重金属在某镍冶炼厂废气中的排放特点分析

古 健（广州市环境监测中心站，广东广州 510030）

重金属在某镍冶炼厂废气中的排放特点分析

古 健
（广州市环境监测中心站，广东广州 510030）

文章以镍冶炼过程中的收尘灰为分析对象，对重金属废气在镍冶炼过程中的重金属粉尘粒度特征、重金属粉尘组和烟尘表面特征进行了详细分析，从中提出了自己的看法与建议，旨在为镍冶炼行业的重金属废气污染源控制提供参考。

镍冶炼；重金属；废气；污染物特征

在镍冶炼过程中，经常会产生大量的污染，如水污染、大气污染、固体废物污染等，这些污染物的产生，将会导致环境受到重金属污染问题的出现。同时，在镍冶炼过程中，大气污染物主要包括以下几种：重金属、粉尘、二氧化硫等。其中，重金属包括铜（Cu）、镍（Ni）、锌（Zn）、铬（Cr）、铅（Pb）等。重金属主要以化合物组分而存在。在焙烧熔炼过程中，原料通过氧化后进入烟尘。而考虑到镉、铅等的化合物在高温的火法冶炼中易挥发，排入到大气中，从而导致操作人员吸入这些粉尘，引发人员中毒现象。因此，对重金属废气在镍冶炼过程中的排放特点进行分析与研究具有重要的意义。本文以某镍冶炼厂的冶炼转炉粉尘为例，就重金属在某镍冶炼厂废气中的排放特点进行了论述。

1　材料及方法

1.1样品采集与处理

在样品采集时，以冶炼转炉粉尘为采集对象，采用四分法进行取样。同时，在自然条件下将所采集的样品进行风干，保存于玻璃瓶当中，以方便测试使用。

1.2测试方法

本次主要就重金属粉尘、烟尘粒度特征、重金属粉尘组分和烟尘表面特征进行分析。其中，在粒度特征分析时，采用激光粒度仪进行测定；在粉尘组分分析时，采用微波消解-ICP法进行测定；在粉尘表面特征分析时，采用场发射枪扫描电镜进行测定。

2　结果与讨论

2.1粉尘、烟尘粒度特征分析

2.1.1熔炼粉尘

采用电除尘法将熔炼中粉尘进行收尘以后，将其送至制酸系统进行收尘灰粒度分析，见表1。

表1　熔炼粉尘粒度分布

从表1可以看出，在0.1～1 μm区间的粉尘粒度占0.00%；在0～10 μm区间的粉尘粒度占9.85%；在2.5 μm以下的粉尘粒度占1.67%。由此可见，收尘灰中可入肺颗粒在0.1～2.5 μm分布范围内，占1.67%，可吸入颗粒在2.5～10 μm分布范围内，占8.18%。

2.1.2转炉烟尘

采用电除尘法将熔炼中烟尘进行收尘以后，将其送至制酸系统进行收尘灰粒度分析，见表2。

表2　转炉烟尘粒度分布

由表2可知：收尘灰中在0.1～1 μm粒度区间的占0.04%；在0～10 μm粒度区间的占14.98%；其中＜2.5 μm的占2.38%。基于上述数据可知，该收尘灰的可入肺颗粒（PM2.5）占2.34%，可吸入颗粒（PM10）占15.02%。

综上所述，通过收尘后的镍冶炼中的转炉粉尘送至制酸系统进行收尘灰粒度分析，发现粉尘的排放量较少；但值得注意的是，对于未收尘的无组织的粉尘，由于其自身含有大量的可吸入颗粒，因此具有较大的危害性。

2.2粉尘组分分析

熔炼炉转炉收尘灰样品采用微波消解法进行消解，消解后样品采用ICP-OES（等离子耦合发射光谱仪）对其重金属含量进行测定。

在微波消解体系中，我们将微波消解仪消解时间设定为30min，这样能够确保拥有充够的消解时间。同时，采用的酸消解体系为HNO3-HCl-HF来消解熔炼炉粉尘的沉积物，其添加量分别为6、2、6 mL；并采用酸消解体系为硝酸-双氧水（9+1 mL）来消解转炉烟尘的沉积物。分析熔炼粉尘和转炉粉尘的成分组成时，熔炼炉转炉粉尘重金属元素含量见表3。

表3　熔炼炉转炉粉尘重金属元素含量　g/g

由表3得知，铜含量高于其他重金属，镍含量次之，熔炼炉粉尘中重金属含量从高到低的排列顺序为：铜＞镍＞锌＞铅＞铬；转炉粉尘中重金属含量从高到低的排列顺序为：铜＞镍＞锌＞铅＞铬。在冶炼过程中，考虑到众多因素的影响，且不同重金属元素存在不同的沸点，因此，转炉粉尘中的重金属含量分布也存在一定的差异。可见，我们应采用除尘器飞灰来实施重金属废气的控制。

2.3粉尘表面特征分析

2.3.1熔炼粉尘

采用电除尘法进行熔炼粉尘处理，采用场发射枪扫描电镜，在低倍数和高倍数下对收尘灰进行表面特征分析。

通过分析得知，在低倍数下粉尘为絮状颗粒，颗粒物表面较为细致，部分颗粒呈蜂窝状。在高倍数下，粉尘呈现出不规则球状晶体，圆润光滑，且粒径大小不一。另外，粉尘表面主要以氧、硫、铁、铜、镍元素为主，而收尘灰中主要以三氧化二铁、四氧化三铁为主。

2.3.2转炉粉尘

采用电除尘法进行转炉粉尘处理，采用场发射枪扫描电镜，在低倍数和高倍数下对收尘灰进行表面特征分析。

通过分析得知，在低倍数下粉尘为絮状颗粒，颗粒物表面较为细致，部分颗粒呈蜂窝状。高倍数下，粉尘呈现出不规则长方体晶体，表面光亮，且粒径大小不一。粉尘元素含量见表4。

表4　熔炼炉粉尘元素含量　%

由表4得知，该粉尘表面主要以氧、硫、为主，还有部分的铁、铜、镍等元素，而收尘灰中主要以三氧化二铁、四氧化三铁为主。

3　结论

综上所述，本文通过对镍冶炼重金属收尘灰的粒度特征、烟尘组分和烟尘表面特征进行分析得知，粉尘由大量细小晶体颗粒构成，表面重金属含量较低。在烟粉尘污染治理时，由于部分重金属粉尘未能在集烟系统中得到彻底的处理，大量排放于环境中，从而给人体造成严重的危害。因此，提高集烟系统的效率，有利于合理控制含重金属粉尘的传播。

［1］ 徐庆新.红土矿的过去与未来［J］.中国有色冶金，2005（6）：1-8.

［2］ 李启厚.世界红土镍矿资源开发及湿法冶金技术的进展［J］.湖南有色金属，2009，25（2）：21-24，48.

Characteristics of Heavy Metal Emissions in the Exhaust Gas of A Nickel Smelter Analysis

Gu Jian

To collect dust in the nickel smelting process for the analysis of the object of heavy metal heavy metal dust particle size characteristics of the exhaust gas in a nickel smelting process，heavy metals，dust and soot group surface features were analyzed in detail.Which put forward their views and suggestions，designed to provide a reference for heavy metal pollution control exhaust gas of nickel smelting industry.

nickel smelting；heavy metal；gas；pollutant characteristics

X758

A

1003-6490（2016）05-0209-02

2016-05-10

古健（1980—），男，广东广州人，工程师，主要从事环境重金属监测工作。