再生金屬冶煉中二惡英污染監測與管理的研究

孫軍軍，王 玲，李沐霏，鄭俊鋒，劉標偉

（浙江環境監測工程有限公司，浙江 杭州 310012）

在可持續發展的背景下，再生金屬冶煉已經成為冶煉行業發展的新趨勢，它能最大限度地減少資源損耗，并且提升資源利用效率，對于冶煉行業產業結構的升級和效益增長具有積極作用。在實際冶煉生產中，大量產生的二惡英類污染物使企業周邊的環境受到較大污染，并對企業職工的健康產生較大威脅。所以，在金屬冶煉中需要進行二惡英類污染物的監測和防控管理。

1 二惡英類污染特性及危害

1.1 二惡英類污染的特性

二惡英類物質為無色固體、沸點和熔點較高、結構穩定。當加熱到1 000℃時，才會大量分解。二惡英類物質對脂類的親和性較好，進入生物體后降解速度較慢。隨著脂肪的增加，會對生物體產生較大的毒害作用。二惡英類物質能夠長期存在于生物體或者自然界中，其在人體內的半衰期為5～12年，在土壤中為9～12年，二惡英類物質會對生物體及自然環境造成持續性地污染和損害[1]。

1.2 二惡英類污染的危害

二惡英類污染物不僅給周圍環境造成了較大破壞，而且嚴重威脅了生產人員的健康。二惡英類污染物具有較強的刺激性，會對眼睛、鼻子和喉嚨等部位產生刺激，使接觸者出現頭暈、嘔吐等不適感。二惡英類污染物會引起人體肝組織受損、患者血脂和膽固醇偏高、消化不良等問題。如果長期接觸二惡英類物質，人體癌變、畸變的概率就會明顯上升，這將嚴重威脅企業職工的身心健康[2]。

2 再生金屬冶煉中二惡英類污染的產生與監測

2.1 再生金屬冶煉中二惡英類污染的產生方式

再生銅火法精煉，在完成作業準備后，按照加料、熔化、氧化扒渣、還原和澆鑄的流程順序進行冶煉；而在再生鋁冶煉中，冶煉工藝大致可分為清洗、加料、熔化、扒渣、精煉、澆注六個階段。雖然再生金屬冶煉工藝存在一定差異，但從污染產生過程來看，熔化和扒渣是二惡英類污染物產生的主要階段，并且隨著熔煉時間的延長，污染物的排放量有所下降。

2.2 再生金屬冶煉中二惡英類污染的監測

2.2.1 二惡英類污染物的排放規律

由表1可見，在再生銅冶煉過程中，二惡英濃度呈現出逐漸增大或逐漸減小的趨勢，約占總比例的60%。10家監測企業中僅有8家有一臺熔煉設備（50～100 t/d），其冶煉過程固定，污染排放規律性明顯。再生鋁冶煉企業只有單臺熔化爐的污染物排放變化明顯，多臺熔煉設備交替使用的污染物排放變化不明顯。金屬拆解中二惡英類污染物排放大都呈現出逐漸增大的趨勢，這可能與有機物逐漸燃燒有關。

表1 再生金屬冶煉排放煙氣二惡英濃度變化

2.2.2 二惡英類污染監測時間選擇

再生金屬冶煉中，不同運行階段的污染物排放濃度存在較大差異。GB31574-2015未對監測時間作明確規定，且監測人員很難確定污染物最大排放時段，易對監測結果造成影響。HJ77.2-2008規定連續采集三個廢氣二惡英樣品，時間在6 h左右，而再生銅冶煉周期約為20 h，監測過程不能涵蓋運行周期，所以監測過程應選擇投料后的數個小時；再生鋁冶煉為6～8 h，采樣時間可以涵蓋一個周期，3個樣品應覆蓋熔煉的不同階段。

3 二惡英類污染防控管理措施

3.1 優化再生金屬冶煉工藝

3.1.1 優化焚燒和尾氣工藝

本文選擇優化金屬拆解的熱解爐工藝。優化前煙氣二惡英濃度均值為10.3 ng I-TEQ/m3，超標準限值（0.5 ng I-TEQ/m3）20倍，尾氣處理工藝為急冷塔+堿洗+布袋除塵器+活性炭纖維吸附。優化后，熱解爐主體不變，如果要改造，可在急冷塔和熱解爐間添加二燃室，熱解煙氣在此得到充分燃燒，溫度控制在850～900 ℃，后經急冷塔迅速降溫，減少二惡英類污染物的再合成，尾氣處理工藝改為急冷塔+堿洗+活性炭噴射+布袋除塵器，優化后煙氣中二惡英濃度均值為0.32 ng I-TEQ/m3。

3.1.2 加強冶煉原料的分類和處理

對冶煉原料的處理應注意以下要點：（1）要在考慮材料尺寸、金屬種類的基礎上，系統分析材料雜質，對原料進行篩分。（2）要在原材料預處理中，注重機械分離、人工分揀等方法的應用，實現原材料清洗、除油、除漆、剝去絕緣材料的規范操作，從源頭上減少二惡英類污染物的合成。

3.1.3 規范再生金屬冶煉過程控制

再生金屬冶煉應重視生產過程控制和煙氣控制技術的應用。要結合原料的分類，優化熔煉爐類型，通過封閉熔煉、爐內微負壓、自動化控制等手段減少二惡英類污染物的合成。熔煉爐后增加二次燃燒，使有機物完全分解，應用覆膜濾料和活性炭噴射技術，減少顆粒物的排放。

3.2 加強二惡英類污染防控監測管理

3.2.1 提升冶煉企業及其工作人員環保意識

實現二惡英類污染排放的有效管理，首先要提升工作人員的環保意識，確保全體工作人員在工業生產中樹立綠色生產意識。對企業而言，應大力發展循環經濟，加強現場操作人員的培訓，提高管理水平和操作人員的業務能力，樹立以人為本的理念。

3.2.2 加強企業的監督管理

低能耗、少排放或零排放已經成為工業企業發展的主要趨勢。在冶煉產業發展中，應提高產業準入門檻，淘汰落后的生產工藝和企業，同時嚴格控制產能。此外，應建立完善的常態化監管制度，促進再生有色金屬行業可持續發展。

4 結論

針對再生金屬冶煉產生的二惡英類污染物，要加強二惡英類污染物的排放監測。在監測過程中，應在投料、熱解、熔煉、氧化、還原或一個處置周期不同時段分別采集樣品。從生產工藝的優化和常態化的監督管理制度兩個層面落實二惡英類污染物的減排工作，從而促進再生金屬冶煉產業的可持續發展。