ISP冶炼过程含铅烟尘排放环节及其治理.pdf

5 8 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 4 年第3 期 d o i l o ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 4 ．0 3 ．0 1 7 I S P 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7 1 0 0 5 5 ； 2 ．西安建筑科技大学管理学院，西安7 1 0 0 5 5 摘要分析了I S P 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1 0 扯m ，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3 0n l g ／m 3 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；I S P ；烟尘；排放 中图分类号T F 8 1 2文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 4 0 3 一0 0 5 8 一0 4 E m i s s i o na n dM a n a g e m e n to fL e a d - B e a r i n g D u s ti nI S PM e l t i n gP r o c e s s M AH o n g z h o u l ，W A N GC h e n g - ju n 2 ，L I UY o n 9 2 ，F E N GT a 0 2 1 ．S h a a nx iT e c h n o l o g i c a lI n s t i t u t eo fM e t a l l u r g i c a lE n g i n e e r i n g ，s c h 0 0 1o fM e t a l I u r g i c a l E n g i n e e r i n g ，X i ’a nU n i v e r s i t yo fA r c h i t e c t u r ea n dT e c h n o l o g y ，X i ’a n7 1 0 0 5 5 ，C h i n 8 ； 2 ．S c h o o lo fM a n a g e m e n t ，X i ’a nU n i v e r s i t yo fA r c h i t e c t u r ea n dT e c h n o l o g y ，X i ’a n7 1 0 0 5 5 ，C h i n a A b s t r a c t T h ee m i s s i o na n dc h a r a c t e r i s t i co fl e a d b e a r i n gd u s ti nI S Pm e l t i n gp r o c e s sw e r ea n a l y z e d ．T h e p a r t i c l ed i a m e t e ro fl o s t c o n t a i n i n gd u s ti su n d e r1 0 弘m ． T h ed u s tc o n c e n t r a t i o ni sc o n t r o l l e da s3 0m g ／m 3 b yd u s tr e m o v a ls y s t e mi nc u r r e n tp r o d u c t i o n ． S m a l l e rp a r t i c l e si nd i s c h a r g e dd u s tt e n dt of o r ma e r o s o l p a r t i c l e si nt h ea t m o s p h e r e ，r e s u l t i n gi nab r o a d e rr a n g eo fl e a dp o l l u t i o n ． K e yw o r d s l e a d ；I S P ；d u s t ；d i s c h a r g e 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步淘汰，但I S P 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。I S P 炼铅锌 为烧结一密闭鼓风炉熔炼工艺，本文对I S P 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 I S P 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 收稿日期2 0 1 3 一0 9 一0 4 基金项目环保部公益性行业科研专项 z 0 1 1 0 9 0 5 3 作者简介马红周 1 9 7 3 一 ，男，陕西风翔人，副教授． 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 万方数据 2 0 1 4 年第3 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 5 9 的浓度‘1 3 见表1 。 表1 烧结烟尘的排放量 T a b l e1E m i s s i o n sl o a do fs i n t e r i n gd u s t 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， 粗锌送精馏炉精炼。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8 0 ％～1 0 0 ％，块度为5 0 ～1 0 0m m ，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。I S P 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1 0I | m 的尘粒占9 0 ％[ 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4 5 0 ℃以下。用1 号铅在 5 5 0 1 0 ℃条件 下测出铅的蒸发量[ 3 ] 约为o ．2 4 1 ～o ．2 6 4g ／ m 3 h ，熔铅锅中铅烟粒子粒径小于O 。6 弘m 的占8 0 ％ 以上，小于1 ．o 雎m 的占9 7 ．6 ％[ 4 ] 。熔铅锅及铸型 处附近空气中的铅浓度[ 3 ’5 ] 见表2 。 表2 熔铅锅及铸型处附近空气中的铅浓度 T a b l e2L e a dc o n c e n t r a t i o n si nt h ea t m o s p h e r e n e a rt h em o l t e n - l e a dp o ta n dc a s ta r e a 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 T a b l e3M e 嬲u r e dV a l u 酷o f l e a dc o n c e Ⅱt r a “o ni na i rn e a r 恤em e l t i n gO f c a t h o d el e a da n dp r o d u c t i o nl i n e ／ m g m 一3 万方数据 6 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 4 年第3 期 2 铅烟与铅尘对人体的危害 2 ．1 铅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O ．9 6 、2 ．5 4 、1 0 ．9 5 、 1 1 ．9 8 、2 8 ．8 7m g ／m 3 时，铅中毒发病率分别为 2 2 ．1 ％、2 3 ．6 ％、2 6 ．7 ％、5 3 ．2 ％、7 4 。3 ％。B 厂五年 的平均铅烟浓度与发病率的关系[ 3 3 见表4 。 表4 铅烟浓度与铅中毒、铅吸收发病率的关系 T a b I e4 R e l a t i o n s h i pb e t w e 明l e a dc o n c e n t r a t i o n i nl e a ds m o k ea n dI e a dp o i s o n i n ga n dl e a d a b s o r p t i o nm o r b i d i t y 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 关系‘6 | 。 2 ．2 铅作业工种与铅中毒的关系‘3 捌 表5 表5 工种与铅吸收和铅中毒的关系 T a b l e5 R e l a t i o n s h i pb e t w e e nt y p eo fw o r ka n d I e a da b s o r p t i 仰a n dl e a dp o i ∞n i n g 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，所以其铅中毒率较高。 3I S P 冶炼过程对铅烟、铅尘的治理 措施 表6 是某I S P 冶炼厂对铅烟、铅尘的治理措施。 表6 废气源及治理措施 T a b l e6S o u r c eo fl e a db e a r i H gd u s ta n dr e l e V 蛆tt r 昀t m 蛆tm e 憋u r e m 明t 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 1 0 0 ～2 0 0p m ，经纬线问孔隙为3 0 0 ～7 0 0 弘m ，如滤 布选择和结构设计得当，对于5 弘m 以上的粉尘可 除去9 9 ％以上‘1 | ，烟尘排放质量浓度在3 0m g ／m 3 万方数据 2 0 1 4 年第3 期 有色金属 冶炼部分 h t t p f ／y s y 【．b g r i m m ．c n ’6 1 ‘ 以下‘7 | 。王江峰等‘8 3 测定了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6 0 、8 0 、5 0m g ／m 3 ，布袋除尘总效率 在9 9 ．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 弘m 的粉尘，净化效率可达9 9 ．o ％～9 9 ．8 ％，烟 尘排放质量浓度在5 0m g ／m 3 以下[ 1 ’7 ] ，但曾国兴[ 9 1 等对铅锌烧结烟气入口含尘量3 ．8g ／m 3 的烟气进 行处理，出口含尘量为7 0m g ／m 3 。湿式除尘器能除 掉o ．1 肛m 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，但净化效 果均不理想 净化效率多在1 5 ％左右 L 1 引。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3 0m g ／m 3 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 I S P 铅冶炼各工序的含铅烟气烟尘的排放点 大多属于逸散和扬尘，铅烟铅尘颗粒粒径在1 0 “m 以下，通常采用吸风罩将这些物料先汇聚至收尘 系统内，再进行除尘操作，处理后的外排尾气中仍 有3 0m g ／m 3 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I S P 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 ，1 9 9 2 6 4 6 4 9 ． [ 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，1 9 9 2 ． [ 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，1 9 8 0 ． [ 4 ] 刘芳，丁毓文．含铅烟尘治理技术评述[ J ] ．中国卫生工 程学，1 9 9 3 3 1 0 3 1 0 5 ，1 1 1 ． [ 5 ] 张养元，高喻宏，刘江辉，等．某冶炼厂铅危害情况分析 [ J ] ．实用预防医学，2 0 1 0 5 9 3 2 9 3 3 ． [ 6 ] 王龙义，张文，李登久，等．蓄电池制造业铅中毒的控制 与消除[ J ] ．中国工业医学杂志，2 0 0 7 ，2 0 5 2 9 6 2 9 9 ． [ 7 ] 尹一男，柴立元，孙宁．铅冶炼污染防治技术评价指标体 系的构建[ J ] ．环境污染与防治，2 0 1 2 ，3 4 1 0 8 2 8 7 ， 9 4 ． [ 8 ] 王江峰，刘光大．某铅锌冶炼厂烧结车间通风除尘系统 改造[ J ] ．工程设计与研究，2 0 0 8 2 ；1 9 2 3 ． [ 9 ] 曾国兴．铅锌烧结电除尘器设计与应用[ J ] ．有色设备， 2 0 0 3 6 3 5 ，4 9 ． [ 1 0 ] 叶岱鑫，商意先．铅烟的净化处理[ J ] ．环保科技，1 9 8 0 1 5 8 6 1 。1 8 ． 万方数据