榆林金属镁行业大气污染现状调查及减排建议.pdf

2 0 2 1 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 1 8 7 d o i l o ．3 9 6 9 ，j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 2 1 ．0 3 ．0 2 8 榆林金属镁行业大气污染现状调查及减排建议 张英1 ，党鹏刚2 ，王晓涛1 ，王涛3 ，李飞飞4 1 ．陕西省环境科学研究院，西安7 1 0 0 6 1 ； 2 ．生态环境部环境规划院，北京1 0 0 0 1 2 ； 3 ．西安西矿环保科技有限公司，西安7 1 0 0 7 5 ； 4 ．陕西省环境科学学会，西安7 1 0 0 0 0 摘要2 0 1 7 年榆林金属镁产能达到8 6 万t ，约占当年全国的6 0 ％，主要分布在府谷县。金属镁行业大气 污染物排放现状调查及监测数据表明，各生产工段大气污染物达标排放，大部分排放浓度低于现有限 值，金属镁企业在线氧含量在9 ％～1 6 ％，且各企业间差异较大，企业现状基准过量空气系数在4 ．2 左 右，为现有标准的2 ．5 倍，导致折算后污染物浓度有超标可能。2 0 1 7 年榆林金属镁行业S O 。、N 0 ，排放 总量全市排名为第八、第三，榆林市金属镁行业s 0 。、N 0 ，排放总量占比靠前，治理技术经济可行条件下 可考虑深度减排。分析了榆林金属镁行业大气污染治理现状及存在问题，提出除尘、脱硫、脱硝技术改 造建议，指出金属镁行业深度治理减排方向，可为地方金属镁行业标准制定提供基础数据。 关键词金属镁；皮江法；减排；大气污染 中图分类号X 5 1 1文献标志码A 文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 2 1 0 3 一0 1 8 7 一0 8 C u r r e n tS t a t u so fA i rP o l l u t a n tE m i s s i o na n dS u g g e s t i o n so n E m i s s i o nR e d u c t i o no fM a g n e s i u mI n d u s t r yi nY u l i n Z H A N GY i n 9 1 ，D A N GP e n g g a n 9 2 ，W A N GX i a o t a 0 1 ，W A N GT a 0 3 ，L IF e i f e i 4 1 ．S h a a n x iP r o v i n c i a lA c a d e m yo fE n v i r o n m e n t a lS c i e n c e ，X i ’a n7 1 0 0 6 1 ，C h i n a ； 2 ．C h i n e s eA c a d e m yo fE n v i r o n m e n t a lP l a n n i n g ，B e 巧i n g1 0 0 0 1 2 ，C h i n a ； 3 ．X i ’a nX i k u a n gE n v i r o n m e n t a lP r o t e c t i o nC o ．，L t d ．，X i ’a n7 1 0 0 7 5 ．C h i n a ； 4 ．S h a a n x iP r o v i n c i a lA s s o c i a t i o no fE n v j r o n m e n t a lS c i e n c e ，X i ’a n7l O O O O ．C h i n a A b s t r a c t I n2 0 1 7 ， m a g n e s i u mp r o d u c t i o nc a p a c i t yi nY u l i ni s8 6 0k t ， a c c o u n t sf o ra b o u t6 0 ％o fC h i n a ， a n dm a i n l yd i s t r i b u t ei nF u g uc o u n t y ．A i rp o l l u t a n te m i s s i o ns t a t u so fm a g n e s i u mi n d u s t r ys u r v e ya n d m o n i t o r i n gd a t as h o wt h a tp 0 1 1 u t a n te m i s s i o ni ne a c hp r o d u c t i o ns e c t i o na c h i e v e ss t a n d a r d ．H o w e v e r ， t h e o n l i n eo x y g e nc o n t e n to fe n t e r p r i s e si s9 ％一16 ％，a n dt h e r ei sab i gd i f f e r e n c ea m o n ge n t e r p r i s eS ．T h e e x c e s sa i rc o e f f i c i e n to fm a g n e s i u me n t e r p r i s e si sa b o u t4 ．2 ， w h i c hi s2 ．5t i m e so fc u r r e n ts t a n d a r d ．A sa r e s u l t ， p 0 1 l u t a n tc o n c e n t r a t i o nb e c o m e sl a r g e ra f t e rc o n v e r s i o n ， w h i c hm a ye x c e e dt h es t a n d a r d ．I n2 0 1 7 ， t o t a lS 0 2a n dN O 。e m i s s i o n so fm a g n e s i u mi n d u s t r yi nY u l i nr a n kt h ee i g h t ha n dt h i r di nY u l i nc i t y ， i n d i c a t i n gt h a tm a g n e s i u mi n d u s t r y h a se m i s s i o n sr e d u c t i o n q u a n t i t y ．C u r r e n ts i t u a t i o na n de x i s t i n g p r o b l e m so fa i rp o l l u t i o nc o n t r o li nY u l i nm a g n e s i u mi n d u s t r ya r ea n a l y z e d ．S u g g e s t i o n so nt e c h n i c a l t r a n s f o r m a t i o no fd u s tr e m o v a l ，d e s u l f u r i z a t i o na n dd e n i t r a t i o na r ep u tf o r w a r d ．T h ed i r e c t i o nf o rd e p t h 收稿日期2 0 2 0 0 5 1 9 基金项目陕西省生态环境厅环保专项资金项目 作者简介张英 1 9 8 5 一 ，女，硕士，陕西渭南人，工程师 万方数据 1 8 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 2 1 年第3 期 m a n a g e m e n to fm a g n e s i u mi n d u s t r yi sp o i n t e do u t ．S t a n d a r de s t a b l i s h m e n to fl o c a lm a g n e s i u mi n d u s t r yi s p r o m o t e d ． K e yw o r d s m a g n e s i u m ；P i d g e o np r o c e s s ； e m i s s i o nr e d u c t i o n ；a i rp o l l u t i o n 镁和镁合金因其自身优异的物理和化学特性， 已被广泛应用于军事、民事领域[ 1 ] 。中国镁资源全 球储量第一，也是全球最大的镁生产和出口国[ 2 ] 。 陕西是全国金属镁生产大省，榆林府谷神木地区依 托资源优势大力发展金属镁冶炼加工产业。2 0 1 7 年榆林市金属镁产能达到8 6 万t ／a ，约占当年全国 镁产能的6 0 ％。金属镁加工冶炼属于高载能行 业[ 3 ] ，榆林地区近年来已形成煤一电一兰炭一硅 铁一金属镁一铝镁合金上下游产业配套齐全的特色 循环经济模式，独特的产业链模式奠定了其在行业 的领先地位。本研究开展榆林市金属镁行业大气污 染现状调查，采用收集资料法 环境统计资料、环评 资料、验收资料等 、填写调查问卷表、实地考察和现 场监测等方式，了解金属镁行业污染治理现状及存 在问题，分析榆林金属镁行业现有污染治理水平，提 出行业大气污染物深度减排方向，为地方金属镁行 业环保管理及相关标准制定提供基础数据。 1 调查数据情况 2 0 1 7 年榆林地区金属镁企业生产情况见表l 。 由表1 可知，2 0 1 7 年共有金属镁企业4 8 家，3 8 家正 常生产运行；金属镁企业区域分布比较集中，7 5 ％位 于府谷县，2 1 ％位于神木；金属镁生产工艺均采用皮 江法；企业规模以中小企业为主，2 万t 左右产能占 5 8 ％。本次调查共收集到4 1 家金属镁企业相关资料 其中府谷3 2 家、神木9 家 ；实地调研了代表性的金 属镁生产企业9 家 其中府谷7 家、神木2 家 ；选取 代表性的3 家金属镁生产企业进行了现场补充监测。 表12 0 1 7 年榆林地区金属镁企业调查数据 T a b l e1 S u r V e yd a t ao fm a g n e s i u m e n t e 叩r i s e si n2 0 1 7i nY u l i na r e a ≤0 ．5 年产能，万t ；主盖萋； 2 ．5 7 5 ％ 用量≤1 ．0 5t ，新水消耗≤ 1 0t 。金属镁企业吨镁综合能耗≤4 ．5t 标准煤，禁 止用原煤直接加热各种炉窑 部分企业回转窑喷煤 粉除外 [ 4 ] 。 榆林地区金属镁企业原辅料及燃料来源比较集 中。白云石主要来自山西省五台县、兴县等地，该地 区储量丰富、价位低，离榆林运输距离短。硅铁多采 用本地自产硅铁。萤石主要来自本地及临近内蒙地 区。煅烧工段补充燃料煤主要采用榆林神府本地煤 种，依托榆林本地配套或临近兰炭厂的富余煤气作 为白云石煅烧、还原、精炼工段的燃料气。利用兰炭 煤气作为燃料不仅降低了煤气直排导致的环境污染 和安全风险，也降低了金属镁生产的能源成本，取得 了环境效益和经济效益双赢。 3 金属镁生产工艺 3 ．1生产工艺及产污环节 皮江法金属镁冶炼工艺生产单元主要包括煅 烧工段、配料工段、还原工段、精炼工段、铸锭 工段‘引。 3 ．1 ．1 煅烧工段 煅烧窑主要采用回转窑，个别企业采用立窑。 白云石煅烧采用燃料主要为兰炭厂的富余煤气，煤 气不足时采用喷人煤粉作为补给。白云石煅烧反 应为 C a C 0 3 M g C 0 3 一C a O M g O 2 C 0 2 十 煅烧分解分为两个阶段，首先是M g C O 。的分 解，分解温度7 3 4 ～8 3 5 ℃；第二阶段是C a C 0 。的分 解，分解温度9 0 4 ～12 0 0 ℃。从窑尾出来的高温烟 气经余热回收后排放。 白云石煅烧废气主要包括烟尘、粉尘、S 0 。、 N O 。及白云石煅烧分解产生的C 0 等。废气中烟 尘由煤气以及补给的煤粉燃烧产生，粉尘来自白云 石原料，主要成分为白云石原料、C a O 、M 9 0 及新形 万方数据 2 0 2 1 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 1 8 9 成的盐类等物质。S o 主要由煤气以及补给的煤粉 燃烧产生，煅烧过程产生的S O 。大部分可被物料中 的氧化钙等碱性氧化物吸收，生成硫酸钙、亚硫酸钙 等中间物质而滞留在锻白中卧] ，硫的吸收率约为 8 0 ％。回转窑煅烧废气中N O 。来自燃料中含氮物 质燃烧和高温空气中氮氧化生成的热力型氮氧 化物。 3 ．1 ．2 配料工段 配料工段炉料经磨细、配料、压制成球团。皮江 法炼镁的还原属于固相反应过程，要求炉料粒度细、 比面积大。炉料细度对镁的还原效率、硅的利用率 有较大的影响。煅自强度不大，比较易磨；硅铁较脆 易磨；萤石通常选用浮选生产的萤石粉，不需细磨。 炉料的配比原则是要保证获得较高的还原率和最经 济的配硅量，按化学反应式进行配料 S i ／2 M g O 一1 ；M g O ／c a O 一1 C a o ／S i 0 2 2 ．o ；C a O ／A 1 2 0 3 1 2 ／7 实际配料S i ／2 M g O 多在1 ．1 ～1 ．3 。在硅铁粉 磨、原料配料及压球过程中会产生粉尘排放。 3 ．1 ．3 还原工段 还原工段主要设备为还原炉，有传统外热式火焰 反射炉和蓄热式还原炉两种，目前榆林地区企业均采 用蓄热式还原炉，同时蓄热式还原炉按节能类型又可 分为单蓄热和双蓄热式还原炉两种，榆林多采用的是 单蓄热还原炉，个别企业采用的是双蓄热还原炉。 还原工段生产方式是间断的，每个还原罐的生 产周期包括装料、抽真空加热、反应、冷却、切断真 空、卸料等。皮江法炼镁采用硅铁合金在高温和真 空条件下还原煅白，得到粗镁和二钙硅酸盐，其化学 反应为 2 C a 0 M g O s S i S i F e s 一2 M g g 2 C a O S i 0 2 s 还原过程中由硅铁还原煅白得到粗镁，同时产 生大量还原渣。还原渣主要是2 C a 0 S i O 。，即二钙 硅酸盐，残渣冷却后可自动碎成粉末。 还原炉采用煤气燃烧加热，高温燃烧烟气回收 热量后排放[ 7 ] ，烟气中主要污染物为颗粒物、S O 。和 N O 。。煤气燃烧产生的烟尘量很小，无需再设除尘 设施。燃烧废气中S O 浓度的高低取决于煤气中 硫含量的高低。还原炉内温度为11 8 0 ～12 0 0 ℃， 略低于煅烧工段，热力型氮氧化物产生量略低。 还原炉出渣方式有机械清渣和人工清渣两种形 式，机械清渣主要使用螺旋清渣机。还原炉型内部 还原罐呈单排横向或双排横向布设，横罐罐体数量 多，罐体长度近3m ，由于高温下罐体变形、罐内物 料粘罐结釉等问题，导致机械化清渣机操作故障率 高，人工清渣作业环境差。清渣过程产生无组织粉 尘排放量较大。 3 ．1 ．4 精炼工段 精炼工段采用熔剂精炼法，对粗镁中少量金属 和非金属杂质进行精炼。精炼熔剂是由氯化物和氟 化物盐类的混合物组成，主要反应为熔剂与镁中碱 金属作用，置换出镁，并生成相应的氯化物，主要化 学反应为 M g C l 2 2 N a K 一M g 2 N a C l 2 K C l 熔剂与S i O 。的作用 2 C a F 2 S i O z ，S i F 4 2 C a O 镁中的非金属夹杂物M g O 等也与M g C l 作用 形成氯氧化物M g O C l ，并沉于坩埚底部。精炼工段 废气的产生有两方面一是精炼炉加热煤气燃烧产 生的烟气，烟气不与精炼坩埚炉内物料直接接触，主 要污染物为少量S O 、N 0 和颗粒物；二是在精炼 坩埚中产生精炼废气，主要污染物有C l 、H C l 、氟化 物、S O 。和颗粒物。 3 ．1 ．5 铸锭工段 铸锭方式有机械铸锭和人工铸锭两种，生产设 备主要为连续铸锭机，浇注前将模具清理干净，预热 至1 2 0 ～1 5 0 ℃，然后将合格的镁液按设定的重量， 定量注入连铸机的锭模中。锭模通过自然冷却并脱 模，得到镁锭。 为了避免镁液在浇铸过程中氧化燃烧，采用抛 撒硫磺粉或氮气保护的方法，镁锭生产的无组织废 气主要污染物为S 0 和颗粒物。 3 ．2 废气产污环节 金属镁生产过程废气产污环节汇总见表2 。 表2 金属镁生产废气产污环节汇总 T a b l e2 S u m m a r yo fw a s t eg a sp o l l u t i o n o fm a g n e s i u mp r o d u c t i o n 万方数据 1 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 2 1 年第3 期 4 污染物排放情况 4 ．1现行标准 表3 为镁、钛工业污染物排放标准 G B 2 5 4 6 8 2 0 1 0 及其修改单中浓度限值，榆林地区目 前不属于特别限值重点地区，执行一般排放限值。 表3 金属镁行业大气污染物排放浓度限值 T a b l e3L i m i t so fa t m o s p h e r i cp o I l u t a n te m i s s i o n c o n c e n t r a t i o n0 fm a g n e s i u mi n d u s t r y ／ m g m 。 一般排放限值特别排放限值 生产系统及设备颗粒物主磊颗粒物主蒹茬荔 污染物排放 监控位置 注炉窑基准过量空气系数为1 ．7 4 ．2 监测数据分析 4 ．2 ．1 验收监测数据 本次调研收集到榆林地区2 0 家金属镁企业的 环保竣工验收监测数据，表4 为金属镁企业废气治 理措施及污染物排放浓度。由于各个企业污染治理 技术水平不同，同时烟气含氧量差异较大，导致折算 后污染物排放浓度差异大，此处增加部分环节补充 监测数据，选取各工段监测数据浓度区间值、均值及 7 5 ％分位数值进行统计。对比表3 排放标准，配料、 煅烧、还原及精炼工段排放颗粒物、S O 浓度均满足 现有限值。配料工段颗粒物浓度7 5 ％分位数为 4 0m g ／m 3 ，表明大部分颗粒物浓度可满足限值要 求，还有少部分颗粒物排放浓度偏高。煅烧工段颗 粒物浓度7 5 ％分位数为9 9m g ／m 3 ，表明该环节大 部分企业排放颗粒物低于现有浓度限值。煅烧工段 S o 浓度7 5 ％分位数为1 3 9m g ／m 3 ，还原工段S O 。 浓度7 5 ％分位数1 3 8m g ／m 3 ，两者S 0 浓度均小于 现有限值 标准4 0 0m d m 3 一半以上。精炼工段颗 粒物浓度7 5 ％分位数为4 6m g ／m 3 ，表明虽大部分 颗粒浓度达标，但少部分企业颗粒物浓度偏高。 N O 。排放浓度在煅烧、还原工段浓度较高，但现有 行业标准一般排放限值无相关要求。 4 ．2 ．2 在线监测数据 调研收集到2 0 1 8 年榆林地区2 0 家金属镁企业 还原炉烟气脱硫塔尾气的在线监测数据，对每家企 业在线监测数据采用箱型图进行统计分析，统计结 果见图l 。图1 可知，各企业还原炉烟气脱硫后颗 粒物浓度差异不大，满足5 0m g ／m 3 限值要求，大部 分企业小于2 0m g ／m 3 ；经脱硫治理后烟气S O 。浓度 均小于4 0 0m g ／m 3 ，其中8 0 ％企业小于2 0 0m g ／m 3 。 1 1 号、1 8 号、1 9 号、2 0 号企业S o 。排放浓度整体偏 高，且波动范围较大，分析原因是该企业环保设施脱 硫效率低，或设备运行不稳定。各企业在线监测数 据N O 。浓度变化整体差异较大，企业均无脱硝治理 措施，造成N O 。浓度差异的原因可能是燃料气成分 差异。 表4 金属镁企业废气治理措施及污染物排放浓度 T a b I e4E x h a u s tg a st r e a t m e n ta n dp 0 u t a n te m i s s i O nc o n c e n t r a t i O nO fm a g n e s i u me n t e r p r i s e s ／ m g m - 3 万方数据 2 0 2 1 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 1 9 1 f 皇 ● 箸 拦 艇 F 企业编号 企业编号 图l不同金属镁企业还原炉尾气脱硫后在线监测数据箱型图 F i g ．1 B o xd i a g r a m so fo n l i n em o n i t o r i n gd a t aa f t e rd e s u I f u r i z a t i o no fr e d u c t i o n f u m a c ei nd i f f e r e n tm a g l I e s i u me n t e r p r i 螂 图2 为不同金属镁企业还原炉尾气氧含量在线 监测数据，由图2 可知，金属镁企业在线氧含量波动 范围在1 1 ％～1 6 ％，且各企业氧含量差异较大。金 属镁企业还原炉烟气脱硫塔尾气的氧含量在线监测 数据不同通过率下 平均、7 5 ％、8 5 ％、9 0 ％、9 5 ％ 箱 型图统计分析结果见图3 ，由图3 可知，各金属镁企 业还原炉废气脱硫后在线氧含量主要分布在1 5 ％～ 1 6 ％。 炉窑烟气中有组织污染物达标判断浓度需要按 照基准过量空气系数进行折算，金属镁现有标准要 求基准过量空气系数为1 ．7 ，金属镁企业现状基准 过量空气系数在4 ．2 左右，为现行标准的2 ．5 倍。 根据固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物 采样方法 G B ／T1 6 1 5 7 1 9 9 6 的规定，基准过量 空气系数排放浓度计算公式[ 12 ’ ， C C ’生 1 口 式中C 为大气污染物基准过量空气系数排放 浓度 m g ／m 3 ；C ’为实测的大气污染物排放浓度 m g ／m 3 ；口’为实测的过量空气系数；口为规定的基 准过量空气系数。 企业编号 图2 不同金属镁企业还原炉尾气 氧含■在线监测数据箱型图 F i g ．2 B o xd i a g r a mo fo n l i n em o n i t o r i n gd a t ao f o x y g e nc o n t e n ti nt a i lg a so fr e d u c t i o nf u m a c e i nd i f f e r e n tm a 驴髂i u me n t e r p r i s 鹤 c-E．芋，毯艇霉黛娶 ％，咖如僻 万方数据 1 9 2 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 2 1 年第3 期 通过翠 图3 不同金属镁企业还原炉尾气氯含量 在线监测数据不同通过率下箱型图 F i g ．3B 慨d i a g 随mf o r 蚰n em 蚰i t o r i n gd a t a o f 似y g e nc 蚰t e n ti nr e d u c i n gf u r n a c et a i l g a sO fd i f f e r e n tm a 驴e s i u me n t e r p r i s e s w i t hd i f f e r e n tp a 鹞r a t 鹳 按公式1 折算后基准过量空气系数的污染物浓 度为实测排放浓度的2 ．5 倍，可能导致污染物超标。 因此各金属镁企业应提高还原炉密封性，减少漏风 率、降低氧含量。 4 ．3 总量排放情况 据2 0 1 7 年统计数据，榆林地区金属镁产能达 8 6 万t ，当年实际产量3 8 ．9 1 万t ，产能释放率4 6 ％。 依据吨镁污染物产排污核算污染物排放量，2 0 1 7 年 金属镁行业污染物排放总量及占榆林市工业源比例 见图4 ，颗粒物、S 0 。、N q 排放总量分别17 0 7 ．7 2 、 岜 ■ 餐 辕 爿 姑 j 璺； 噬 娟 堡 嚣 丑 刳 H 悟 嚣 颦 衄 图42 0 1 7 年金属镁企业排放总量 及占榆林市工业源比例 F i g ．4 T o t a le m i 豁i o n so fm a g n 姻i u me n t e r p r i 螂 a n dp r O p o r t i o no ft o t a li n d u s t r i a ls O u r c e i n2 0 1 7i nY u n n 8 3 6 ．3 1 、98 4 8 ．8 0t ，占比分别为颗粒物1 ．0 4 ％、 S 0 23 ．1 7 ％、N q1 0 ．7 9 ％，金属镁行业S 0 2 、N q 排放总量在榆林市排名分别为第八、第三，可见行业 S O 。、N q 排放总量占比靠前，有减排空间的前提下 应考虑污染减排。 5 废气治理现状 5 ．1 有组织治理情况 5 ．1 ．1 颗粒物治理 煅烧、配料环节采用的除尘方式主要为布袋除尘， 还原、精炼工段燃烧废气送脱硫设施进行脱硫，精炼废 气部分企业采用布袋除尘后再送脱硫设施处理后排 放。布袋除尘器是目前除尘效率最高的除尘设备，针 对不同的温度、工况选择合适的滤袋，完全可以满足颗 粒物≤5 0m d m 3 标态 的排放要求。目前存在部分企 业除尘设施设计和维护管理不到位的问题，特别在配 料工段，部分时段不能做到颗粒物稳定达标排放。 5 ．1 ．2S 0 2 治理 金属镁行业S O 主要来自煤气作为燃烧气的 煅烧、还原和精炼工段，煅烧和还原工段消耗全厂燃 料气的8 0 ％以上，因此这两个工段是主要来源。煅 烧工段由于自身有炉内固硫，不需要再脱硫，可达标 排放；还原和精炼工段的燃烧废气，目前除个别企业 采用煤气前脱硫的技术外，绝大多数企业采用了燃 烧后脱硫，后脱硫所采取的工艺主要为湿法的石灰 石一石膏法脱硫，个别企业采用了碱洗塔和旋转喷 雾干燥 S D A 半干法脱硫。 煅烧工段在煤气热值不够时，需在回转窑中喷人 煤粉助燃，由于原煤粉的硫份波动较大，会造成煅烧 烟气中的S 0 2 排放波动。部分企业铸锭环节硫磺灭 火废气也并入精炼燃烧烟气收集系统，会出现精炼燃 烧烟气中S 0 2 浓度异常升高的情况。个别企业采用了 前脱硫技术路线，由于兰炭煤气中二硫并存的情况[ 8 ] ， 而烤焦法不能经济高效脱除鼢[ 9 ] ，脱硫效率有限，因 此采用前脱硫技术路线企业，若不采用附加的尾气脱 硫工程，末端尾气S Q 很难做到稳定达标排放。 5 ．1 ．3 N O ，治理 金属镁企业N Q 的产生以煤气燃烧产生热力氮 为主，煅烧和还原工段是全厂燃烧烟气N Q 排放控制 的重点，煅烧工段燃烧烟气N Q 大部分在6 0 0m g ／m 3 左右；还原工段燃烧烟气中N q 大部分在5 0 0m g ／m 3 左右，现有一般限值未对N Q 进行约束，目前N 0 。 排放无治理要求，但氮氧化物排放浓度较高，可开展 减排治理工程。 j；； ％，啊姐辱 万方数据 2 0 2 1 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 1 9 3 5 ．2 无组织治理情况 5 ．2 ．1 无组织颗粒物 皮江法金属镁生产行业机械化、自动化水平较 低，属于人员劳动密集型企业，行业无组织颗粒物的 整体控制情况较差口0 | ，金属镁企业大多与兰炭厂、 煤气电厂和硅铁厂等厂区共建，因此整个厂区大气 环境的无组织控制难度较大。颗粒物的无组织排放 源主要在原料存贮、还原炉出渣、还原渣暂存库和厂 区外渣场四个环节[ 1 1 I 。 目前各企业大宗原料中自云石和硅铁多为多为 块状，露天堆存堆体外覆盖防尘网，萤石和其它原料 为仓储；还原炉车问颗粒物无组织控制，大部分企业 未采取治理措施，个别企业对还原车间进行全封闭 式改造；个别企业在还原炉出渣口上方建设集尘罩 收尘治理的措施，但受制于风量和集气罩设计等因 素，收集效率较低，掏渣时抑尘效果也并不十分理 想；还原渣暂存库多采用喷水方式对红渣进行降温 降尘，或建设封闭渣库抑制扬尘；厂区外渣场和运渣 道路多采用定期洒水和覆土碾压的方式抑制扬尘，由 于还原渣粉尘粒径小、质地轻，且表面性质为非亲水 性，所以采用洒水抑尘、覆土碾压效果一般，同时榆林 地区黏土资源缺失，渣场周边多为砂质土壤，覆土碾 压效果也一般，还会在大风天气形成二次扬尘污染。 5 ．2 ．2 无组织酸性气体治理情况 金属镁企业对于精炼过程的含C 1 。、H C l 和氟 化物的无组织酸性废气统一收集处理，处理工艺主 要有布袋除尘 送脱硫塔、碱洗塔 湿电除尘、碱洗 塔或直接送脱硫塔四种方式；对铸锭过程中产生的 无组织S O 。，统一收集后送还原炉脱硫塔处理。但 精炼车间仍存在酸性废气散逸严重，无组织收集率 较低的问题。 6 减排技改建议 6 ．1 有组织排放 6 ．1 ．1 除尘技术 对于个别采用布袋除尘技术仍不能稳定达标的 企业，重点排查是否存在除尘器设计和运维管理上 的问题，根据实际工况选择合适的滤袋及过滤风速， 及时更换破损滤袋，从而实现颗粒物稳定达标排放。 6 ．1 ．2 脱硫技术 采用煤气前脱硫的企业，建议将前脱硫技改为 后脱硫，保证S O 。稳定达标排放；煅烧工段回转窑 中喷入煤粉助燃时，建议采用洗煤，降低硫含量波动 引起的S O 。浓度波动；烟气湿法脱硫工艺所显现出 的容易冻结、结垢堵塞、腐蚀现象严重等问题，推荐 优先采用半干法脱硫工艺。 6 ．1 ．3 脱硝技术 对于煅烧环节的N O 。减排，可借鉴目前国内水 泥工业的脱硝做法n ⋯，同时基于金属镁煅烧烟气在 进预热器前烟气温度基本可以满足S N C R 温度窗 口的要求[ 1 4 ] ，建议采取S N C R 或者“低氮燃烧 分 解炉分级燃烧 S N C R ”联合脱硝工艺。调查山西 一些金属镁企业采用了S N C R S C R 的脱硝技 术[ 15 | ，脱硝效果较好，可以满足国标特别排放N O 1 0 0m g ／m 3 的限值要求，但s C R 需前置增加烟气再 热器将烟温提高至2 1 0 ℃以上，二次升温的能源消 耗又增加N O ，排放量，同时整个S C R 系统投资较 大，由于榆林地区N O 。总量控制尚且宽松，可暂时 不考虑S C R 工艺。 6 ．1 ．4 脱酸技术 对于采用湿式碱洗工艺常见的设备易腐蚀且对 尘氟去除效率不高问题，建议可采用半干法或干法 净化工艺，其中增湿灰循环脱硫 N I D 工艺已经在 山西一些金属镁厂获得了良好的应用。 6 ．2 无组织排放 原料贮存环节白云石采用半封闭堆场堆存，或 采取堆场安装防风抑尘网、堆体防尘网覆盖等抑尘 措施，其他物料如煅白、硅铁、萤石设封闭料仓存储。 配料车间建议采用密闭管廊、气力输送等密闭方式 进行物料转运，降低无组织扬尘[ 1 引。还原炉出渣 在出渣口上方安装集尘罩进行收集处理，具备条件 的企业可考虑对还原车间进行封闭式车间改造。精 炼无组织排放优化精炼坩埚口集气罩设计，建议采 用抽吸泵进行镁液输送，最大限度减少无组织逸散。 铸锭环节推荐采用氮气或者其它惰性气体作为保 护气体，替代硫磺灭火，减少S O 。产生。 7结论 1 2 0 1 7 年榆林地区有金属镁企业4 8 家，主要 分布在府谷县，金属镁生产工艺均采用皮江法。榆 林地区金属镁企业利用兰炭行业富产的煤气作为燃 料，极大地降低了金属镁生产的能源成本。 2 对比现行标准，目前各金属镁企业颗粒物和 S O 均达标排放，部分环节远小于排放限值要求。 金属镁企业现状基准过量空气系数在4 ．2 左右，为 现行标准的2 ．5 倍，导致折算后污染物浓度变大，有 超标可能。各金属镁企业应加强还原炉密封性技术 改造，降低漏风率。 万方数据 1 9 4 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 2 1 年第3 期 3 2 0 1 7 年榆林金属镁行业S O 。、N O 排放总量 全市排名分别为第八、第三，金属镁行业污染排放总 量靠前。制定地方金属镁行业大气污染物排放标 准，在现有废气治理技术经济可行前提下，可收严污 染物排放限值，推进废气污染治理，减少排放总量。 4 针对金属镁行业废气颗粒物、S O 、N O 治理 存在问题，提出减排技术建议，明确金属镁行业大气 污染治理方向。 参考文献 [ 1 ] 李宇琛，牛嘉平，关昊，等．元素时空博物馆成人之 “镁”[ J ／O L ] ．大学化学1 4 ．[ 2 0 2 0 0 5 1 1 ] ．h t t p ／／w w w ． d x h xp k u ．e d u ．c r 】／C N ／1 0 ．3 8 6 6 ／P K U ．D X H X 2 0 2 0 0 3 0 6 9 ． L IYC ，N I UJP ，G U A NH ，e ta 1 ．M u s e u mo fe l e m e n t t i m ea n ds p a c e At a l eo fm a g n e s i u m [ J ／O L ] ．U n i v e r s i t y c h e m i s t r y 1 4 ．[ 2 0 2 0 0 5 11 ] ．h t t p ／／w w w ．d x h x ．p k u ． e d u ．c n ／C N ／1 0 ．3 8 6 6 ／P K U ．D X H X 2 0 2 0 0 3 0 6 9 ． [ 2 ] 苏鸿英．镁冶炼工艺技术综述[ J ] ．世界有色金属， 2 0 0 9 7 3 0 一3 1 ． s uHY ． v e Ⅳi e wo fm a g n e s i u ms m e l t i n gt e c h n O l o g y [ J ] ． W o r l dN o n f e r r o u sM e t a l s ，2 0 0 9 7 3 0 一3 1 ． [ 3 ]高峰，聂祚仁，王志宏，等．中国皮江法炼镁的资源消耗和环 境影响分析[ J ] ．中国有色金属学报，2 0 0 6 ，1 6 8 1 4 5 6 _ 1 4 6 1 ． G A 0F 。N I EZR ，ⅥA N GZH ，e ta 1 ．R e s o u r c ed e p l e t i o n a n de n v i m n r n e n t a l i m p a c ta n a l y s i so fm a g n e s i u mp r o d u c e d u s i n gP i d g e o np r o c e s si nc h i n a [ J ] ． T h ec h i n e s e J o u r n a lo fN o n f e r r o u sM e t a l s ，2 0 0 6 ，1 6 8 1 4