DOC《铅冶炼过程铅和汞的流向与分布》

铅冶炼过程铅和汞的流向与分布 王亚军1,2,梁兴印1,秦飞1,屈小梭1 (1.

北京盛邦天业科技有限公司,北京 100012;

2.河北工业大学 化工学院,天津 300401) 摘要:以我国传统工艺炼铅法(烧结焙烧―鼓风炉熔炼法)为研究对象,调研其主体冶炼过程中铅、汞的分布状况,构建烧结焙烧―鼓风炉熔炼工艺铅、汞走向分布图. 关键词:铅;

汞;

铅冶炼;

流向分布 中图分类号:TF812;

X506 文献标志码:A 文章编号:1007-7545(2015)02-0000-00 Flow Direction and Distribution of Lead and Mercury in Lead Smelting WANG Ya-jun1,2, LIANG Xing-yin1, QIN Fei1, QU Xiao-shuo1 (1. Beijing Shengbang Tianye Science and Technology Ltd, Beijing 100012, China;

2. Institute of Chemical Industry, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China) Abstract:With traditional lead smelting processes (sintering roasting and blast furnace smelting) as the research object, distribution of lead and mercury in lead smelting process was investigated and established. Key words:lead;

mercury;

lead smelting;

flow direction distribution 铅、汞是重金属冶炼过程中常见的主要伴生元素[1-3].由于我国长期粗放式的发展方式,铅冶炼行业清洁生产水平与国外先进水平差距很大,技术装备相对落后,使铅、汞在冶炼各生产环节广泛分布[4-5].确定重金属冶炼过程铅[6-10]、汞污染源,明确生产工艺铅、汞物质流向,对于加强当前重金属冶炼行业铅、汞监管,控制其污染具有主要意义. 目前,国内对于汞在铅冶炼过程烟气中的污染控制研究较多,但汞在铅冶炼过程中流向的报道很少[11].烧结焙烧―鼓风炉还原熔炼法是我国主要的炼铅方式,但其烟气SO2浓度偏低、烧结返料量大、反应热得不到回收利用、难以经济治理,对环境污染严重.本文围绕烧结焙烧―鼓风炉熔炼法,对铅、汞的去向进行研究和分析,为治理工作的展开提供科学依据.

1 数据采集 以国内某传统烧结焙烧―鼓风炉还原熔炼企业为对象,对主要冶炼工艺环节进行物料跟踪采样、统计和样品的实验室分析.通过现场调研,将该企业铅冶炼工艺中7个主要工艺环节划为铅、汞元素流向的调研区域,并确定了主要输入输出物质.在划分环节边界时,考虑了冶炼过程中一些难以统计的返料物质对分布的影响,此类返料物质均未超过所划分的环节边界.7个主要工序为烧结焙烧工序、鼓风炉工序、烟化炉工序、火法初步精炼工序、铅电解精炼工序、铅熔铸工序和铅浮渣反射炉熔炼工序. 实际生产过程中,每个月内各物料含铅、汞率往往不稳定,所以调研时间段内化验值均取其平均值作为平衡表中的含铅率、含汞率,平衡表中的 其他 项为无组织排放造成的铅汞损失与最终随烟气排放进入大气中的铅汞量的总和. 现场采集的固体样品按照GB/T 15555.2-1995测定其中的铅和汞含量,采用HJ 685-2014测定气体样品中的铅含量,采用HJ 543―2009测定气体样品中的汞[12-13].

2 试验与分析 2.1 烧结焙烧工序 收稿日期:2014-08-20 基金项目: 十二五 国家科技支撑计划项目(2012BAC12B00) 作者简介:王亚军(1987-),男,山西大同人,硕士研究生;

通信作者:梁兴印(1958-),男,山东人,教授级高工. 烧结焙烧工序是为还原熔炼做准备的,主要是使硫化铅氧化成氧化铅,除去原料中的硫,产出符合鼓风炉还原熔炼要求的坚硬多孔的烧结块,同时产出浓度为3.5%左右的二氧化硫烟气用于制酸.由于不同铅精矿含铅量差距较大,焙烧工序中的原料铅精矿以实际单月铅精矿耗用明细统计的总量值为准,同时,冶炼系统消耗的焦炭等不计.烧结烟气依次经过余热锅炉和电收尘器收尘后,伴随二氧化硫烟气中残留的铅和汞进入制酸系统,假设其全部进入硫酸系统,故硫酸系统中含铅和汞量即为烟气中铅、汞量;

其余物料中铅、汞含量则按其各自的实物量与铅汞的比率的乘积计,烧结焙烧工序平衡表如表1所示. 表1 烧结焙烧工序铅汞平衡表 Table

1 Balance of lead and mercury in sinter roasting process 物料 实物量/t 含铅率/% 铅分配比/% 含汞率/% 汞分配比/% 输入 铅精矿

6 435.1 60.34 100.0 0.005

40 100.0 输出 返粉

28 351.9 40.17 27.72 0.000

65 5.08 烧结块

14 246.0 40.17 53.14 0.000

21 10.03 烟尘

1 666.0 45.00 18.91 0.017 5.08 烟气 1.7 0.16 0.23 79.810 79.81 由表1可知,烧结焙烧工序铅的分布特点是:烧结过程中铅精矿和返粉中的铅大部分进入烧结块,占整个输入铅的53.14%,此部分是下一工序鼓风炉铅的来源;

部分铅进入烟尘和返粉中,这两部分分别占输入铅的18.91%和27.72%,可作为原料返回精矿中进行配料再次焙烧;

还有部分铅随烟气进入制酸系统,经洗涤后进入污酸中,此部分占了0.23%. 汞的分布特点是:在烧结焙烧工序中,占比79.81%的汞进入烟气,这是因为烧结温度高达950 ℃,高温下汞以蒸汽的形式存在,此部分汞经洗涤后也进入污酸系统,而烧结块和返粉中分别占了10.03%和5.08%,烧结块中的汞是下一工序汞的来源,而返粉中的汞又重新回到精矿原料中. 2.2 鼓风炉工序 鼓风炉利用冶金焦炭燃烧提供热量和还原剂,在高温条件下,将烧结块中含铅化合物还原成液态金属铅,同时富集金、银等贵金属,形成粗铅送火法初步精炼或铸型,产生的鼓风炉渣送烟化炉吹炼回收氧化锌,水淬渣送往渣场外卖或者制水泥,鼓风炉铅汞平衡表见表2. 表2 鼓风炉工序铅汞平衡表 Table

2 Balance of lead and mercury in blast furnace process 物料 实物量/t 含铅率/% 分配比/% 含汞率/% 分配比/% 输入 铅烧结块

14 246 40.17 100.0 0.000

120 100.0 输出 鼓风炉渣

4 542 4.20 3.450 0.000

017 4.20 鼓风炉粗铅

5 103 95.00 85.619 0.000

056 15.54 烟尘

1 363 49.34 10.750 0.000

260 18.70 烟气 - - 0.169 0.58 61.56 从表2可见,鼓风炉的铅有85.619%进入到产物粗铅中,挥发至烟尘中的铅占10.75%,产生的鼓风炉渣含铅3.45%,成为下一个工序烟化炉中的铅源,0.169%的铅进入烟气.鼓风炉中的汞有4.2%进入鼓风炉渣,成为烟化炉工序中汞的来源,15.54%进入鼓风炉粗铅成为火法精炼工序中汞的来源,18.7%进入烟尘,其余61.56%的汞进入烟气,在生产过程中鼓风炉烟气用碱液进行洗涤,大部分汞进入洗涤液,很少量排入大气中. 2.3 烟化炉工序 鼓风炉渣烟化过程的实质是还原挥发过程,把煤粉与空气的混合物吹入烟化炉的炉渣层内,在烟化炉内进行1 150~1

300 ℃的还原挥发,使熔渣的锌、铅化合物还原为金属,并以气态挥发进入气相,气相中锌、铅在炉上部空间或烟道系统再被氧化,形成氧化铅和氧化锌并被捕集于收尘设备中,产生的炉渣经水淬形成水淬渣,烟化炉产生的烟气依次经过淋水塔冷却、表面冷却和布袋收尘,收集到的烟灰即是氧化锌,过程中有极少量铅、汞进入冲渣水中、加上烟化炉处理过程无组织耗散的铅、汞以及最终烟气中含有的少量铅、汞经洗涤进入到废液中,共同计入到 其他 项中.此工序铅汞平衡表如表3所示. 表3 烟化炉工序铅汞平衡表 Table

3 Balance of lead and mercury in fuming furnace process 物料 实物量/t 含铅率/% 分配比/% 含汞率/% 分配比/% 输入 鼓风炉渣

4 542.0 4.20 100.0 0.000

017 100.0 输出 水淬渣

3 079.3 0.58 8.78 0.000

056 2.002 氧化锌(烟尘)

1 162.7 13.78 87.01 0.000

033 0.445 其他(余热锅炉等) - 26.50 4.15 0.001

400 97.549 表3表明,经过烟化炉吹炼后,87.01%的铅进一步还原进入氧化锌烟灰中,此部分氧化锌和氧化铅进入炼锌系统,水淬渣中含8.78%的铅,在实际生产过程中,该企业并未对水淬渣进一步处理,一般用于制水泥、堆存或外售建材.........