鋅對(duì)環(huán)境的影響

嚴(yán)海錦（1.江蘇科創(chuàng)金屬新材料有限公司，江蘇　泰州　225300；2.江蘇科成有色金屬新材料有限公司，江蘇　泰州　225300；3.泰州華民鋅品有限公司，江蘇　泰州　225300）

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環(huán)保技術(shù)

鋅對(duì)環(huán)境的影響

嚴(yán)海錦
（1.江蘇科創(chuàng)金屬新材料有限公司，江蘇泰州225300；2.江蘇科成有色金屬新材料有限公司，江蘇泰州225300；3.泰州華民鋅品有限公司，江蘇泰州225300）

摘要：金屬鋅本身無毒，但在焙燒硫化鋅礦石、熔鋅、冶煉其他含有鋅雜質(zhì)的金屬的過程中，在鑄銅過程中產(chǎn)生的大量氧化鋅等金屬煙塵，以及鋅在防腐油漆、涂料中應(yīng)用時(shí)原材料質(zhì)量導(dǎo)致存在重金屬超標(biāo)，鋼鐵材料二次防腐前表面處理和對(duì)廢舊油漆、涂料物料處理過程中，都有可能會(huì)污染環(huán)境，對(duì)人有直接的危害。本文主要是從環(huán)境保護(hù)的觀點(diǎn)出發(fā)，分析鋅及含鋅材料對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響與治理。

關(guān)鍵詞：鋅；環(huán)境；影響

修回日期：2015-10-15

0　引言

鋅是一種在地球上儲(chǔ)量較為豐富的重金屬資源。我國鋅礦資源儲(chǔ)量居世界第二位[1]，鋅資源廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)如冶煉、制藥及食品行業(yè)之中。鋅是人體健康不可缺少的元素，它廣泛存在于人體肌肉及骨骼中[2]。鋅是重要的有色金屬原料，世界上鋅的全部消費(fèi)中大約有一半用于鍍鋅，約10%用于黃銅和青銅，不到10%用于鋅基合金，約7.5%用于化學(xué)制品。鋅工業(yè)、鋅及鋅材壓延加工和新材料在使用過程中存在水污染物、大氣污染物排放和環(huán)境噪聲。美國在1968年排放到大氣中的鋅量為159922 t，其中約有30%來自鋅的冶煉加工，30%以上來自鋼鐵生產(chǎn)，18%來自廢物的焚燒。中國目前大氣中的鋅排放主要是鋅的冶煉加工。

1　鋅對(duì)環(huán)境的影響

1.1鋅對(duì)水體影響

鋅不溶于水，鋅離子一般以可溶的絡(luò)合物狀態(tài)存在，并向底質(zhì)沉積物遷移轉(zhuǎn)化與水中粘土礦物締合。鋅鹽如氯化鋅、硫酸鋅、硝酸鋅等，則易溶于水。碳酸鋅和氧化鋅不溶于水。選礦、采礦、合金、冶金、機(jī)器制造、鍍鋅、煉鋼、有機(jī)合成和鋅粉、氧化鋅制造等企業(yè)排放的工業(yè)廢水中，含有大量鋅化合物。在溫度為30℃～50℃的情況下，工業(yè)電解液中的鋅離子以Zn（H2O）的形式存在。廢水中常見的鋅的羥基絡(luò)合物有Zn（OH）+、Zn （OH）以及Zn（OH）2·H2O，因此廢水中鋅的濃度為Zn2+與上述四種絡(luò)合物之和。氫氧化鋅沉淀的最適pH值為9～10，當(dāng)pH值升高時(shí)，沉淀物將重新溶解。廢水中的Zn2+能用中和法處理的最低濃度極限值為10-7mol／L。全世界每年通過河流輸入海洋的鋅約為393萬t，水底質(zhì)沉積物中含鋅范圍為45～2221 ppm，平均110 ppm，是水體中鋅含量的10000倍。水生動(dòng)植物也具有很強(qiáng)的吸收鋅的能力，致使水中的鋅向生物體內(nèi)遷移，對(duì)魚類和其他水生生物的毒性比對(duì)人和溫血?jiǎng)游锎笤S多倍。水體鋅及其它重金屬凈化是采取沉淀、吸附等物理法以及通過水生植物（如：蘆葦、香蒲等）、動(dòng)物（如：海灣扇貝和紫胎貝等）對(duì)金屬離子進(jìn)行吸收、容納和轉(zhuǎn)移。

1.2鋅對(duì)土壤影響

土壤中Zn的含量一般為10～300 mg/kg，平均為50 mg/kg，而鋅污染的土壤中Zn含量可高達(dá)13500 mg/kg以上，易被植物吸收而造成毒害，進(jìn)而可通過食物鏈污染農(nóng)產(chǎn)品和威脅人畜健康。土壤中的鋅可分為水溶態(tài)鋅、代換態(tài)鋅、難溶態(tài)鋅（礦物中的鋅）以及有機(jī)態(tài)鋅。土壤中的鋅來自各種成土礦物以及鉛鋅礦開采、冶煉、鍍鋅加工等含鋅工業(yè)“三廢”的不合理排放。鋅以Zn2+形態(tài)進(jìn)入土壤溶液中，也可能成為一價(jià)絡(luò)離子Zn（OH）+、ZnCl+、Zn（NO3）+等，有時(shí)則形成氫氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽和硫化物沉淀。鋅離子和含鋅絡(luò)離子參與土壤中的代換反應(yīng)，常有吸附固定現(xiàn)象。鋅在土壤中的富集，必然導(dǎo)致在植物體內(nèi)的富集，當(dāng)其含量超過土壤承受力或者限度，或土壤環(huán)境條件變化時(shí)，這種富集有可能使重金屬突然活化，引起生態(tài)危害，不僅對(duì)植物，而且對(duì)食用這種植物的人和動(dòng)物都有危害。用含鋅污水灌溉農(nóng)田對(duì)農(nóng)作物特別是對(duì)小麥生長的影響較大，會(huì)造成小麥出苗不齊，分蘗少，植株矮小，葉片發(fā)生萎黃。對(duì)植物起作用的鋅主要是代換態(tài)鋅。過量的鋅還會(huì)使土壤酶失去活性，細(xì)菌數(shù)目減少，土壤中的微生物作用減弱。目前，鋅及其它重金屬對(duì)土壤影響的控制主要有物理、化學(xué)、植物和微生物還原等方法，是利用植物使鋅及其在利用中的附帶其它金屬固定、揮發(fā)及提取。

2　鋅資源在提取和利用時(shí)對(duì)環(huán)境的影響

2.1鋅冶煉對(duì)環(huán)境的影響

鋅資源使用需要先對(duì)鋅礦進(jìn)行提煉，鋅的冶煉方法分為火法煉鋅和濕法煉鋅兩大類。濕法煉鋅最早于1916年投入工業(yè)生產(chǎn)，隨著技術(shù)的發(fā)展和環(huán)保的要求，濕法煉鋅已是當(dāng)今煉鋅的主要方法，其產(chǎn)量占世界鋅產(chǎn)量的80%以上。目前，我國大部分冶煉企業(yè)采用的仍然是傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，技術(shù)和裝備水平落后，帶來前端資源利用率低下、清潔生產(chǎn)推行效率低，后端環(huán)境污染控制邊際成本高、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。鉛鋅冶煉業(yè)已成為有色金屬工業(yè)中的重金屬污染物排放主要源頭之一，也是全國重金屬污染物排放的大戶。在這種背景下，控制原料中汞、砷、鎘、鉈、鈹、鉻、鉛、鋅等有害元素含量，防止鉛和鋅任意擴(kuò)散以及對(duì)鉛鋅冶煉過程中產(chǎn)生的爐渣、黃渣、氧化鉛渣、鉛和鋅再生渣回收利用，生產(chǎn)區(qū)下水道污泥、收集池沉渣以及廢水處理，采用微孔膜復(fù)合濾料等新型織物材料的布袋除塵器及其他高效除塵器治理如氧化鋅等含重金屬小顆粒污染，這些措施可有效減少固體、液體、氣體對(duì)環(huán)境造成污染。目前，研究開發(fā)有效防治鉛鋅冶煉重金屬污染防治技術(shù)，保護(hù)人體健康和生態(tài)環(huán)境安全，引導(dǎo)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展是非常必要和緊迫的。

2.2鋅資源在利用時(shí)對(duì)環(huán)境的影響

2.2.1鍍鋅對(duì)環(huán)境的影響

熱浸鍍鋅、電鍍鋅和機(jī)械鍍鋅是目前鍍鋅常用的三種方法，而鍍鋅過程中對(duì)環(huán)境構(gòu)成威脅的主要是廢液。熱浸鍍鋅在熔劑烘干及鍍鋅過程中，氯化銨受高溫作用極易揮發(fā)和分解，產(chǎn)生大量刺激性氣體NH3、HCl和NH4Cl濃煙。同時(shí)鋅液在高溫下，亦使鋅不斷蒸發(fā)，產(chǎn)生大量鋅蒸汽，氧化鋅，這給操作工帶來極大危害，治理措施是在烘干箱和鋅池上方增加通風(fēng)罩加以凈化，在風(fēng)道尾部用水吸收[3]。電鍍鋅為防止電鍍作業(yè)的前處理、電鍍、后處理三部分操作各工序的溶液互相污染，保證電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量，每一道工序都要徹底清洗，在電鍍過程中經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的含有各種化學(xué)污染物的清洗水構(gòu)成環(huán)境威脅，控制措施是減少溶液帶出量；改善清洗方法，提高水的循環(huán)利用率；防止溶液老化失效，采用堿性氯化物法處理含氰化物的電鍍廢水，也可通過聚凝劑如聚丙烯酰胺系高分子化合物對(duì)含重金屬離子的廢水進(jìn)行處理。機(jī)械鍍鋅過程中的活化劑錫鹽、還原劑和鋅粉對(duì)環(huán)境或人體會(huì)產(chǎn)生傷害。在涂覆鋅層后，特殊場(chǎng)合為強(qiáng)化其防護(hù)效果，要進(jìn)行鈍化處理，鈍化液主要含六價(jià)鉻，鉻對(duì)水體動(dòng)物（魚類）、微生物及某些作物生長有抑制作用，從而影響水的利用和水體的自凈功能。含鉻廢水可以用化學(xué)還原法、鐵氧體法、電解法和離子交換法處理，較常用的為化學(xué)還原法[4]。

2.2.2含鋅涂料、油漆對(duì)環(huán)境的影響

鋅粉與助劑調(diào)和制作涂料、油漆，可作為其他金屬涂層鋼板上，鋅比鐵活潑，先被腐蝕而保護(hù)鐵，而起防腐作用。一些防腐油漆、涂料中溶劑對(duì)環(huán)境有著不利的影響，刺激人體呼吸道，引起咳嗽，嚴(yán)重?fù)p害森林和植被；在很多大江大河上面的橋梁，以及河邊的鋼鐵結(jié)構(gòu)和船舶等，需要施工或者除去以前金屬防腐油漆、涂料，如果不采取保護(hù)性措施，就很可能會(huì)流失到河流中，對(duì)水造成污染。很多年來，一些廢棄的油漆要么就地掩埋，要么隨同磨料和其他廢棄物一同被倒進(jìn)大海，有時(shí)甚至隨地丟棄，對(duì)海洋和海床造成污染，有的回收處理制備氧化鋅，污染大氣環(huán)境。控制措施可以采用環(huán)保、節(jié)能型涂料、油漆，避免重金屬超標(biāo)和二次施工污染風(fēng)險(xiǎn)。

3　結(jié)語

隨著冶金、化工等產(chǎn)業(yè)的日益發(fā)展，鋅已經(jīng)成為工業(yè)和農(nóng)業(yè)重要的原材料，含鋅制品市場(chǎng)也在日益擴(kuò)大，全世界年消耗鋅近百萬噸，鋅的延伸產(chǎn)品鋅粉末材料主要用于冶金、化工、制藥、電池等行業(yè)。對(duì)于相同的pH值，鋅比其它的重金屬元素更易溶出，更容易進(jìn)入環(huán)境中。鋅在提取和應(yīng)用中通過淋濾，風(fēng)化氧化等作用進(jìn)入環(huán)境中。不同粒度的鋅粉末材料，粒度越細(xì)，有害成分越易溶出。含鋅廢料或者水如果不經(jīng)處理直接排放到自然界中必將影響到人類生存環(huán)境。目前，處理含鋅廢水國內(nèi)外根據(jù)其處理手段的不同，可分為物化法和生物法，而電鍍或醫(yī)藥行業(yè)因化學(xué)藥劑的添加，產(chǎn)生了大量的廢渣，國家已將鋅灰、鋅塵以及醫(yī)藥中含鋅廢料列入危險(xiǎn)固廢，可見，解決含鋅廢物的污染問題已迫在眉睫，廢舊資源的處置和回收利用意義深遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn):

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Influences of zinc on Environment

YAN Hai-jin
(1. Jiangsu Kechuang Metal New Materials Co., Ltd.，Taizhou，Jiangsu 225300，China；2. Jiangsu Kecheng Nonferrous Metal New Materials Co., Ltd.，Taizhou，Jiangsu 225300，China；3.Taizhou Huamin Zinc Products Co., Ltd.，Taizhou，Jiangsu 225300，China)

Abstract:Metal zinc itself is non-toxic, but it can be cause the environment pollution by the plenty metal fumes of zinc oxide when in the processes of roasting zinc sulfide ore, smelting the zinc and metals containing zinc, casting coppers. And by excessive heavy metal contents of the unqualified raw materials when the zinc used in anti-corrosive paintings. Even in the process of surface preparations before the second anticorrosion, of handling the wasted paints and related materials. It's harm to people directly.This article is making analysis of the influences and governance on environment, for the zinc and the materials containing it.

Keywords:zinc; environment; influences

文章編號(hào)：1006-4184（2016）2-0028-03

作者簡(jiǎn)介：嚴(yán)海錦(1978-)，男，江蘇泰州人，本科，高級(jí)工程師，主要從事金屬冶煉及金屬新材料粉體制備及其技術(shù)研究。E-mail: 1178743787@qq.com。