云南省铅锌冶炼典型工艺SO2排放系数核算研究*

张 艳 唐晓龙 易红宏 余琼粉 杨丽萍 李芬容

(昆明理工大学，环境科学与工程学院，650500)

排放清单估算一般采用排放系数法.然而我国目前排放系数研究主要有《乡镇工业污染源排放系数手册》(试行)和1996年《工业污染物产生和排放系数手册》(以下简称96版《手册》)，2007版《第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数手册》(以下简称07版《手册》)以及《主要污染物总量核算细则》(试行)中给出的总量核算系数.无论是96版《手册》还是07版《手册》，总量核算系数由于需兼顾全国范围的不同情况，所确定的排放系数变动范围较大，对具体的某个省或市实用性并不强;同时，对于一些地方性生产工艺，该类系数并不能完全覆盖.因此，在现有系数研究的基础上，结合云南省地区污染特点，对本地区典型生产工艺下的排放系数研究十分必要.

1 方法与数据描述

1.1 核算方法

排放系数核算包括物料衡算法和实测法.实测法主要依靠测定末端排放口的烟气量及污染物浓度来对排放系数加以计算.对于监管体系成熟，在线监测系统较完善的火力发电行业，大多采用实测法进行排放系数的核算.

由于有色金属冶炼行业冶炼烟气量大，SO2浓度低且不稳定，中间过程不利于监测等弊端，本文选用物料衡算法核算铅锌冶炼典型企业的SO2排放系数.物料衡算法核算的关键是基础数据的大量收集，该法不仅适用于整个生产过程总的物料平衡，也适用于生产过程中某一局部的物料平衡，如总物料或某一元素，计算见式(1)和式(2).

式中，G为SO2排放量(kg);S1为原料或燃料消耗量(t);b1为原料或燃料中硫含量(%);S2为固体形式硫排放量(t);b2为固体排放物含硫量(%);S3为产物量(t);b3为产物硫含量(%);E为SO2排放系数，本文以(kg-SO2·t－1-产品)计.

1.2 数据来源

本文以铅产量居全国第五，锌产量居全国第四及云南省最大的铅锌冶炼企业为研究对象.数据的收集采用现场收集的方式.考虑到数据的可行性与时效性，本文系数核算基准年限为2009年，收集的数据为2009年4个季度生产年平均数据.

该典型企业铅冶炼工艺为直接炼铅法:ISA炉-鼓风炉熔炼.收集数据有:ISA炉、鼓风炉、烟化炉.具体参数主要涉及上述工段的原料、燃料用量及硫含量，中间过程主产物的产量、硫含量和产渣率等参数;锌冶炼为沸腾炉焙烧湿法炼锌，收集的数据有:锌精矿用量及硫含量，沸腾焙烧炉处焙砂产量、硫含量以及电锌产量等相关参数.

2 结果与比较

2.1 铅锌冶炼硫平衡分析

(1)铅冶炼:该企业冶炼烟气主要包括ISA烟气，鼓风炉烟气及烟化炉烟气.烟化炉烟气采用氨酸法脱硫处理后直接烟囱外排，鼓风熔炼炉冶炼烟气经收尘处理后直接外排.电解精炼主要污染物为硫酸雾，SO2排放量较低，故本研究中未纳入计算.铅冶炼生产硫平衡分析计算结果见表1.生产过程中部分中间产物如烟尘为回收资源，生产中将该部分产物回用，故本文未将该类物料纳入平衡计算中(除烟化炉处).其中ISA炉处环保烟气采用企业经验估算值.

(2)锌冶炼:目前锌冶炼主要方法为湿法炼锌，锌精矿先经沸腾炉焙烧得焙砂，焙砂采用湿法酸浸出处理.酸浸出主要污染物为硫酸雾，因此沸腾炉焙烧产生的SO2为本研究的重点.因酸浸出产生的酸浸出渣供烟化炉使用，该处产生的SO2未计算在锌冶炼生产中，锌冶炼硫平衡分析见表2.因锌冶炼外加热源较少，本文燃料未做统计.

2.2 系数核算结果

通过物料硫平衡分析，得出铅冶炼ISA生产工艺下SO2产污系数为1128 kg-SO2·t－1-粗铅，排污系数为11.98 kg-SO2·t－1-粗铅;沸腾炉焙烧-酸浸出湿法锌冶炼 SO2产污系数为 798 kg-SO2·t－1-电锌，排污系数为 11.97 kg-SO2·t－1-电锌.

表1 该典型企业铅冶炼硫平衡分析

表2 该典型企业锌冶炼硫平衡分析

2.3 与07版《手册》系数的比较

由于07版《手册》中未明确给出ISA炉工艺下铅冶炼SO2产排污系数，在该《手册》使用指导下ISA冶炼工艺系数引用水口山法粗铅冶炼排放系数.07版《手册》与本文所得结果对比见表3.由表3可知，07版《手册》中粗铅冶炼SO2排放系数与本文所得铅冶炼排放系数相差较大，工艺燃烧特点是造成排放系数差异的直接原因.

表3 本文系数与07版《手册》系数对比(kg-SO2·t－1-粗铅/电锌)

由表3知，本文所得锌冶炼排放系数与07版《手册》电锌冶炼排放系数存在一定差异.对比产污系数，该典型企业生产用原料主要为锌精矿，矿石硫含量约29.68%，主要为省内矿石，由于地域差异，与全国矿石平均水平必然存在一定差异性;对比排污系数，该典型企业生产采用109 m2大型化鲁奇式沸腾焙烧炉，具有容积大，热稳定性好等优点，焙烧烟气中SO2体积分数可达6%—9%，该类烟气利于制酸;排放系数受生产工艺、原料、烟气治理措施等因素影响，表现为国外铅锌矿的铅锌比为1∶1.2，我国为1∶2.5，云南省为1∶3;云南省铅冶炼主要以ISA炉熔炼为主，而全国又以顶吹熔炼、诺兰达熔炼、水口山法居多.

3 结论

(1)本文经物料衡算法首次给出云南省铅锌冶炼行业典型工艺ISA的SO2产污系数为1128kg-SO2·t－1-粗铅，排污系数为 11.98 kg-SO2·t－1-粗铅;109 m2鲁奇式沸腾焙烧炉湿法炼锌 SO2产污系数为 798 kg-SO2·t－1-电锌，排污系数为 11.97 kg-SO2·t－1-电锌;

(2)通过对比2007版《第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数手册》中与本文相近或相同工艺系数得知，本文所得铅冶炼ISA工艺排放系数高于该《手册》所确定的ISA排放系数，锌冶炼排放系数低于该《手册》系数.