重金屬在某鎳冶煉廠廢氣中的排放特點分析

古 ?。◤V州市環(huán)境監(jiān)測中心站，廣東廣州 510030）

重金屬在某鎳冶煉廠廢氣中的排放特點分析

古 健
（廣州市環(huán)境監(jiān)測中心站，廣東廣州 510030）

文章以鎳冶煉過程中的收塵灰為分析對象，對重金屬廢氣在鎳冶煉過程中的重金屬粉塵粒度特征、重金屬粉塵組和煙塵表面特征進行了詳細分析，從中提出了自己的看法與建議，旨在為鎳冶煉行業(yè)的重金屬廢氣污染源控制提供參考。

鎳冶煉；重金屬；廢氣；污染物特征

在鎳冶煉過程中，經常會產生大量的污染，如水污染、大氣污染、固體廢物污染等，這些污染物的產生，將會導致環(huán)境受到重金屬污染問題的出現。同時，在鎳冶煉過程中，大氣污染物主要包括以下幾種：重金屬、粉塵、二氧化硫等。其中，重金屬包括銅（Cu）、鎳（Ni）、鋅（Zn）、鉻（Cr）、鉛（Pb）等。重金屬主要以化合物組分而存在。在焙燒熔煉過程中，原料通過氧化后進入煙塵。而考慮到鎘、鉛等的化合物在高溫的火法冶煉中易揮發(fā)，排入到大氣中，從而導致操作人員吸入這些粉塵，引發(fā)人員中毒現象。因此，對重金屬廢氣在鎳冶煉過程中的排放特點進行分析與研究具有重要的意義。本文以某鎳冶煉廠的冶煉轉爐粉塵為例，就重金屬在某鎳冶煉廠廢氣中的排放特點進行了論述。

1　材料及方法

1.1樣品采集與處理

在樣品采集時，以冶煉轉爐粉塵為采集對象，采用四分法進行取樣。同時，在自然條件下將所采集的樣品進行風干，保存于玻璃瓶當中，以方便測試使用。

1.2測試方法

本次主要就重金屬粉塵、煙塵粒度特征、重金屬粉塵組分和煙塵表面特征進行分析。其中，在粒度特征分析時，采用激光粒度儀進行測定；在粉塵組分分析時，采用微波消解-ICP法進行測定；在粉塵表面特征分析時，采用場發(fā)射槍掃描電鏡進行測定。

2　結果與討論

2.1粉塵、煙塵粒度特征分析

2.1.1熔煉粉塵

采用電除塵法將熔煉中粉塵進行收塵以后，將其送至制酸系統(tǒng)進行收塵灰粒度分析，見表1。

表1　熔煉粉塵粒度分布

從表1可以看出，在0.1～1 μm區(qū)間的粉塵粒度占0.00%；在0～10 μm區(qū)間的粉塵粒度占9.85%；在2.5 μm以下的粉塵粒度占1.67%。由此可見，收塵灰中可入肺顆粒在0.1～2.5 μm分布范圍內，占1.67%，可吸入顆粒在2.5～10 μm分布范圍內，占8.18%。

2.1.2轉爐煙塵

采用電除塵法將熔煉中煙塵進行收塵以后，將其送至制酸系統(tǒng)進行收塵灰粒度分析，見表2。

表2　轉爐煙塵粒度分布

由表2可知：收塵灰中在0.1～1 μm粒度區(qū)間的占0.04%；在0～10 μm粒度區(qū)間的占14.98%；其中＜2.5 μm的占2.38%。基于上述數據可知，該收塵灰的可入肺顆粒（PM2.5）占2.34%，可吸入顆粒（PM10）占15.02%。

綜上所述，通過收塵后的鎳冶煉中的轉爐粉塵送至制酸系統(tǒng)進行收塵灰粒度分析，發(fā)現粉塵的排放量較少；但值得注意的是，對于未收塵的無組織的粉塵，由于其自身含有大量的可吸入顆粒，因此具有較大的危害性。

2.2粉塵組分分析

熔煉爐轉爐收塵灰樣品采用微波消解法進行消解，消解后樣品采用ICP-OES（等離子耦合發(fā)射光譜儀）對其重金屬含量進行測定。

在微波消解體系中，我們將微波消解儀消解時間設定為30min，這樣能夠確保擁有充夠的消解時間。同時，采用的酸消解體系為HNO3-HCl-HF來消解熔煉爐粉塵的沉積物，其添加量分別為6、2、6 mL；并采用酸消解體系為硝酸-雙氧水（9+1 mL）來消解轉爐煙塵的沉積物。分析熔煉粉塵和轉爐粉塵的成分組成時，熔煉爐轉爐粉塵重金屬元素含量見表3。

表3　熔煉爐轉爐粉塵重金屬元素含量　g/g

由表3得知，銅含量高于其他重金屬，鎳含量次之，熔煉爐粉塵中重金屬含量從高到低的排列順序為：銅＞鎳＞鋅＞鉛＞鉻；轉爐粉塵中重金屬含量從高到低的排列順序為：銅＞鎳＞鋅＞鉛＞鉻。在冶煉過程中，考慮到眾多因素的影響，且不同重金屬元素存在不同的沸點，因此，轉爐粉塵中的重金屬含量分布也存在一定的差異。可見，我們應采用除塵器飛灰來實施重金屬廢氣的控制。

2.3粉塵表面特征分析

2.3.1熔煉粉塵

采用電除塵法進行熔煉粉塵處理，采用場發(fā)射槍掃描電鏡，在低倍數和高倍數下對收塵灰進行表面特征分析。

通過分析得知，在低倍數下粉塵為絮狀顆粒，顆粒物表面較為細致，部分顆粒呈蜂窩狀。在高倍數下，粉塵呈現出不規(guī)則球狀晶體，圓潤光滑，且粒徑大小不一。另外，粉塵表面主要以氧、硫、鐵、銅、鎳元素為主，而收塵灰中主要以三氧化二鐵、四氧化三鐵為主。

2.3.2轉爐粉塵

采用電除塵法進行轉爐粉塵處理，采用場發(fā)射槍掃描電鏡，在低倍數和高倍數下對收塵灰進行表面特征分析。

通過分析得知，在低倍數下粉塵為絮狀顆粒，顆粒物表面較為細致，部分顆粒呈蜂窩狀。高倍數下，粉塵呈現出不規(guī)則長方體晶體，表面光亮，且粒徑大小不一。粉塵元素含量見表4。

表4　熔煉爐粉塵元素含量　%

由表4得知，該粉塵表面主要以氧、硫、為主，還有部分的鐵、銅、鎳等元素，而收塵灰中主要以三氧化二鐵、四氧化三鐵為主。

3　結論

綜上所述，本文通過對鎳冶煉重金屬收塵灰的粒度特征、煙塵組分和煙塵表面特征進行分析得知，粉塵由大量細小晶體顆粒構成，表面重金屬含量較低。在煙粉塵污染治理時，由于部分重金屬粉塵未能在集煙系統(tǒng)中得到徹底的處理，大量排放于環(huán)境中，從而給人體造成嚴重的危害。因此，提高集煙系統(tǒng)的效率，有利于合理控制含重金屬粉塵的傳播。

［1］ 徐慶新.紅土礦的過去與未來［J］.中國有色冶金，2005（6）：1-8.

［2］ 李啟厚.世界紅土鎳礦資源開發(fā)及濕法冶金技術的進展［J］.湖南有色金屬，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，廣東廣州人，工程師，主要從事環(huán)境重金屬監(jiān)測工作。