重金属在某镍冶炼厂废气中的排放特点分析

倪焕民

（金川集团股份有限公司,甘肃 金川 737100）

由于在重金属冶炼的过程中会有铅、镉、汞、镍等的生成，因此通常把镍的冶炼过程归于重金属冶炼。

据研究统计，探明镍矿的有19个省，由此可以看出在我国，镍矿储量分布相对来说比较广泛。其中甘肃省的储量最多（占总储量的62.2%），其它中西部的省份（如新疆、云南、四川等）约占到总量的34.5%。现有的冶炼工艺中，镍的来源主要有硫化镍矿和氧化镍矿。其中，硫化镍矿具有铁含量低的优点，但是矿中所含的镍、硅和镁的含量比较高。氧化镍矿与硫化镍矿的特点不同，主要是铁量高，但是镍、硅和镁的含量比较低。由于两种矿的性质不同，其冶炼的方式也大不相同。对于硫化镍精矿首先需要对其浮选，再通过不同的冶炼方式（火法或湿法）得到镍金属产品。氧化镍矿可分为硅镁镍矿和红土镍矿两大类。氧化镍矿不仅能够作为生产镍铁合金的原料，同时又可以直接熔炼。

我国在精矿处理方面，火法冶炼技术比较成熟。在几十年的历程中，我国镍火法冶炼技术迅速发展，甚至很多的工艺已经达到了国际水平。但是，根据能源消耗和污染物排放分析，我国一些镍冶炼企业仍采用电炉熔炼和鼓风熔炼这些过程相对落后，是环境中重金属污染的罪魁祸首。伴随着镍的冶炼过程的是大量的污染，最常见的包括水、空气、固体废物的污染。其中的任一污染物都会对环境产生严重的影响。同时，在镍冶炼过程中，主要的大气污染物包括:重金属、粉尘和二氧化硫。其中重金属包括铜(Cu)、镍(Ni)、锌(Zn)、铬(Cr)、铅(Pb)等。重金属主要以化合态的形式存在。在熔炼过程中，原料经过氧化过程得到烟尘。在高温条件下，原料中的铅、镉在高温条件下挥发，含有重金属的污染物排放到大气中，会导致工作人员中毒，严重影响人民群众的生命健康。因此，分析和研究镍冶炼过程中重金属的排放特征点具有重要的现实意义[1-3]。本文通过对某镍冶炼厂的冶炼粉尘分析研究，对粉尘、烟尘粒度和烟尘的组分分析。通过分析含重金属的有组织排放的特点，为镍冶炼行业排出的废气中含有重金属污染的控制和管理提供技术支持。

1 材料及方法

①样品采集与处理。本文研究中，用四分法取样，所采集的样品是冶炼转炉粉尘[4]。在常温和常压条件下，将所收集得到的样品干燥，且密封保存，收集备用。②测试方法。本研究中，主要通过对重金属粉尘组分、烟尘粒度进行分析。采用激光粒度仪进行测定，进而对烟尘的粒度特征分析；用微波消解-ICP法测定烟尘的组分，对粉尘组分分析。

2 结果与讨论及存在的问题

2.1 粉尘、烟尘粒度特征分析

（1）熔炼粉尘。在收集熔炼粉尘时用静电除尘器，且将收集粉尘送入制酸系统中，且对粒度分析，如下表1所示。由表1可见，0.1μm~1μm粒径范围内占0%，0μm~10μm区间的尘埃粒径为9.85%;粉末低于2.5微米粉尘粒度占1.57%。可以看出，尘埃中的尘埃颗粒为0.1μm~2.5μm时容易被肺部所吸收，大概占的比例是1.57%，可吸入颗粒的分布从2.5到10μm在这个范围内，为8.28%。

表1 熔炼粉尘粒度分布

（2）转炉烟尘。在收集熔炼粉尘时用静电除尘器，且将收集粉尘送入制酸系统中，且对粒度分析，如下表2所示。已知在集尘灰中，0.04%的粒度在0.1-1μm范围内。在0~10μm范围内占14.98%;小于2.5μm占2.38%。

根据以上数据，集尘颗粒（PM2.5）占粉尘的2.34%。可吸入颗粒物（PM10）占15.02%。

表2 转炉烟尘粒度分布

综上所述，镍冶炼转炉除尘系统中的粉尘送到系统对尘粒径时，发现粉尘排放量少。此外，对于没有被收集的灰尘，由于其中含有大量的可吸入颗粒物，因此对人体有较大的伤害。

2.2 粉尘组分分析

采用微波消解对本次试验取得的熔炼炉、转炉收尘灰样品进行消解后，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。在微波消解系统中，我们将微波消解装置的消解时间设定为30min，保证消解时间充足。同时，沉淀酸体系为HNO3-HCl-HF粉煤灰消解，添加量分别为6、2、6 mL；硝酸-过氧化氢（9+1mL）酸消解体系除去转化粉尘沉积物。表3通过对冶炼粉尘和转炉粉尘成分分析，得到冶炼炉转炉粉尘重金属含量。

表3 熔炼炉转炉粉尘重金属元素含量g/g

表3表明，铜的含量高于其他重金属，其次是镍的含量。冶炼炉尘中重金属含量顺序从高到低依次为：铜>镍>锌>铅>铬；而在转炉粉尘中金属的含量依次是：铜>镍>锌>铅>铬。在冶炼过程中，考虑到多种因素，不同的重金属元素沸点不同，重金属在转炉粉尘中的分布也有一定的差异。可见，应采用粉煤灰除尘器实现对重金属废气的控制。

重金属环境长期危害人们的身体健康，将带来巨大的经济和社会隐患。但是我国现有环境保护法缺乏环境污染清除和修复的规定。应明确受重金属污染环境治理修复责任，建立和完善受污染环境的治理与修复制度，遏制受重金属环境污染的蔓延与扩散。另外，我国环境信息公开不足，环境宣传不够，使公众对重金属的存在及其危害缺乏了解而容易轻视，应该积极宣传面对重金属废气的保护，提高自我保护、自我救助的意识和能力。国家应该严格把控重金属污染的范围，杜绝被重金属的范围出现污染程度加剧的后果[5]。

3 结论

总之，本文从烟尘成分的粒度和组分分析镍冶炼烟尘的特点。在烟尘污染治理的过程中，除尘器的一些重金属没有经过净化系统彻底处理，大量的污染物排放，会严重影响人体的健康。因此，要提高烟气系统的效率，便于合理地控制含重金属粉尘的扩散。

[1]何绪文,李静,王建兵,等.镍冶炼含重金属废气排放污染物特征分析[J].环境工程,2014,32(10):71-75.

[2]徐健淞,林佩静.铁山港临海工业区重金属污染及综合防治[J].武汉工程大学学报,2013,35(7):21-26.

[3]冯德茂,陈胜利,李娟.金川有色金属公司镍电解精炼最新进展[J].中国有色冶金,1999(s1):32-33.

[4]谢飞.工业废气中重金属含量监测方法研究[J].环境与生活,2014(12):148-148.

[5]刘建博.某公司镀镍线废水回收利用研究[J].环境科学与管理,2014,39(5):128-129.