鋼鐵行業持久性有機污染物的生成與控制研究

劉艷芹

摘 要：鋼鐵行業主要從事金屬冶煉和金屬加工工作，屬于工業生產內容，但是在礦物原料采集、煅燒和焦化中會產生持久性的有機污染物，對人的身體健康和生態環境等均會產生不利影響。本篇文章在此基礎上，主要對鋼鐵行業持久性有機污染物的生成與控制進行研究與分析。

關鍵詞：鋼鐵行業；持久性；有機污染物；生成；控制；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.051

鋼鐵行業是我國工業生產行業類型之一，包括煉鐵業、鋼加工業、鋼絲制品業和鋼選業等，煉鋼原材料主要為石灰石、白云石、耐火黏土和鐵礦石等。鋼鐵冶煉、燒結過程中產生的持久性有機污染物具有遠距離遷移、高毒、持久和生物積累性的特點，對人類生存、發展危害極大，需要采取必要手段有效控制污染物的生成，做好污染排放處理[1]。

1 持久性有機污染物的特性和危害

持久性有機污染物是一種對環境和人體具有嚴重危害性的化學物質，一般由人工合成加工形成，在環境中具有持久存在性，并且能夠通過食物鏈積累最終到達人體，放大毒性，其中毒性放大最大倍數可達七萬多倍。持久性有機污染物半衰期長，通過水、生物體或大氣等不同環境介質寄存，毒性揮發、殘留時間長。

持久性有機污染物也稱為POPs，這種物質毒性極高，即便是低濃度狀態也能對人體產生嚴重危害，其中二噁英類物質毒性超過氰化鉀一千余倍，這種物質生物放大效應突出，在食物鏈積累、聚積過程中，物質濃度升高、毒性增加。持久性有機污染物以二噁英類為代表，氣相性半衰期在8至400天，水相性半衰期可達166天至2119年，更可以在沉積物或土壤中留存17至273年，這主要是因為物質化學分解和抗光解性性，同時生物降解性明顯。持久性有機污染物憎水性和親油性較高，既可以通過食物鏈集聚在人體內，又可以利用活體生物脂肪組織積累，集聚性強。這種毒性物質流動性大，通過水或風等物質可以傳播到較遠距離。POPs物質附著在大氣顆粒物上，或者直接以蒸汽形式從土壤和水體進入大氣環境，在遠距離遷移過程中均不會被全部降解。實驗發現，持久性有機污染物更偏好寄存在溫度較低環境，因而會從溫暖地區遷移到寒冷地區。同時這種物質具有半揮發性，常溫狀態下進入大氣層，但不會永久停留，會在特定條件下沉降后揮發，這種揮發、沉降多次重復后就會將POPs擴散到地球各處，擴大污染范圍。

持久性有機污染物收放性和蓄積性強，主要化學元素有氯，化合物整體物質特性穩定，在外界環境留存久，進入人體后具有強致癌性，影響人體骨骼發育，導致神經系統和免疫系統紊亂，人體代謝補償后，內分泌系統和生殖系統也會遭到嚴重危害。鑒于持久性有機污染物的高毒、高擴散性，國際社會組織簽訂《斯德哥爾摩公約》，約定減排義務、落實公約，保護人類免受POPs物質危害，促進人類社會健康持續可發展[2]。

2 鋼鐵行業持久性有機污染物的生成與控制

（1）焦化產生。鋼體企業生產過程中一般需要將煤礦料放入焦爐，以高溫干餾的形式進行焦化處理，焦爐溫度在沒有空氣的情況下加熱可達一千攝氏度，干餾后的煤經冷卻運出形成焦炭。在這個過程中產生二噁英類物質，二噁英污染物由煤炭中的含氯化合物和氯元素分解形成，之后隨煤氣進入水體或大氣。鋼鐵生產焦化使用的煉焦爐密封性不足，焦爐煤氣在煤炭干餾中直接溢出產生嚴重的二噁英污染。焦炭冷卻中冷水潑澆，氯離子反應也為有機污染物形成提供條件。要從源頭減少和控制有機污染物的產生，需要重點篩選原材料，選用銅、氯元素含量較少材料，也可以通過高溫熱處理或洗滌處理，減少材料銅、氯含量，使其在焦化處理中揮發出的有機元素、金屬元素成分降低，抑制二噁英物質產生。

（2）燒結產生。鋼鐵企業煉鋼制鋼過程中將不同配料按照比例調配混合后，加入燒結機布料器中進行一到兩次的燒結處理，臺車運輸后到達煤氣點火車，點燃后推行，臺車完成燒結進行冷卻處理，利用翻車機和破碎機完成破碎操作，最后利用皮帶和雙層篩，選出品質高的合格產品。對于品質較次的不合格產品重新進入循環燒結環節。燒結是鋼鐵生產重要環節之一。鐵礦石粉燃燒和熔化后，碳有機物和氯物質在催化劑作用下，由于溫度剖面適宜產生有機污染物二噁英。持久性有機污染物二噁英物質含量由氯元素含量決定，碳燒結中，可以選擇純度較高的鐵礦石，燒結料層的條件也要改善，減少氯化氫氣體產生，抑制飛灰生成，減少前驅化合物。在碳燒結床上添加尿素等固態抑制劑也可以降低二噁英濃度。

（3）冶煉產生。鋼鐵企業在生產過程中使用電弧爐較廣泛，因為施工期短、使用成本低。電弧爐在高壓狀態下利用廢鐵和人造石墨電極通過電流高溫電弧將廢鐵熔化，完成鋼鐵冶煉。冶煉鋼鐵時一般也會增加填入助熔劑提高熔化效率，但是助熔劑屬于合金劑，金屬雜質較多，經催化易產生二噁英。電弧爐生成鋼和碳鋼的原材料是廢鋼廢鐵，其中塑料、油脂等有機物含量高，含氯成分多，預熱、冶煉中也會產生二噁英。利用電弧爐冶煉鋼鐵，應當減少使用油漆、塑料、涂料和殘油含量高的廢鐵廢鋼，控制電弧爐內氯元素和有機物的總量。電弧爐使用中，一般不建議采用連續緩慢加料和廢鋼預熱的方法，熔煉工藝需要根據鋼鐵原材料的性質分析判斷后有針對性的選擇[3]。

3 結語

鋼鐵企業在鋼材生產制造過程中，不僅要提高產量、增加效益，同時還要積極進行工藝改良和設備更新，促進清潔生產與環境保護。對于煉鋼制鋼過程中產生的持久性有機污染物，需要結合現代科科學技術與環境治理手段，抑制二噁英等有毒物質的產生，保證工業生產與環境治理相結合。

參考文獻：

[1]張藝伯，朱榮，岳昌盛，孫軼斐，楊景玲，張亞迪.燒結過程持久性有機污染物生成機理研究進展[J].化工進展，2016（09）：2952-2959.

[2]董文平，矯桂麗，喬光明，楊傳璽，王煒亮.鋼鐵行業持久性有機污染物的生成與控制研究[J].環境科學與管理，2014（01）：30-35.

[3]劉國瑞，鄭明輝.非故意產生的持久性有機污染物的生成和排放研究進展[J].中國科學：化學，2013（03）：265-278.