氣態(tài)污染物排放情況
在鋁工業(yè)中，氧化鋁廠廢氣和煙塵主要來自熟料窯、焙燒窯等。此外，物料破碎、篩分、運輸?shù)冗^程也產(chǎn)生大量的粉塵，包括礦石粉、熟料粉、氧化鋁粉、堿粉、煤粉和煤粉灰。電解鋁廠主要的大氣污染物是氟化物，其次是氧化鋁卸料、輸送過程中產(chǎn)生的各類粉塵。在金屬鎂生產(chǎn)過程中，硅熱法鎂廠生產(chǎn)的主要污染源是白云石煅燒回轉(zhuǎn)窯，主要污染物是破碎、篩分、輸送等過程產(chǎn)生的粉塵及煅燒、還原等過程燃料燃燒產(chǎn)生的SO。電解法生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生有毒的氯氣。
自然界中重有色金屬礦主要以硫化物狀態(tài)存在，所以在重有色金屬冶煉過程中均產(chǎn)生大量含SO的廢氣，在熔劑和燃料的破碎、篩分、物料運輸?shù)葯C械過程中還將產(chǎn)生大量的粉塵。在燃燒、高溫熔融和化學反應(yīng)等過程，將產(chǎn)生含有一些有毒有害金屬(如鉛、鋅、鉻、砷及汞等)的氧化物和未完全燃燒的細顆粒的煙氣。
氧化鋁的生產(chǎn)方法有拜耳法、燒結(jié)法和聯(lián)合法。其中拜耳法工藝最簡單、能耗低、大氣污染排放量小，是氧化鋁生產(chǎn)的最佳工藝，目前國際上90%以上的氧化鋁是采用拜耳法生產(chǎn)的，但是該方法只適用于處理鋁硅比8.0以上的鋁礦石。由于我國鋁礦石鋁硅比相對較低(80%以上鋁土礦鋁硅比為4~8)以及技術(shù)水平的限制，我國氧化鋁生產(chǎn)除了采用純拜耳法，還有聯(lián)合法、燒結(jié)法、石灰拜耳法和選礦拜耳法。氧化鋁產(chǎn)生的主要大氣污染物是顆粒物和SO，燒結(jié)法和聯(lián)合法工藝的主要大氣污染源是熟料燒成窯，其次是氫氧化鋁焙燒爐，拜耳法沒有熟料燒成窯，氫氧化鋁焙燒爐是主要污染源。
金屬鋁生產(chǎn)采用的是冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法，是目前生產(chǎn)金屬鋁的唯一方法。以冰晶石作為熔劑，氧化鋁作為熔質(zhì)，以碳素體作為陽極，鋁液作為陰極，通入強大的直流電后，在950~970℃下，在電解槽內(nèi)的兩極上進行電化學反應(yīng)。電解鋁工業(yè)對環(huán)境影響較大，屬于高耗能、高污染行業(yè)，是鋁廠主要的大氣污染源。電解鋁生產(chǎn)中排出的廢氣有CO、以HF氣體為主的氣-固氟化物、粉塵、瀝青煙(自焙槽)及SO等。每生產(chǎn)1t鋁，從電解槽排出含氟煙氣為15~25萬m3，產(chǎn)生大氣污染物0.387t。據(jù)美國統(tǒng)計，在排出氟化物的各工業(yè)部門中，電解鋁占15.6%。我國鋁工業(yè)大氣污染物排放狀況見表6-12。
含氟氣體：工業(yè)生產(chǎn)排放的氟化物以氟化氫數(shù)量最多、毒性最大;四氟化硅的毒性與氟化氫相近。據(jù)美國統(tǒng)計，在排出氟化物的各工業(yè)部門中，電解鋁占15.6%。
瀝青煙：冶金行業(yè)瀝青煙來自碳素行業(yè)焙燒爐和浸漬工序以及煉鋁業(yè)焙燒爐。瀝青主要是由碳、氫、氧、硫和氮等5個元素所組成，而瀝青煙是瀝青熱解而散發(fā)出來的。一般情況下，瀝青煙主要表現(xiàn)為瀝青蒸氣，其凝結(jié)點高達200℃，顯著特點是易黏附、高溫時電阻大，在250℃以上易燃爆。瀝青煙由液態(tài)烴類顆粒物和氣態(tài)烴類衍生物組成，所含多環(huán)芳烴【苯并(a)芘對人體危害很大。在瀝青煙氣的收集、輸送及消煙過程中極易黏著在管道及設(shè)備表面上形成液態(tài)至固態(tài)瀝青，凝結(jié)后的瀝青很難除掉，往往造成管道堵塞，設(shè)備破壞，使系統(tǒng)無法正常運行。
瀝青煙成分相當復雜：①瀝青煙的組分與瀝青相近，一般含有2.61%~40.7%的游離碳，其余就是多環(huán)芳烴(PAH)及少量的氧、氮、硫的雜環(huán)化合物等。②作為一個成分復雜的污染體系，瀝青煙主要的產(chǎn)生源煤瀝青就是由數(shù)以千計的復雜化合物組成的混合物。③氣-質(zhì)聯(lián)機分析表明，瀝青煙污染物含有成分達196種，其中含量較高并被確認的有81種，主要是芴、范、菲、蒽、咔唑、萘、熒蒽、芘、呋喃、噻吩、茚、聯(lián)苯及上述物質(zhì)的衍生物。瀝青煙的成分只有定性分析結(jié)果，還沒有成分比例分布的定量分析數(shù)據(jù)。瀝青煙中不同污染物在同一溫度處于不同的相態(tài)，同時具有氣相(有機蒸氣)、液相(中沸點凝聚化合物)、固相(高熔點高分子聚合物)。
當前，全球礦銅產(chǎn)量的75%~80%來自以硫化物形態(tài)存在的硫化銅礦，采用火法冶煉工藝提煉銅。主要過程：經(jīng)開采、浮選后獲得銅精礦，然后經(jīng)造锍熔煉獲得銅锍，經(jīng)吹煉產(chǎn)出粗銅，再經(jīng)過火法精煉、電解精煉后得到99.95%以上的電解銅。造锍熔煉的傳統(tǒng)方法有鼓風爐熔煉、反射爐熔煉和電爐熔煉。新的強化熔煉有閃速熔煉和熔池熔煉兩大類，其中閃速熔煉包括奧托昆普型閃速熔煉和加拿大國際鎳公司閃速熔煉等，熔池熔煉包括諾蘭達法、特尼恩特法、三菱法、艾薩法、澳斯麥特法、瓦紐科夫法和白銀法等。強化熔煉技術(shù)可以提高金屬和硫的回收率，減少環(huán)境污染，特別是SO污染可以得到有效控制。銅锍吹煉方法有傳統(tǒng)的臥式轉(zhuǎn)爐、連續(xù)吹煉爐、虹吸式轉(zhuǎn)爐。近年來，吹煉技術(shù)又有創(chuàng)新，如ISA吹煉爐、三菱吹煉爐和閃速吹煉爐等。
銅火法冶煉生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生了大量有害冶煉廢氣：①備料廢氣：原料的運輸、貯存、配料、干燥等工序中產(chǎn)生的工業(yè)粉塵;②熔煉、吹煉煙氣：采用不同熔煉工藝，所產(chǎn)生的煙氣SO和煙塵濃度不同，如閃速熔煉、熔池熔煉等富氧強化熔煉爐所排出煙氣中SO≥8%，可用于制酸。敞開鼓風爐和反射爐的煙氣含SO，≤3.5%，不能回收制硫酸，煙氣治理困難。各種熔煉爐產(chǎn)生煙氣的SO濃度和煙塵含量見表6-13和表6-14。③硫酸尾氣：熔煉煙氣與轉(zhuǎn)爐煙氣除塵后，進入制酸系統(tǒng)回收SO，制取硫酸;制酸后排放的硫酸尾氣含有殘留的SO和硫酸霧;④陽極爐煙氣：主要污染物為煙塵和SO，而且SO濃度較低，不能用于制硫酸。此外，還有熔煉車間環(huán)保通風煙氣(含煙塵和低濃度SO，)和電解車間含硫酸霧的廢氣。
鉛冶煉煙氣
采用不同鉛冶煉方法，所產(chǎn)生的煙氣性質(zhì)也會有所差異：①煙氣SO濃度不同，見表6-15，基夫塞特爐、QSL法、卡爾多爐等直接煉鉛工藝產(chǎn)生的SO濃度高，傳統(tǒng)燒結(jié)—鼓風爐產(chǎn)生的SO濃度低不能用于制酸;②SO產(chǎn)生量不同，采用SKS煉鉛法的企業(yè)SO產(chǎn)生量在8~10kg/t粗鉛左右，采用卡爾多爐法企業(yè)SO，排放量約3.32kg/t粗鉛，而傳統(tǒng)煉鉛工藝的SO產(chǎn)生量達到20kg/t粗鉛以上;③廢氣排放量和顆粒物排放量不同，燒結(jié)—鼓風爐法每噸鉛廢氣排放量在5~10 萬m3之間，而直接煉鉛法廢氣量則較小，有的甚至在1萬m3/t鉛以內(nèi)。鉛冶煉企業(yè)顆粒物排放量一般為1.12~8.26 kg/t 鉛。水口山法煉鉛噸粗鉛顆粒物排放量為1.854kg/t，ISP法進行改造后可達到3.82kg/t，而卡爾多爐顆粒物排放量可達到1kg/t以下。
鋅冶煉煙氣
鋅冶煉有火法和濕法兩類，濕法煉鋅是當今世界最主要的煉鋅方法，主要是“焙燒一浸出工藝”，其產(chǎn)量占世界總鋅產(chǎn)量的85%以上。“焙燒一浸出”工藝包括焙燒、浸出、凈液、電積、陰極鋅熔鑄五個工序，主要生產(chǎn)設(shè)備有精礦干燥窯、焙燒爐、浸出設(shè)備、反射爐或感應(yīng)電爐、浸出渣揮發(fā)窯、煙化爐、多膛焙燒爐等。冶煉過程中產(chǎn)生的廢氣污染物主要是SO和粉塵。各種鋅冶煉爐窯出口煙氣SO 濃度和含塵量見表6-16。
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