重金屬在某鎳冶煉廠廢氣中的排放特點分析

倪煥民

（金川集團股份有限公司,甘肅 金川 737100）

由于在重金屬冶煉的過程中會有鉛、鎘、汞、鎳等的生成，因此通常把鎳的冶煉過程歸于重金屬冶煉。

據研究統計，探明鎳礦的有19個省，由此可以看出在我國，鎳礦儲量分布相對來說比較廣泛。其中甘肅省的儲量最多（占總儲量的62.2%），其它中西部的省份（如新疆、云南、四川等）約占到總量的34.5%。現有的冶煉工藝中，鎳的來源主要有硫化鎳礦和氧化鎳礦。其中，硫化鎳礦具有鐵含量低的優點，但是礦中所含的鎳、硅和鎂的含量比較高。氧化鎳礦與硫化鎳礦的特點不同，主要是鐵量高，但是鎳、硅和鎂的含量比較低。由于兩種礦的性質不同，其冶煉的方式也大不相同。對于硫化鎳精礦首先需要對其浮選，再通過不同的冶煉方式（火法或濕法）得到鎳金屬產品。氧化鎳礦可分為硅鎂鎳礦和紅土鎳礦兩大類。氧化鎳礦不僅能夠作為生產鎳鐵合金的原料，同時又可以直接熔煉。

我國在精礦處理方面，火法冶煉技術比較成熟。在幾十年的歷程中，我國鎳火法冶煉技術迅速發展，甚至很多的工藝已經達到了國際水平。但是，根據能源消耗和污染物排放分析，我國一些鎳冶煉企業仍采用電爐熔煉和鼓風熔煉這些過程相對落后，是環境中重金屬污染的罪魁禍首。伴隨著鎳的冶煉過程的是大量的污染，最常見的包括水、空氣、固體廢物的污染。其中的任一污染物都會對環境產生嚴重的影響。同時，在鎳冶煉過程中，主要的大氣污染物包括:重金屬、粉塵和二氧化硫。其中重金屬包括銅(Cu)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、鉻(Cr)、鉛(Pb)等。重金屬主要以化合態的形式存在。在熔煉過程中，原料經過氧化過程得到煙塵。在高溫條件下，原料中的鉛、鎘在高溫條件下揮發，含有重金屬的污染物排放到大氣中，會導致工作人員中毒，嚴重影響人民群眾的生命健康。因此，分析和研究鎳冶煉過程中重金屬的排放特征點具有重要的現實意義[1-3]。本文通過對某鎳冶煉廠的冶煉粉塵分析研究，對粉塵、煙塵粒度和煙塵的組分分析。通過分析含重金屬的有組織排放的特點，為鎳冶煉行業排出的廢氣中含有重金屬污染的控制和管理提供技術支持。

1 材料及方法

①樣品采集與處理。本文研究中，用四分法取樣，所采集的樣品是冶煉轉爐粉塵[4]。在常溫和常壓條件下，將所收集得到的樣品干燥，且密封保存，收集備用。②測試方法。本研究中，主要通過對重金屬粉塵組分、煙塵粒度進行分析。采用激光粒度儀進行測定，進而對煙塵的粒度特征分析；用微波消解-ICP法測定煙塵的組分，對粉塵組分分析。

2 結果與討論及存在的問題

2.1 粉塵、煙塵粒度特征分析

（1）熔煉粉塵。在收集熔煉粉塵時用靜電除塵器，且將收集粉塵送入制酸系統中，且對粒度分析，如下表1所示。由表1可見，0.1μm~1μm粒徑范圍內占0%，0μm~10μm區間的塵埃粒徑為9.85%;粉末低于2.5微米粉塵粒度占1.57%。可以看出，塵埃中的塵埃顆粒為0.1μm~2.5μm時容易被肺部所吸收，大概占的比例是1.57%，可吸入顆粒的分布從2.5到10μm在這個范圍內，為8.28%。

表1 熔煉粉塵粒度分布

（2）轉爐煙塵。在收集熔煉粉塵時用靜電除塵器，且將收集粉塵送入制酸系統中，且對粒度分析，如下表2所示。已知在集塵灰中，0.04%的粒度在0.1-1μm范圍內。在0~10μm范圍內占14.98%;小于2.5μm占2.38%。

根據以上數據，集塵顆粒（PM2.5）占粉塵的2.34%。可吸入顆粒物（PM10）占15.02%。

表2 轉爐煙塵粒度分布

綜上所述，鎳冶煉轉爐除塵系統中的粉塵送到系統對塵粒徑時，發現粉塵排放量少。此外，對于沒有被收集的灰塵，由于其中含有大量的可吸入顆粒物，因此對人體有較大的傷害。

2.2 粉塵組分分析

采用微波消解對本次試驗取得的熔煉爐、轉爐收塵灰樣品進行消解后，消解后樣品采用ICP-OES（等離子耦合發射光譜儀）對其重金屬含量進行測定。在微波消解系統中，我們將微波消解裝置的消解時間設定為30min，保證消解時間充足。同時，沉淀酸體系為HNO3-HCl-HF粉煤灰消解，添加量分別為6、2、6 mL；硝酸-過氧化氫（9+1mL）酸消解體系除去轉化粉塵沉積物。表3通過對冶煉粉塵和轉爐粉塵成分分析，得到冶煉爐轉爐粉塵重金屬含量。

表3 熔煉爐轉爐粉塵重金屬元素含量g/g

表3表明，銅的含量高于其他重金屬，其次是鎳的含量。冶煉爐塵中重金屬含量順序從高到低依次為：銅>鎳>鋅>鉛>鉻；而在轉爐粉塵中金屬的含量依次是：銅>鎳>鋅>鉛>鉻。在冶煉過程中，考慮到多種因素，不同的重金屬元素沸點不同，重金屬在轉爐粉塵中的分布也有一定的差異。可見，應采用粉煤灰除塵器實現對重金屬廢氣的控制。

重金屬環境長期危害人們的身體健康，將帶來巨大的經濟和社會隱患。但是我國現有環境保護法缺乏環境污染清除和修復的規定。應明確受重金屬污染環境治理修復責任，建立和完善受污染環境的治理與修復制度，遏制受重金屬環境污染的蔓延與擴散。另外，我國環境信息公開不足，環境宣傳不夠，使公眾對重金屬的存在及其危害缺乏了解而容易輕視，應該積極宣傳面對重金屬廢氣的保護，提高自我保護、自我救助的意識和能力。國家應該嚴格把控重金屬污染的范圍，杜絕被重金屬的范圍出現污染程度加劇的后果[5]。

3 結論

總之，本文從煙塵成分的粒度和組分分析鎳冶煉煙塵的特點。在煙塵污染治理的過程中，除塵器的一些重金屬沒有經過凈化系統徹底處理，大量的污染物排放，會嚴重影響人體的健康。因此，要提高煙氣系統的效率，便于合理地控制含重金屬粉塵的擴散。

[1]何緒文,李靜,王建兵,等.鎳冶煉含重金屬廢氣排放污染物特征分析[J].環境工程,2014,32(10):71-75.

[2]徐健淞,林佩靜.鐵山港臨海工業區重金屬污染及綜合防治[J].武漢工程大學學報,2013,35(7):21-26.

[3]馮德茂,陳勝利,李娟.金川有色金屬公司鎳電解精煉最新進展[J].中國有色冶金,1999(s1):32-33.

[4]謝飛.工業廢氣中重金屬含量監測方法研究[J].環境與生活,2014(12):148-148.

[5]劉建博.某公司鍍鎳線廢水回收利用研究[J].環境科學與管理,2014,39(5):128-129.