以企 业为单元的废气砷元素分省区排放清单和以生产工 艺为单元的废气砷元素分工艺排放清单。 1 ．2 计算方法 采用砷元素比例系数法，估算2 0 1 7 年我国铜冶 炼行业生产活动产生的砷元素大气排放量 Q F E 式中，Q 表示重金属砷元素的大气排放量 t ；F 表 示重金属砷元素在排放颗粒物中的重量比例系数 ％ ；E 表示精炼铜 电解铜 生产活动排放烟尘量 t 。 1 ．3 生产活动水平及烟尘排放量的获取 2 0 1 7 年中国精炼铜 电解铜 产量8 8 8 ．9 万t ，较 2 0 1 6 年同比增加5 ．4 ％，其中矿产铜产量6 7 6 万t ，再 生铜产量2 1 2 ．9 万t 。各省 市、区 矿产精炼铜产量 分布不均衡，最主要产铜省区为安徽和江西，其次为 山东和云南。 对2 0 1 7 年全国铜冶炼行业环境统计数据中所 有企业进行有效性筛选，筛除再生铜冶炼企业，仅对 矿产铜冶炼企业做统计分析。同时针对部分典型企 业开展砷污染物排放量的实际监测，并组织与典型 企业、行业专家进行调研与座谈，对2 0 1 7 年环境统 计数据进行了补充修正，最终形成2 0 1 7 年铜冶炼企 业产品产量及相关污染物产排数据。经筛选后， 2 0 1 7 年全国铜冶炼行业环境统计数据中有效统计 数据共包含4 2 家铜冶炼企业，这些企业分别分布在 1 8 个省 直辖市、自治区 ，实际精炼铜总产量为 5 6 3 ．3 万t ，约占当年全国精炼铜 电解铜 产量 仅 矿产铜，不含再生铜 的8 3 ．3 ％。 1 ．4 砷元素比例系数的确定 我国相继发布了污染源普查产排污系数手册 等相关技术指南。根据企业产品、原料、工艺、规模 及末端治理技术的组合情况，运用铜冶炼行业废气 污染物产排污系数，通过烟尘排污系数与废气中砷 排污系数的比值给出企业废气烟尘中砷含量百分 比，得出铜冶炼过程排放烟尘中原始砷含量系数表。 分析各工艺类别砷污染物排放的特点，同时结合铜 冶炼企业排放烟尘中砷及其化合物的实测数据以及 专家咨询所征集的意见，对企业烟尘中砷含量系数 进行调整，得到修正后铜冶炼过程排放烟尘中砷含 量系数表，见表1 。 表l修正后铜冶炼过程排放烟尘中砷含量系数表 T a b l elC o r r e c t e dc o n t e n tc o e f f i c i e n t so fA so fd u s te m i s s i o nf r o mc o p p e rs m e l t i n gi n d u s t r y 万方数据 8 8 有色金属 冶炼部分 h t t p H y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 9 年第1 0 期 1 ．5 数据校对 将2 0 1 7 年环境统计数据中铜冶炼企业烟尘排 放量乘以砷元素比例系数得到废气砷污染物排放量 统计数值，并与废气砷污染物排污系数法计算数值 进行对比，分析砷元素比例系数的合理性及排污系 数计算数值的可靠性和准确性。 2 0 1 7 年全国铜冶炼行业环境统计数据中有效 统计数据共包含4 2 家铜冶炼企业，结合排污系数计 算数值共计得到有效对比数值3 0 组，占比7 1 ．4 ％。 以环境统计折算数值、排污系数计算数值分别为坐 标轴z 轴、Y 轴做散点分布图，如图I 。 图1铜冶炼企业废气重金属砷元素排放■统计折算数值与排污系数计算数值散点分布图 F i g ．1 S c a t t e rp l o to fc o n v e r s i o nv a l u e sa n dp o l l u t i o ne m i s s i o nc o e f f i c i e n tv a l u e so fa t m o s p h e r i c e m i s s i o n so fA sf r o mc o p p e rs m e l t i n ge n t e r p r i s e si nC h i n a 万方数据 2 0 1 9 年第1 0 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 8 9 对散点数据做线性相关性趋势分析，得线性 函数 Y 一0 ．8 5 4 7 x 0 ．1 6 7 其中，Y 为排污系数计算数值；z 为统计折算 数值。 该线性函数与理想线性函数Y z 即排污系 数计算数值等于统计折算数值 吻合性较好，砷元素 比例系数较合理，排污系数计算数值可靠性较高，可 用于表达铜冶炼企业废气重金属砷元素排放量。 2 结果与讨论 2 ．12 0 1 7 年全国铜冶炼行业废气重金属砷元素分 省区排放清单 2 0 1 7 年各省区砷元素排放清单见表2 。由表2 可知，2 0 1 7 年全国铜冶炼行业企业废气重金属砷元 素排放量约为2 6 ．3 4 4t ，精炼铜 电解铜 产量较多 的省区依次包括安徽、江西、云南、山东、甘肃、内蒙 古自治区、福建、河南、湖北等，其中最主要产铜省区 为安徽和江西，分别占统计总产量的1 7 ．5 0 ％和 1 7 ．3 7 ％，其次为云南和山东，分别占统计总产量的 1 1 ．4 5 ％和1 1 ．3 6 ％。各省区铜冶炼企业废气重金 属砷元素排放量大小排序依次为安徽、云南、江西、 内蒙古、山东、甘肃、河南、湖北、福建等。比较可知， 各省区废气重金属砷元素排放量大小规律与各省区 精炼铜 电解铜 产量大小规律总体一致，在铜冶炼 行业产业集中度相对较高的地区，如安徽、江西、云 南、山东、甘肃和内蒙古等地，尤其是安徽和云南，区 域内铜冶炼企业废气重金属砷元素排放总量较大， 需对铜冶炼企业的废气重金属砷元素排放加强监督 管理。 结合排放清单中各企业四同组合，火法精炼一 电解精炼、电解精炼和湿法冶炼等工艺排放的重金 属砷元素量极小，本次研究不做详细分析。排污较 严重的主要是采用火法冶炼工艺对铜矿石进行处理 的工序，在各种熔炼工序过程中会排放出含砷废气， 并且不同的熔炼工艺对污染物产生及排放情况的影 响不同。 按熔池熔炼、闪速熔炼和双闪熔炼三大工艺类 型，分别对废气砷元素排放量进行统计，结果如表3 所示。采用熔池熔炼工艺的企业精炼铜 电解铜 产 量最大，占三大类工艺企业总产量的4 3 ．4 9 ％，废气 砷元素排放量最大，占三大类工艺总排放量的 5 9 ．4 0 ％。采用闪速熔炼工艺的企业精炼铜 电解 铜 产量和废气砷元素排放量次之，采用双闪熔炼工 表22 0 1 7 年全国铜冶炼行业统计 企业废气砷元素排放清单 T a b l e2 A t m o s p h e r i ce m i s s i o n so fA si n C h i n ai n2 0 1 7 艺的企业精炼铜 电解铜 产量和废气砷元素排放量 均最小。 2 ．22 0 1 7 年全国铜冶炼行业废气重金属砷元素不 同工艺排放清单 按熔池熔炼、闪速熔炼和双闪熔炼三大工艺类 型，分别计算各类工艺企业单位产量的废气砷元素 排放量，结果见表3 。采用熔池熔炼工艺的企业单 位产量废气砷排放量远远大于采用闪速熔炼和双闪 熔炼工艺企业的排放量，分别为其1 ．8 5 倍和2 ．0 3 倍。采用闪速熔炼工艺的企业单位产量废气砷排放 量略大于双闪熔炼工艺企业排放量，双闪熔炼工艺 企业单位产量废气砷排放量最小。因此，闪速熔炼 和双闪熔炼工艺对单位产量废气砷元素排放的贡献 明显小于熔池熔炼工艺。 结合国际国内铜矿石资源和市场条件以及我国 对精铜的需求，优化调整铜冶炼行业产业和地区布 局，控制铜冶炼行业产能，加快产业升级；采用先进 的脱砷技术及专用除尘设备加强对铜冶炼行业重金 属砷元素大气排放的控制等，对控制中国铜冶炼行 业重金属砷元素大气排放意义重大。但由于本研究 主要以铜冶炼行业废气污染物产排污系数为基础来 分析2 0 1 7 年环境统计数据，对国内铜冶炼企业的实 际测试相对较少，且缺乏系统性，估算结果具有相对 不确定性，未来还需要进一步研究。 万方数据 9 0 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 9 年第l O 期 表3 铜冶炼企业不同工艺废气砷元素排放■对比 T a b l e3E m i s s i o nc o n t r i b u t i o n so fA so fd i f f e r e n tp r o c e s s e si nc o p p e rs m e l t i n gi n d u s t r y 3结论 1 本次研究的全国铜冶炼行业共计4 2 家企业 分别分布在1 8 个省 直辖市、自治区 ，其2 0 1 7 年精 炼铜 电解铜 产量约占当年全国总产量 仅矿产铜， 不含再生铜 的8 3 ．3 ％，生产活动导致的废气重金 属砷元素排放量总计约为2 6 ．3 4 4t 。 2 各省区铜冶炼企业废气重金属砷元素排放量 大小规律与各省区精炼铜 电解铜 产量大小规律呈 现一致性，在铜冶炼行业产业集中度相对较高的地 区，铜冶炼企业废气重金属砷元素排放总量较大，其 中安徽、江西、云南、山东、甘肃和内蒙古等地为主要 排放地区。 3 采用熔池熔炼工艺的企业其精炼铜 电解铜 产量及废气砷元素排放量均为最大，明显大于闪速 熔炼和双闪熔炼工艺企业。熔池熔炼工艺产生的单 位产量废气砷排放量远远大于采用闪速熔炼和双闪 熔炼工艺企业的排放量，分别为其1 ．8 5 倍和2 ．0 3 倍。闪速熔炼和双闪熔炼工艺对单位产量废气砷元 素排放的贡献率明显小于熔池熔炼工艺。因此，优 化生产工艺能够明显改善铜冶炼生产活动导致的废 气砷元素排放水平。 参考文献 [ 1 ] 宣之强．中国砷矿资源概述[ J ] ．化工矿产地质，1 9 9 8 ， 2 0 3 2 0 5 - 2 1 I ． [ 2 - 1 李艺．有色多金属矿山砷污染对生态环境的影响及其治 理分析[ J ] ．地球与环境，2 0 0 8 ，3 6 3 2 5 6 2 6 0 [ 3 ] 田文增，陈白珍．仇勇海．有色冶金工业含砷物料的处理 ， 及利用现状[ J ] 湖南有色金属，2 0 0 4 ．2 0 6 1 1 1 5 [ 4 ] 陈谦．铜火法冶金含重金属废气控制技术研究[ J ] ．有色 金属 冶炼部分 ，2 0 1 3 9 6 7 7 0 [ 5 ] 刘风华，易宇，邹结富，等．含砷烟尘的综合利用[ J ] ．有色 金属 冶炼部分 ，2 0 1 7 3 1 0 1 4 [ 6 ] A L O N S 0DL ，L A T O R R ES 。C A S T I L I 。OE ，e ta 1 ． E n v i r o n m e n t a lo c c u r r e n c eo fa r s e n i ci nC o l o m b i a A r e v i e w [ J ] ． E n v i r o n m e n t a lP o l l u t i o n 。2 0 1 4 ，1 8 6 2 7 2 2 8 1 ． [ 7 ] 王萍，王世亮，刘少卿，等．砷的发生、形态、污染源及地球 化学循环[ J ] ．环境科学与技术，2 0 1 0 ，3 3 7 9 6 1 0 3 [ 8 ] 尚福山．中国铜工业发展对策建议[ J ] 有色金属再生与 利用，2 0 0 6 1 1 1 5 1 7 [ 9 ] 冯碧涛．我国精炼铜行业现状及发展趋势浅析[ J ] ．上海 有色金属，2 0 1 5 ，3 6 2 8 2 8 4 [ 1 0 ] 范书凯，马倩玲，李飒．铜冶炼行业铅、砷重金属排放研 究[ C ] ／／2 0 1 5 年中国环境科学学会学术年会论文集．北 京中国环境科学学会，2 0 1 5 4 4 5 3 4 4 5 6 ． 万方数据