铅冶炼企业烟尘中铅的排放特性研究.pdf

6 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 6 年第l o 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 I ／J ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 6 ．1 0 ．0 1 7 铅冶炼企业烟尘中铅的排放特性研究 刘大钧 环境保护部环境工程评估中心，北京1 0 0 0 1 2 摘要对不同地区、不同工艺的4 家铅冶炼企业大气污染源及环境空气进行监测和分析。结果表明，在 艾萨炉和鼓风炉所排烟气的P M 。。中，铅的平均浓度分别为6 0f z g ／m 3 和2 2 4 弘g ／m 3 ，对比2 个铅冶炼企 业的有组织排放，P M 。。中含有的铅主要分布于P M 。．；中，平均占7 5 ％。对2 个铅冶炼企业的无组织排放 源周边空气调查表明，P M ，。中含有铅也主要分布在P M z ．s 中，平均占7 4 。2 ％，而且P M zs 中的铅占T S P 中铅的4 7 ．5 ％。企业有组织和无组织排放面源中的铅均以细颗粒为主，主要分布在其所排的P M ，。中， 又以P M zs 为主。 关键词铅锌冶炼；烟尘；铅；排放特性 中国分类号X 7 0 8文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 6 1 0 0 0 6 6 0 4 S t u d yo nL e a dE m i s s i o nC h a r a c t e r i s t i cf r o mD u s to fL e a dS m e l t e r L I UD a j u n 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 n v i r o n m e n t a lP r o t e c t i o n ，B e i i i n g1 0 0 0 1 2 ，C h i n a A b s t r a c t A t m o s p h e r i cp o l l u t i o ns o u r c ea n da m b i e n ta i rf r o mf o u rd i f f e r e n tl e a ds m e l t e r sw i t hf o u rd i f f e r e n t p r o c e s s e sw e r em o n i t o r e da n da n a l y z e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a ta v e r a g el e a dc o n c e n t r a t i o ni nP M l oo fo u t l e t s m o k eo fI S Af u r n a c ea n db l a s tf u r n a c ei s6 0t t g ／m 3a n d2 2 4J u g ／m 3r e s p e c t i v e l y ．B a s e do ni n v e s t i g a t i o no f o r g a n i z e de m i s s i o n sf r o mt w ol e a ds m e l t e r s ，l e a di nP M l oi sm a i n l yd i s t r i b u t e di nP M 2 ．5w i t ha v e r a g eo f 7 5 ％．B a s e do nr e s e a r c ho na i rs u r r o u n d i n ga n dn o n o r g a n i z e de m i s s i o ns o u r c ef r o mt w ol e a ds m e l t e r s 。 l e a di nP M l oi sm a i n l yd i s t r i b u t e di nP M 2 ．5w i t ha v e r a g eo f7 4 ．2 ％，a n dl e a di nP M 2 ．5a c c o u n t sf o r4 7 ．5 ％o f l e a di nT S P ．L e a di no r g a n i z e da n dn o n o r g a n i z e de m i s s i o n ss o u r c ei s m a i n l yd i s t r i b u t e di nP M l o ， e s p e c i a l l yi nP M 2 ．5 ． K e yw o r d s l e a da n dz i n cs m e l t i n g ；s m o k e ；l e a d ；e m i s s i o nc h a r a c t e r i s t i c 我国已建成的铅冶炼厂有4 0 0 多家，且分布较 广L l J 。铅在人体中积累会造成体内血铅浓度升高， 引起贫血等，近年我国频发的“血铅”事件[ 2 ] 。2 0 1 1 年2 月国务院发布了重金属污染综合防治“十二 五”规划，将重金属污染防治确定为“十二五”期间 国家环保工作的“头等大事”。铅锌矿等多金属矿原 矿中含有铅，在选矿时将其富集，并形成铅精矿产 品，然后运送至冶炼厂进行冶炼，在冶炼过程中将排 出大量烟粉尘[ 3 ] ，虽然经过除尘器处理后，绝大部分 烟粉尘会被捕收下来H ] ，但是仍然会有少部分烟尘 排人大气中，这部分烟尘中含有铅。 为此，对铅排放的主要污染源铅冶炼企业烟尘 中铅的排放特性进行研究口] ，对明确主要污染物，改 善环境质量，维护公众健康权益，促进经济、社会和 环境的协调发展，具有重要的现实意义。 收稿日期2 0 1 6 0 5 0 6 基金项目环境保护部财政资金专项项目 1 4 4 1 3 2 1 1 0 1 0 3 作者简介刘大钧 1 9 7 8 一 ，男，吉林省吉林市人，博士研究生，高级工程师 万方数据 2 0 1 6 年第l o 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 6 7 1 重金属污染物排放种类 为了研究铅冶炼企业所排烟尘中的重金属成 分，选取铅冶炼典型企业对其重点污染源进行监测 分析，研究所排烟尘中的重金属成分。 铅冶炼企业以精铅矿为主要原料，通过熔炼得 到粗铅、再经过电解生产得到精铅。某铅冶炼企业 的主要污染源有熔炼炉、还原炉、电铅锅，分别用于 铅精矿的熔炼、铅电解阳极泥的熔炼和铅电解阴极 铅的熔化精炼哺] 。经对氧气底吹熔炼炉环境集烟、 还原炉工艺烟气和电铅锅环境烟气等除尘器出口的 烟尘进行采样监测[ 7 ] ，分析了烟尘中铅、汞、铬、镉、 砷、锌等重金属污染物的浓度，监测数据见表l 。 表1主要污染源除尘器出口重金属尘浓度 T a b l e1 H e a v ym e t a lc o n c e n t r a t i o no fk e yp o l l u t i o ns o u r c ei np r e c i p i t a t o ro u t l e t ／ 腿m _ 3 对监测数据进行分析表明各污染源所排烟尘 中均有铅、锌、铬、镉、砷、汞等重金属污染物，但其含 量各有不同，其中以铅尘为主，氧气底吹熔炼炉、还 原炉和电铅锅烟气除尘器中的铅含量分别占烟尘中 重金属量的5 0 ．5 ％、4 2 ．6 ％、5 2 ．2 ％。 2 烟尘粒径分布 为研究铅冶炼企业熔炼炉烟尘和其周边环境空 气颗粒物中铅污染物的粒径分布规律[ 8 。10 | ，收集整 理了相关污染源和环境监测数据进行研究分析。 2 ．1 有组织排放烟尘 2 ．1 ．1 A 企业 A 企业主要污染源有艾萨炉和鼓风炉，艾萨炉 用于铅精矿的熔炼、鼓风炉用于艾萨炉所产富铅渣 的熔炼，其产生的烟气分别经两套除尘系统净化后 排放，烟气先经布袋除尘器、再经湿式三效除尘器两 级净化。艾萨炉监测采样点位置设在二级除尘器出 口，鼓风炉监测采样点位置设在一级除尘器出口。 烟尘粒径分9 级进行采样。 1 烟尘浓度及粒径分布 艾萨炉和鼓风炉烟气出口的烟尘粒径分级浓度 监测值分别见表2 和表3 。 分析表2 ～3 可知艾萨炉和鼓风炉烟气的 P M 。。平均排放浓度分别为17 2 2 和28 7 8 ／- g ／m 3 ，排 放烟尘中较细颗粒物占有较大的比例，P M 。分别占 烟尘量的6 9 ．7 ％和6 5 ．2 ％，P M 粥分别占烟尘量的 7 9 ．8 ％和7 8 ．8 ％；经采用内插法计算，P M ．。约占 P M l o 的7 2 ％。 由表2 ～3 可知由于艾萨炉烟尘采样是在二级 除尘器出口，其总体除尘效率比一级除尘器高，故其 烟尘中P M ，。浓度要小于鼓风炉，细颗粒物比例要略 大于鼓风炉 细颗粒物较难除去 。 表2 艾萨炉烟气出口不同粒径烟尘浓度 T a b l e2I S Af u r n a c ee x i tf i u eg a sw i t hd i f f e r e n t p a r t i c l es i z eo fs m o k ec o n c e n t r a t i o n 序号涮肛m1 等鼍盎百麓％ 1d 0 ．4 20 ．4 ～O ．7 表3 鼓风炉烟气出口不同粒径烟尘浓度 T a b l e3B l a s tf u r n a c ee x i tf l u eg a sw i t hd i f f e r e n t p a r t i c l es i z eo fs m o k ec o n c e n t r a t i o n 序号粒径／扯m 烟尘浓度／ “ g m3 累计 范围平均值累计值百分比／％ 1 O ．4 2O ．4 ～0 ．7 3O ．7 ～】．1 2 烟尘中铅的浓度及粒径分布 由于烟尘中小于0 ．7 肛m 和2 ．1 ～1 0p m 范围 内的浓度较低，为便于分析，将这两段范围内的分级 万方数据 6 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 6 年第1 0 期 样品分别合并为一级进行铅含量分析，即将上述表 中9 级粒径合并为4 级。艾萨炉和鼓风炉烟气出口 烟尘中铅的粒径分级浓度监测值分别见表4 、表5 。 表4 艾萨炉烟气出口不同粒径烟尘中铅的浓度 T a b l e4 L e a dc o n c e n t r a t i o n so fI S Af u r n a c ee x i t f l u eg a sw i t hd i f f e r e n ts i z e 表5 鼓风炉烟气出口不同粒径烟尘中铅的浓度 T a b l e5L e a dc o n c e n t r a t i o no fb l a s tf u r n a c ee x i t f l u eg a sw i t hd i f f e r e n ts i z e 对表4 ～5 进行分析可知在艾萨炉和鼓风炉所 排烟气的P M 。。中，铅的平均浓度分别为6 0 和2 2 4 t - g ／m 3 ；铅主要分布于细颗粒物中，两种炉型P M 中铅分别占P M 。。的7 6 ．7 ％和7 3 ．2 ％，通过内插法 计算，铅在P M 。．。中约占P M 。。的7 6 ％。 进一步分析艾萨炉和鼓风炉烟气除尘器出口的 铅含量，可见经除尘器净化后的艾萨炉和鼓风炉烟 气的铅含量占其烟尘量的比例分别为3 ．5 ％和 7 ．8 ％，占比较小。 2 ．1 ．2B 企业 B 企业主要污染源除尘器出口P M ，。、P M 。、 P M ，烟尘中重金属铅的粒径分级浓度监测值及分析 结果见表6 。 表6 结果表明，铅主要分布于P M 中，其比例 为6 5 ．1 ％～8 3 ．8 ％，平均值为7 3 ．2 ％，与A 企业的 分布情况 7 6 ％ 基本一致，A 、B 两企业平均值约为 7 5 ％。 表6 不同粒径烟尘中铅的浓度及比例 T a b l e6L e a dc o n c e n t r a t i o na n dp r o p o r t i o ni n d i f f e r e n tp a r t i c l es i z ei ns m o k e 2 ．2 无组织排放铅尘 大量建设项目环境影响评价实践表明，与有组 织排放点源相比，企业无组织排放面源排放的烟粉 尘对周边环境影响更大。有组织排放点源具有一定 的高度，尘的粒径较小，因而其扩散远、影响范围大， 但落地浓度较低，对近距离范围环境影响较小；无组 织排放面源排放高度低，尘的粒径更大，因而易于在 近距离范围沉降、落地浓度较高，对企业周边环境影 响更大[ 1 1 | 。因而可以认为，如果无其它企业干扰， 铅冶炼企业周边环境空气中的铅，基本上是受该企 业无组织排放影响，环境空气中的铅含量粒径分布 也基本可以认为是无组织排放源的烟尘中铅的粒径 分布。 为了解铅冶炼企业烟尘中铅排放对周边环境空 气质量的影响情况，我们选择了云南和湖南两地区 域较独立、外界干扰小、具有一定代表性的铅冶炼企 业 企业C 、D ，于2 0 1 2 年对其周边环境空气中铅在 T S P 、P M 。。、P M 。．。中的浓度进行了监测，并进行了 铅在颗粒物种粒径分布规律研究，结果见表7 。 表7C 企业和D 企业周边环境空气中铅在颗粒物中粒径分布 T a b l e7L e a dd i s t r i b u t i o ni nd i f f e r e n tp a r t i c l es i z ei ne n v i r o n m e n ts u r r o u n d i n ge n t e r p r i s e sCa n dD 万方数据 2 0 1 6 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 6 9 表7 结果表明，虽然C 、D 两企业所处地理位置 不同，但其周边环境空气中P M 。。、P M 撕在T S P 中 的比例基本相同，P M 。。分别占5 8 ％和5 9 ％，P M 拼 分别占2 9 ％和4 4 ％；铅在P M ，。中占T S P 的比例相 同，均为6 4 ％；铅在P M ．。中的比例基本相同，分别 占P M 。。的7 0 ．3 ％和7 8 ．1 ％，平均7 4 ．2 ％，占T S P 的4 5 ％和5 0 ％，平均4 7 ．5 ％。 因此可以说明，企业无组织排放面源中的铅均 以细颗粒为主，主要分布在其所排的P M ，。中，以 P M 。为主，更容易传播，更难以沉降，容易对人体健 康产生危害n2 | 。为此，需加快研究有效减少企业颗 粒物及P M ．。排放量的烟尘净化技术，加强对有组 织及无组织排放源的控制，确保铅排放浓度长期稳 定达标，减少铅对环境的影响；铅冶炼企业需按相关 规定设置严格的环境防护距离，预防减轻对企业周 边环境及人群的不利影响。 3结论 1 铅冶炼企业排放烟尘中的重金属污染物主要 包括铅、锌、铬、镉、砷、汞等，其中以铅为主，约占烟 尘中重金属量的5 0 ％。 2 无论有组织排放源还是无组织排放源，其铅 主要分布在细颗粒物中，P M ．。中的铅含量约占 P M 。。中铅含量的7 0 ％以上。 参考文献 [ 1 ] 王成彦，郜伟，尹飞，等．铅冶炼技术现状及我国第一台 铅闪速熔炼炉试产情况U 1 ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 0 1 9 1 3 ． I - 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- 4 6 4 ，欢迎新老读者继 续订阅本刊 本刊网站已经开通，在线投稿系统也同时投人使用，请广大作者登录网站在 线投稿，网址h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 。 万方数据