ISP冶煉過程含鉛煙塵排放環(huán)節(jié)及其治理

1、doi: 10.3969/j.issn.1007-7545.2014.03.017ISP冶煉過程含鉛煙塵排放環(huán)節(jié)及其治理馬紅周1,王成軍2,劉勇2,馮濤2(1.西安建筑科技大學冶金工程學院，陜西省冶金工程技術研究中心，西安 710055;2.西安建筑科技大學管理學院，西安 710055 )摘要：分析了 ISP冶煉工藝含鉛煙塵排放環(huán)節(jié)及含鉛煙塵的特點，含鉛煙塵的排放大多屬于逸散和揚塵，含鉛 煙塵顆粒粒徑小于10師，目前生產中的除塵系統(tǒng)只能控制外排煙氣中的煙塵濃度在30 mg/m3左右，外排尾氣中的含鉛煙塵顆粒更細，在空氣中呈氣溶膠形式存在，增大了鉛的污染范圍。關鍵詞：鉛；ISP;煙塵；排放中圖分

2、類號：TF812文獻標志碼： A文章編號：1007-7545 (2014) 03-0000-00Emission and Management of Lead-Bearing Dust in ISP Melting ProcessMA Hong-zhou 1, WANG Cheng-jun 2, LIU Yong 2, FENG Tao2an(1. Shaanxi Technological Institute of Metallurgical Engineering, School of Metallurgical Engineering, Xi University of Architec

3、ture and Technology, Xi an 710055, China;2. School of Management, Xi an University of Architecture and Technology, Xi an 710055, China)Abstract ： The emission and characteristic of lead-bearing dust in ISP melting process were analyzed. The particle diameter of lost-containing dust is under 10 科 m.T

4、he dust concentration is controlled as 30 mg/m3 by dust removal system in current production. Smaller particles in discharged dust tend to form aerosol particles in the atmosphere, resulting in a broader range of lead pollution.Key words : lead; ISP; dust; discharge目前對鉛精礦的冶煉工藝主要是氧氣底吹爐，燒結機一鼓風爐煉鉛工藝已被逐

5、步淘汰，但ISP煉鉛鋅工藝由于其處理鉛鋅混合礦，對鉛鋅礦的適應性較強，能耗相對較低而在進行生產。ISP煉鉛鋅為燒結一密閉鼓風爐熔煉工藝，本文對ISP工藝的燒結、熔煉及鉛鑄錠等主要工序的鉛煙塵的特點進行了分析，并分析該工藝在 冶煉過程中鉛污染的主要來源及特性。1 ISP生產過程產出含鉛煙塵的工序及煙塵特點鉛鋅密閉鼓風爐煉鉛過程與鉛相關的主要工序為物料制備、燒結、粗煉、火法初步精煉、電解精煉、成型。主要產含鉛煙塵的工序為燒結（包括物料制備）、鼓風爐熔煉、火法精煉、鑄型（包括電鉛鑄型）等4個工序。燒結工序的含鉛污染物主要是粉塵，由于燒結原料為粉狀物料，所以在各生產工序和運輸過程中均散發(fā)大量粉塵。精礦

6、配料系統(tǒng)散發(fā)粉塵較嚴重。物料在混合過程中由于物料加濕，所以粉塵散發(fā)較少。在燒結過程中 燒結機尾是鉛煙塵污染最嚴重的地方。燒結車間粉塵的特點是含有大量的鉛，其含鉛量隨物料性質而異。含鉛 粉塵通過吸風罩外排，外排后的煙氣再進行凈化處理。各工序鉛煙和鉛塵的濃度1見表1。收稿日期：2013-09-04基金項目：環(huán)保部公益性行業(yè)科研專項（201109053）作者簡介：馬紅周（1973-）,男，陜西鳳翔人，副教授表1燒結煙塵的排放量Table 1 Emissions load of sintering dust后害物質名稱有害物質濃度/(mg m-3)1#皮帶給礦機鉛塵10.77鉛煙3.04鼠籠破碎機鉛塵

7、26.64鉛煙12.63圓盤配料鉛塵30.42鉛煙3.17燒結機尾部鉛塵6.09鉛煙3.02單輻破碎機鉛塵1.35鉛煙1.14冷卻圓筒鉛塵2.71鉛煙2.71光面輻破碎機鉛塵0.87鉛煙0.39粗煉主要是將燒結塊、焦炭等原料加入鼓風爐進行還原熔煉，產出粗鉛、粗鋅，將粗鉛送電解精煉，粗鋅 送精儲爐精煉。鼓風爐車間包括備料、鼓風爐熔煉及煙化爐煙化回收鋅等。備料主要是燒結塊、焦炭的運輸及 燒結塊的預加熱。燒結塊約占爐料總量的80%100%,塊度為50100 mm,爐料由燒結車間運送至燒結車間過程中，在裝卸料時產生大量的含鉛粉塵。ISP鼓風爐采用料鐘下料，其產生的粗鉛及渣經虹吸道進入電熱前床，在其中沉

8、淀分離后放粗鉛及渣，粗鉛冷卻后送粗鉛火法精煉，渣熱送至煙化爐。煙化過程中，鉛渣中的鉛、鋅 等有價金屬還原揮發(fā)，并在高溫煙氣中迅速氧化成金屬氧化物后經收塵器回收，煙化爐渣由溜槽放出水淬，這 時產生大量水蒸氣，并且煙化爐爐身中部一側有進料口和加料溜槽，加料時產生大量鉛、鋅金屬蒸汽。該工段 在電熱前床放鉛和放渣過程中也會產生大量的含鉛煙塵，小于10的的塵粒占90%2?；鸱ň珶捠浅ス娘L爐冶煉出的粗鉛中的銅、錫等雜質，得到符合電解要求的陽極板，這一工藝稱稱作火 法初步精煉，我國目前主要是采用電解法精煉粗鉛，因此在電解前的火法精煉主要是進行加硫除銅作業(yè)。該除 銅作業(yè)主要產生的有害物是粉塵、鉛塵和鉛煙。在

9、除銅過程中，熔鉛鍋除揮發(fā)大量鉛蒸汽外，在加硫磺時產生 二氧化硫，熔鉛溫度逾高，散發(fā)到空氣中的鉛蒸汽濃度愈大，故一般控制熔鉛溫度在450 C以下。用1號鉛在(550 10)C條件下測出鉛的蒸發(fā)量3約為0.2410.264 g/(m 3 h),熔鉛鍋中鉛煙粒子粒徑小于0.6 m的占80%以上，小于1.0成 的占97.6%4。熔鉛鍋及鑄型處附近空氣中的鉛濃度3見表2。表2熔鉛鍋及鑄型處附近空氣中的鉛濃度Table 2 Lead concentrations in the atmosphere near the molten-lead pot and cast area廠別測定地點鉛濃度/(mg m-

10、3)備注1廠熔鉛鍋鍋旁0.693-4.700廠房有外墻及天窗，無機械通風裝置熔鉛鍋鍋臺上31.2551.20熔鉛鍋撈渣0.02510.302熔鉛鍋吹風0.181-0.302熔鉛鍋澆注時0.177-0.2332廠熔鉛鍋撈渣吹風5.85廠方無外墻，屋面有避風大窗，尢機械通風裝置熔鉛鍋攪拌時0.439陽極鑄型附近1.004熔鉛鍋鍋旁0.127-0.2593廠熔鉛鍋0.26-7.94廠房有外墻，自然進風面積較大，無機械通風鑄型2.40-2.50從表2可看出，當熔鉛鍋沒有機械通風裝置時，無論廠房是開敞式的還是靠熱壓的自然通風，鍋旁有害氣 體濃度均比較高。火法精煉產出的鉛陽極經電解精煉而產出陰極鉛，此工段

11、中包括陰極始極片制作、電解和電解產出陰極的鑄錠3個過程，在此3個過程中均會產生含鉛煙塵，各工序產生的含鉛煙塵的濃度3見表3。表3電鉛鍋、陰極鍋附近鉛濃度測定值Table 3 Measured values of lead concentration in air near the melting of cathode lead and production line/(mg m-3)電鉛鍋處鑄錠處陰極鍋旁陰極鑄型處10.891.080.294.600.801.060.250.7820.0430.1090.0131.5840.1170.8980.34030.825.192鉛煙與鉛塵對人體的危害鉛

12、煙鉛塵濃度與鉛中毒之間的關系根據(jù)A廠鉛塵濃度與鉛中毒關系的五年調查結果2:當鉛塵濃度分別為0.96、2.54、10.95、11.98、28.87mg/m3時，鉛中毒發(fā)病率分別為22.1%、23.6%、26.7%、53.2%、74.3%。B廠五年的平均鉛煙濃度與發(fā)病率的關系3見表4。表4鉛煙濃度與鉛中毒、鉛吸收發(fā)病率的關系Table 4 Relationship between lead concentration in lead smoke and lead poisoning and lead absorption morbidity鉛煙濃度/（mg m-3)鉛中毒發(fā)病率/%鉛吸收發(fā)病率/%

13、0.2411100.338110.8420312.3737293.093429從以上數(shù)據(jù)可以得出，鉛塵和鉛煙濃度越高，鉛中毒發(fā)病率也越高，但在達到相近鉛中毒發(fā)病率比例時，鉛煙的濃度較鉛塵濃度要低1/3以上，由此說明，空氣中鉛煙的危害較鉛塵的危害更大，工作場所鉛濃度與鉛中毒患病率總體上呈密切的對數(shù)正相關6。鉛作業(yè)工種與鉛中毒的關系3,5（表5）表5工種與鉛吸收和鉛中毒的關系Table 5 Relationship between type of work and lead absorption and lead poisoning鉛吸收率/%鉛中毒率/%燒結43.829.0鼓風爐熔煉48.629

14、.7收塵54.48.8熔鉛38.430.1從表5可以看出，4種工種中只有收塵工種的鉛中毒率最低，其余3種工種的鉛中毒率相當。收塵崗位主要是除塵器，由于除塵器基本是密閉工作，很少會有鉛塵鉛煙逸出，并且在除塵后的尾氣通常都是進入煙囪排 放，所以該崗位對鉛煙、鉛塵的接觸較少。其它3個工種在生產車間均會有鉛煙、鉛塵排放，所以其鉛中毒率較（Wj。3 ISP冶煉過程對鉛煙、鉛塵的治理措施表6是某ISP冶煉廠對鉛煙、鉛塵的治理措施。表6廢氣源及治理措施Table 6 Source of lead bearing dust and relevant treatment measurement廢氣源1干燥窯煙氣

15、含塵煙氣溢流濺射文丘里+水膜除塵器2燒結廢氣含塵、高濃度SO2煙氣沉降室+雙室三電場電收塵3鼓風爐煙氣含塵、CO等廢氣洗滌塔+洗滌機+湍流塔洗滌4煙化爐煙氣含揮發(fā)塵粉煤燃燒煙氣余熱鍋爐+袋收塵器5精礦干燥通風收塵揚塵點5個溢流濺射式文丘里除塵器6燒結配料通風收塵揚塵點9個低壓脈沖袋式收塵器7燒結機頭逸散通風收塵逸散、粉塵長袋低壓脈沖袋式除塵器8燒結機尾、大煙罩通風收塵逸散SO2、粉塵旋風除塵器+大型反吹風袋除塵9燒結機尾逸散通風收塵逸散SO2、粉塵和揚塵長袋低壓脈沖袋除塵器10燒結塊分級通風除塵揚塵點7個長袋低壓脈沖袋式除塵器11中碎冷卻通風除塵揚塵點2個溢流濺射式文丘里除塵器12細碎、排料通

16、風除塵揚塵點1個同上13轉運站通風收塵揚塵點2個同上14熔煉備料通風收塵揚塵點9個長袋低壓脈沖收塵器15熔煉備料通風收塵揚塵點23個同上16鼓風爐通風收塵(逸)揚塵點13個長袋低壓脈沖袋式除塵器17熔煉沖渣通風收塵揚塵點4個同上18電鉛鍋通風收塵逸散含塵廢氣長袋低壓脈沖袋式除塵器19同上鉛煙塵中的鉛氧化物微?？刹捎眠^濾方法與氣體分離。目前多采用布袋除塵技術。布袋除塵器纖維織物濾袋表面有大量孔隙，其中單絲纖維孔隙為100200 pm,經緯線間孔隙為 300700 pm,如濾布選擇和結構設計得當，對于5 口以上的粉塵可除去 99%以上1,煙塵排放質量濃度在 30 mg/m3以下7。王江峰等8測定了

17、某鉛 鋅冶煉廠燒結機頭、燒結機尾和燒結機尾下部經布袋除塵后的煙氣含塵濃度分別為60、80、50 mg/m3,布袋除塵總效率在99.5%以上。如要處理更細的鉛煙顆粒，則需要經過特殊成孔方式制備的孔眼更小的濾布或者對布袋進行預先處理。 靜電除塵已用于鉛煙塵的凈化，對1 m的粉塵，凈化效率可達99.0%99.8% ,煙塵排放質量濃度在50 mg/m3以下1,7,但曾國興9等對鉛鋅燒結煙氣入口含塵量3.8 g/m3的煙氣進行處理，出口含塵量為70 mg/m3。濕式除塵器能除掉0.1師以上的塵粒1,洗滌裝置雖形式多樣，但基本上為常用的濕式除塵器，如水浴式、淋水填料塔、噴霧室等。還有單位試用過文丘里管，但

18、凈化效果均不理想(凈化效率多在15%左右)10。從以上各種處理煙塵的方法來看，這些方法經處理后排放的尾氣中含塵濃度還在30 mg/m3左右，這些經過收塵處理后的煙塵顆粒更細，均呈氣溶膠形式在空氣中停留。4結論在ISP鉛冶煉各工序的含鉛煙氣煙塵的排放點大多是屬于逸散和揚塵，鉛煙鉛塵顆粒粒徑在10師 以下，通常采用吸風罩將這些物料先匯聚至收塵系統(tǒng)內，而后進行除塵操作，處理后的外排尾氣中仍有30 mg/m3左右的煙塵，這些經過收塵處理后尾氣中的煙塵粒度更小，在空氣中呈氣溶膠形式存在，再經高煙囪外排后，會在 周圍環(huán)境中擴散更遠，有可能是造成ISP冶煉廠周圍鉛濃度超標的主要原因。參考文獻1李嘉桂.鉛鋅燒結煙氣的除塵J.有色金屬(冶煉部分)，1992(6) : 46-49.2勞動部職業(yè)安全衛(wèi)生監(jiān)察局.全國重點行業(yè)防塵毒工程綜合評價M. 北京：北京科學技術出版社，1992.3重有色冶金企業(yè)采暖通風設計參考資料編寫組 .采暖通風設計參考資料 M. 北京：冶金工業(yè)出版社，1980.4劉芳，丁毓文.含鉛煙塵治理技術評述 J.中國衛(wèi)生工程學，1993(3): 103-105, 111.5張養(yǎng)元，高喻宏，劉江輝，等.某冶煉廠鉛危害情