（环境科学与工程专业论文）铅冶炼污染防治技术评价指标研究.pdf

原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共 同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：至二墨h 期：皇竺! 兰年羔月翌日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允 许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 硕士学位论文摘要摘要我国在长期的矿产开采、加工以及快速的工业化进程中累积形成的重金属污染逐渐凸显，特别是近年来铅污染事件呈多发态势，鉴于铅对全国生态环境和居民健康构成的严重危害，亟需提出铅冶炼业的最佳可行技术，以削减或消除铅的对外排放。因此，建立一套科学、系统、完整的铅冶炼污染防治技术评价体系，并且针对相关技术进行评价，筛选出最佳可行技术的研究工作，就显得尤为重要。本研究基于铅冶炼基本工艺流程，结合铅冶炼的特点，采用生命周期法确定从原料至产品的评价范围，对其中的重金属污染防治技术进行评价。对铅冶炼进行物质流分析，从环境管理、原辅料、冶炼工艺与装备、“三废 处理工艺等角度，分析污染物的产生与排放原因，确定产排污节点，并提出两大污染防治关键工序一冶炼工序和“三废”治理工序。以针对性、客观性及科学性，全过程分析评价，污染综合防治思想，相对独立性，易于操控性和简洁性，扩展性六项内容为原则，同时借鉴国家有关铅冶炼行业的法律法规、产业政策、技术、环保、安全卫生标准等规定，建立了目标层、子目标层、指标层三层结构的综合评价指标体系，目标层为铅冶炼污染防治水平，子目标层包括环境管理、冶炼工艺与装备、烟气制酸、“三废”处理、余热利用、周边环境整治六大污染防控因子，指标层包含i s 0 1 4 0 0 0 、s 0 2 转化率、废水达标率、废渣综合利用率等2 4 项具体指标，并给出每个指标的明确定义及计算方法。应用属性层次模型，以1 0 1 0 1 8 2 为标度，结合专家意见，确定了各层次指标的权重。在分析研究了多种环境技术评价方法后，确定本研究采用属性综合评价法，按照其理论要求分为好、较好、中、较差、差五个等级，通过各指标的实际值计算得出单指标属性测度和综合属性测度，以置信度和评分双重标准进行综合评价。为验证建立的综合评价指标体系和评价方法的实用性，研究选取我国具有行业模范资质的两家大型铅冶炼企业a ( 采用k i v c e t 炼铅工艺) 和b ( 采用i s p 炼铅工艺) 为案例对象，应用建立的指标体系和评价方法对两家冶炼企业进行评价。评价结果显示，在置信度= o 7t 硕士学位论文 摘要 的条件下，a 的等级为i i 级，分数为8 5 9 7 ，b 的等级为i 级，分数 为7 7 1 9 。结果证明建立的评价框架具有可行性，该指标体系能够反 映铅冶炼企业的污染防治水平。 关键词：铅冶炼，污染防治技术，评价指标，属性综合评价法， 技术评价 硕士学位论文 a b s t r a c t h e a v ym e t a lp o l l u t i o na c c u m u l a t e df r o mt h el o n g - t e r mo ft h e m i n e r a lm i n i n g ，p r o c e s s i n ga n dr a p i di n d u s t r i a l i z a t i o nh a sb e c o m e p r o m i n e n tg r a d u a l l yi n o u rc o u n t r y ，e s p e c i a l l yl e a dp o l l u t i o ne v e n t s b r o k eo u tf r e q u e n t l yi nr e c e n ty e a r s i nc o n s i d e r a t i o no ft h es e r i o u sh a r m t ot h en a t i o n a le c o l o g i c a le n v i r o n m e n ta n dt h eh e a l t ho ft h er e s i d e n t s f r o mt h el e a dp o l l u t i o n ，a n dl e a ds m e l t i n gi n d u s t r yi so n eo ft h em a i n p o l l u t i o ns o u r c e sa tt h es a m et i m e ，t h eb e s ta v a i l a b l et e c h n o l o g yi nl e a d s m e l t i n gi n d u s t r ys h o u l db ep u tf o r w a r dt oc u to re l i m i n a t el e a da n do t h e r p o l l u t a n t se m i s s i o n s t h e r e f o r e ，i ti s ap a r t i c u l a ri m p o r t a n ts t u d yt o e s t a b l i s has c i e n t i f i c ，s y s t e m i c ，i n t e g r a t e dl e a d s m e l t i n gp o l l u t i o n p r e v e n t i o na n dc o n t r o lt e c h n o l o g ye v a l u a t i o ns y s t e m ，i no r d e rt oe v a l u a t e t h er e l e v a n tt e c h n o l o g i e sa n dp i c ko u tt h eb e s ta v a i l a b l et e c h n o l o g i e s b a s e do nt h eb a s i cp r o c e s so fl e a ds m e l t i n g 、c o m b i n e dw i t ht h e c h a r a c t e r i s t i c so ft h el e a ds m e l t i n g ，l i f ec y c l ea s s e s s m e n tw a sc h o s e nt o i d e n t i f yt h ep r o d u c te v a l u a t i o ns c o p ew h i c hi sf r o mr a wm a t e r i a l st o p r o d u c t s ，a n d t h e h e a v y m e t a l p o l l u t i o np r e v e n t i o n a n dc o n t r o l t e c h n o l o g yw e r ee v a l u a t e di n t h i ss c o p e m a t e r i a lf l o wa n a l y s i sw a s s t u d i e di nl e a ds m e l t i n g t h i sp a p e ra n a l y z e st h er e a s o n so fp o l l u t a n t s g e n e r a t i o n a n de m i s s i o ni nd i f f e r e n tp e r s p e c t i v e ，s u c ha s t h e e n v i r o n m e n t a l m a n a g e m e n t ，r a wm a t e r i a l ，s m e l t i n gp r o c e s s a n d e q u i p m e n t ，t h r e ew a s t e s t r e a t m e n tt e c h n o l o g ya n ds oo n ，t od e t e r m i n e t h en o d eo fp o l l u t a n t sg e n e r a t i o na n de m i s s i o n ，a n dp u tf o r w a r dt w om a i n p o l l u t i o np r e v e n t i o n a n dc o n t r o lk e yp r o c e s s e s s m e l t i n gp r o c e s sa n d t h r e ew a s t e s t r e a t m e n tp r o c e s s i nt h ep r i n c i p l eo fs i xc o n t e x t s ，w h i c ha r ep e r t i n e n c e ，o b j e c t i v i t ya n d s c i e n t i f i c i t y , t h eo v e r a l lp r o c e s sa n a l y s i sa n de v a l u a t i o n ，t h ei d e a o f c o m p r e h e n s i v ep o l l u t i o np r e v e n t i o na n dc o n t r o l ，r e l a t i v ei n d e p e n d e n c e ， e a s ym a n i p u l a t i o na n ds i m p l i c i t y , e x p a n s i b i l i t y , r e f e r e n c e dt or e l e v a n t s t a t el a w sa n dr e g u l a t i o n sf o rl e a ds m e l t i n gi n d u s t r y , i n d u s t r i a lp o l i c i e s ， t e c h n o l o g y , e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n ，s a f e t ya n dh e a l t h s t a n d a r d sa n d o t h e r p r o v i s i o n s ，c o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o ni n d i c a t o r s y s t e m w a s e s t a b l i s h e di n t h i ss t u d y t h et a r g e tl a y e r , t h ep o i n t st a r g e tl a y e r , t h e i n d i c a t o rl a y e ra r ei nt h i ss y s t e m t a r g e tl a y e ri sl e a ds m e l t i n gp o l l u t i o n tr e n t i o nm d t r o e v e l t h ep o i n t st a r g e t c o n t a i n ss 1 xm ainprevention a n dc o n t r o ll e v e l h ep o i n t st a r g e tl a y e rc o n t a i n ss i xm a i n f a c t o r s i n c l u d i n g e n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n t ，s m e l t i n gp r o c e s sa n d e q u i p m e n t ，f l u eg a s f o rm a n u f a c t u r i n gs u l f u r i ca c i d ，”t h r e e w a s t e s t r e a t m e n t ，w a s t eh e a tu t i l i z a t i o n ，t h es u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n tr e n o v a t i o n t h ei n d i c a t o rl a y e rc o n t a i n s2 4p a r t i c u l a ri n d e x e si n c l u d i n gi s o 14 0 0 0 ， s 0 2c o n v e r s i o nr a t e ，t h eq u a l i f i e dr a t eo fw a s t ew a t e r , t h er a t eo fw a s t e r e s i d u ec o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o ne f f i c i e n c ya n ds oo n t h i ss t u d ya l s o p r o v i d e st h es p e c i f i cd e f i n i t i o na n dc a l c u l a t i o nm e t h o df o re a c h i n d i c a t o r c o m b i n i n gw i t ht h ee x p e ao p i n i o n s ，i n d i c a t o rw e i g h t si n v a r i o u s l e v e l sa r ei d e n t i f i e db ya p p l y i n ga t t r i b u t eh i e r a r c h i c a lm o d e lw i t h 10 10 18 2s c a l e b a s e do nt h et h e a n a l y s i s o fv a r i o u sk i n d s o f e n v i r o n m e n t a lt e c h n o l o g ye v a l u a t i o nm e t h o d s ，a t t r i b u t ec o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o nm e t h o dw a ss e l e c t e da se v a l u a t i o nm e t h o d a c c o r d i n gt ot h i s t h e o r y , t h ef i v e1 e v e l s ，w h i c ha r eb e s t ，b e t t e r , m e d i u m ，w o r s e ，w o r s t ，w e r e d i v i d e d t h r o u g ht h ea c t u a lv a l u eo ft h ei n d i c a t o r , t h ea t t r i b u t em e a s u r e o fs i n g l ei n d e xa n dc o m p r e h e n s i v ea t t r i b u t em e a s u r ew a sc a l c u l a t e si n t h i ss t u d y , a n dm a d ec o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n tw i t had o u b l es t a n d a r do f c o n f i d e n c ea n ds c o r e d i no r d e rt ov a l i d a t et h ee s t a b l i s h e dc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ni n d e x s y s t e ma n de v a l u a t i o nm e t h o d so fp r a c t i c a l ，t h er e s e a r c hc h o o s e st w o l c a ds m e l t i n ge n t e r p r i s e sf o rp r o f e s s i o nq u a l i f i c a t i o nm o d e li n o u r c o u n t r y , a ( t h ek i v c e tl e a ds m e l t i n gp r o c e s s ) a n db ( t h ei s p l e a d s m e l t i n gp r o c e s s ) ，a sc a s eo b j e c t s t h et w os m e l t i n ge n t e r p r i s e sw e r e e v a l u a t e db yt h ee s t a b l i s h e dt h ei n d i c a t o rs y s t e ma n de v a l u a t i o nm e t h o d t h er e s u l t ss h o wt h a t ，e n t e r p r i s eab e l o n g st ol e v e li i ，w h i c hs c o r ei s 8 5 9 7 a n de n t e r p r i s ebo ft h es c o r e7 7 19b e l o n g st ol e v e li i iu n d e rt h e c o n d i t i o no fc o n f i d e n c e0 7 t h er e s u l t sd e m o n s t r a t et h ee s t a b l i s h e d e v a l u a t i o nf r a m e w o r ki sf e a s i b l e a n dt h ei n d i c a t o rs y s t e mc a nr e f l e c t p o l l u t i o np r e v e n t i o na n dc o n t r o ll e v e lo f t h el e a ds m e l t i n ge n t e r p r i s e k e yw o r d s ：l e a ds m e l t i n g ，p o l l u t i o np r e v e n t i o nt e c h n o l o g y ， e v a l u m i o ni n d e x ，a t t r i b u t ec o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o np r o c e s s ，t e c h n o l o g y e v a l u a t i o n i v 硕士学位论文目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 第一章绪论1 1 ，l 引言1 1 2 国内外铅冶炼污染防治技术现状1 1 2 1 铅冶炼现状1 1 2 2 铅冶炼污染现状4 1 2 3 铅冶炼污染防治技术7 1 2 4 污染防治技术发展趋势l l 1 3 技术评价指标研究现状1 1 1 3 1 国外技术评价指标研究现状1 2 1 3 2 国内技术评价指标研究现状1 4 1 4 研究的目的与思路15 1 4 1 研究目的1 5 1 4 2 研究思路l6 1 4 3 本研究的创新点1 7 第二章污染物质流分析1 8 2 1 生命周期法确定系统边界1 8 2 2 铅冶炼污染物质流分析1 9 2 2 1 污染物的产生与排放节点1 9 2 2 2 污染物产生与排放原因分析2 1 2 3 铅冶炼污染防治关键工序2 2 2 3 1 冶炼工序2 2 2 3 2 “三废”治理工序2 4 2 4 小结2 7 第三章铅冶炼污染防治评价指标体系的构建2 8 3 1 指标的建立原则2 8 3 2 指标初选方法2 9 3 3 评价指标的确定3 0 3 3 1 指标确定的依据3 0 3 3 2 分析法确定指标体系层次结构3 2 3 3 3 指标体系构建3 2 硕士学位论文 目录 3 3 4 指标说明及计算方法3 3 3 4 小结3 7 第四章铅冶炼污染防治技术评价研究3 8 4 1 指标权重的确定3 8 4 1 1 权重确定的方法3 8 4 1 2 属性层次模型确定指标权重4 0 4 2 指标的无量纲化4 3 4 2 1 指标无量纲化方法研究4 3 4 2 2 指标无量纲化方法确定4 6 4 3 综合评价方法。4 7 4 3 1 综合评价方法概述4 7 4 3 2 属性综合评价法4 7 4 4 铅冶炼污染防治技术评价一5 0 4 4 1 指标权重的确定5 0 4 4 2 指标的无量纲化5 4 4 4 3 技术综合评价5 6 4 5 小结5 7 第五章应用案例研究5 8 5 1 数据调查及初步分析5 8 5 2 典型企业污染防治评价一6 0 5 2 1 指标综合计算6 1 5 2 2 综合评价结果6 3 5 3 评价结果分析6 4 第六章结论与建议6 5 6 1 结论6 5 6 2 思考和建议一6 6 参考文献6 8 致谢7 4 攻读硕士学位期间的主要研究成果7 5 硕士学位论文 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 铅是与经济建设、国防建设和社会发展息息相关的基础原材料。长期以来， 我国铅产业保持快速发展的势头，但铅冶炼业粗放式的发展模式埋下了严重的环 境安全隐患。铅是资料记载毒性最多的元素之一，包括铅污染在内的重金属污染 具有长期性、累积性、潜伏性和不可逆性等特点，危害性很大。2 0 1 0 年1 月至 2 0 1 1 年5 月发生的2 1 起重金属污染事件中，1 6 件涉及铅污染问题，对生态环境 和群众健康构成了严重威胁。党中央、国务院对此高度重视，作出了一系列重要 部署。2 0 0 9 年1 1 月，国务院办公厅转发了环境保护部等部门关于加强重金属 污染防治工作的指导意见，明确了重金属污染防治的目标任务、工作重点以及 相关政策措施。为切实抓好重金属污染防治、保护群众身体健康、促进社会和谐 稳定，环保部会同发展改革委、工业和信息化部等六大部委共同编制了重金属 污染综合防治“十二五”规划，并于2 0 1 1 年2 月9 日获国务院正式批复。规 划指出五大重点防控重金属污染物，铅位于“五毒”之首。同时，铅锌冶炼业 纳入重点防控行业范畴。因此，铅冶炼业的重金属污染防治工作就显得尤为重要。 1 2 国内外铅冶炼污染防治技术现状 1 2 1 铅冶炼现状 ( 1 ) 国外铅冶炼现状 随着世界工业的发展，各国对于铅金属制品的需求不断增加。世界已查明的 铅资源量1 5 亿t 以上，铅储量7 9 0 0 万t ，储量基础1 7 0 0 0 万t 。世界铅资源主要 分布在中国、美国、澳大利亚和哈萨克斯坦四国，占世界储量的6 0 3 ，占世界 储量基础7 1 2 i 。 据国际铅锌研究组织( i l z s g ) 数据显示，2 0 1 0 年世界精铅产量达9 6 3 8 k t ， 主要集中在中国( 4 1 9 9 k t ) 、欧盟2 7 国( 1 6 2 3 k t ) 、美国( 1 2 5 2 k t ) 等国家或区域 组织，占全球产量的7 3 4 t 2 1 。2 0 1 0 年世界精铅消费量9 5 9 5 k t ，主要集中在中国 ( 4 2 8 8 k t ) 、欧盟2 7 国( 1 5 8 0 k t ) 、美国( 1 4 4 1 k t ) 等国家或区域组织，占全球消 费量的7 6 2 t 引。 以冶炼的方式提取矿石或精矿中的金属铅，分为火法冶炼与湿法冶炼。在世 界范围内，对粗铅的冶炼几乎均采用火法。上世纪5 0 年代初，世界上7 0 左右 的矿产粗铅采用传统的烧结一鼓风炉工艺。虽然此工艺投资费用小、技术成熟可 硕士学位论文 第一章绪论 靠、流程简单完善，但是烧结过程中处理大量返尘时易产生含有p b 、z n 、c d 、 a s 等重金属的粉尘，且释放的热量不能回收利用。另外，设备排出的尾气中8 0 2 浓度较低，不利于烟气制酸；鼓风炉熔炼又需要昂贵的冶金焦，能耗高，造成生 产成本高。 基于烧结一鼓风炉工艺的诸多不足，自2 0 世纪7 0 年代起，世界各国都在不 断研发新的铅冶炼工艺，并取得显著成果。目前，在国外工业上得到应用的炼铅 新技术有基夫赛特法( k i v c e t ) 、澳斯麦特法( a u s m e l t ) 、卡尔多法( k a l d o ) 、 q s l 法等。这些技术的共性在于采用氧气冶炼技术，强化熔炼过程，充分利用 硫化铅精矿氧化自热，生产率高、能耗低、自动化水平高，设备紧凑，占地面积 小。此外，设备排放的尾气中含较高浓度的s 0 2 ，便于后续的烟气制酸，降低了 s 0 2 烟气污染程度。现阶段，世界上除中国、日本和加拿大的粗铅采用电解精炼 之外，其他国家采用火法工艺对粗铅进行精炼【4 】。 ( 2 ) 我国铅冶炼现状 我国拥有丰富的铅矿资源。截止2 0 0 5 年底，我国共查明铅矿区1 0 1 4 处，铅 资源量为2 8 4 1 万t ，储量为8 1 8 万t ，储量基础为1 3 9 3 万t 。主要分布在云南、 内蒙、甘肃、青海、广东和湖南等省份，占全国总储量的8 2 。我国的铅矿山以 大中型矿居多，储量在1 0 万t 以上的矿床有1 6 个，其铅储量占全国总储量的6 4 。 我国是世界铅锌生产和消费大引5 1 ，铅作为我国重要的战略性矿产资源，在 有色金属工业中占有重要的地位，2 0 1 0 年我国铅产量4 1 9 9 万t ，占1 0 种常用有 色金属生产、消费总量的1 3 4 ，较2 0 0 0 年的1 0 9 9 9 万t ，产量增幅翻两番。 近年来，我国安徽、江西、河南、陕西和湖南等五省的铅产量增长较快，2 0 1 0 年前1 0 个省区的铅产量为3 8 3 8 6 万吨，占全国总产量的9 1 4 1 。2 0 1 0 年铅产 量前1 0 位企业占总产量的比例为4 0 ：2 0 1 0 年铅生产规模在l o 万吨年以上 的企业有9 家，而在2 0 0 0 年仅有1 家，这9 家企业的铅产量占铅总产量的3 7 5 ， 所占比例较2 0 0 0 年l 家企业所占比例增长近三成【6 j 。 在我国，铅冶炼工艺有传统铅冶炼工艺和直接炼铅新工艺。而大部分的炼铅 工艺都采用火法，湿法炼铅仍处于试验阶段，未得到大规模工业应用r 7 1 。现阶段， 在我国铅冶炼工艺方面，仍有一部分的传统工艺，约占产能的4 0 左右，其中就 包括列入国家淘汰落后产能目录的、污染较大的烧结炼铅工艺。依据国家产业政 策，我国正逐步淘汰落后产能，可喜的是我国自主研发了先进的氧气底吹熔炼技 术( s k s ) ，近年来，投产或是规划建设的铅冶炼项目多采用此技术，预计届时 产能达到全国铅产量的5 0 以上，目前，采用s k s 技术的企业有河南豫光金铅 集团、河南灵宝灵冶股份公司、湖南水口山有色金属有限公司、安徽池州冶炼集 团、云南祥云飞龙。在引进国外技术方面，我国有四家企业采用英国帝国熔炼公 硕士学位论文第一章绪论 司的专利技术密闭鼓风炉炼铅锌工艺( i s p ) ，分别是广东韶关冶炼厂、甘肃白银 冶炼厂、辽宁葫芦岛冶炼厂、陕西东岭冶炼厂。此外，西部矿业公司采用卡尔多 炉工艺炼铅，云南驰宏锌锗引进清洁的i s a 法，中国五矿集团下属的株洲冶炼 有限公司和江西铜业集团即将启用直接炼铅的基夫赛特新工艺，这些项目的建成 与投产将大大降低铅冶炼过程中的能耗、对资源的消耗以及s 0 2 的排放量等瑙j 。 我国的粗铅全部采用电解精炼。电解精炼的主体设备是电解槽，在精炼锅内进行 的工序包括电解前的粗铅预精炼、电解后的阴极铅熔铸及除杂等。电解精炼虽然 占地面积大，基建投资多，只能产出单一品级的精铅，而且必须先进行火法精炼 除铜，有时还需除锡。但此法的有价金属回收率高，可使贵金属富集于阳极泥中， 特别是对铋的去除效果很好，产出的精铅纯度高；与火法工艺比较，劳动条件较 好1 4 1 。鉴于此，我国大规模应用电解对粗铅精炼。 多年来，我国铅产业粗放式的发展模式，存在很多弊端，带来诸多问题。具 体表现如下： 工业布局和产业结构不合理、发展方式无序 2 0 0 1 年，我国铅产量位居前1 0 位的企业的铅锭产量占全国产量的5 2 ，而 这一比例子2 0 0 5 年降至4 1 。我国铅锌工业十多年的高速发展并没有真正提高 国际竞争力，仅是冶炼企业数量和产量的简单放大。 根据有色协会统计，截止2 0 0 6 年底，我国铅冶炼企业5 2 1 家左右，铅锌冶 炼企业规模较小。例如，2 0 0 6 年我国产量在5 万t 以上的精炼铅生产企业只有 1 4 家，占全国总产量的4 5 。 因此，我国涉铅行业分散的生产组织结构，加之企业粗放的经营行为、严重 的重复建设情况、恶性竞争的不断出现，最终导致我国铅锌冶炼行业的整体竞争 能力下降。 生产工艺技术落后、装备水平较低 目前，仅有少数几家企业采用先进冶炼工艺，其余大部分涉铅企业仍采用传 统的小反射炉、鼓风炉等传统的熔炼工艺，但随着国家政策的不断落实，这种情 况会逐渐改变。由于装备水平等因素的限制，我国铅冶炼业综合利用水平差，一 般中小企业的铅回收率都在9 0 以下，即使是国有大型企业也只能达到9 4 ， 未达到国外9 5 的一般水平，这就导致我国每年有3 5 万t 的铅在冶炼环节流失。 另外，“三废”治理设施的缺乏，导致熔炼过程产生的大量烟尘、s o z 中硫的回 收率只有9 0 左右，较国外同等规模冶炼企业9 8 的硫回收率差距很大。 企业治理和管理水平、环保部门监管水平不高 治理水平的普遍落后造成铅冶炼烧结工序产生的含s 0 2 烟气及含p b 、z n 等 重金属粉尘不能资源回收，操作车间环境恶劣，s 0 2 和粉尘排空，不仅严重污染 硕士学位论文 第一章绪论 环境，甚至对居民群众的健康构成威胁。不少企业存在将未处理的水处理中和渣、 污酸治理渣直接堆放导致污染地下水的现象。另外，很多规模较小的铅冶炼厂由 于处理成本等因素的考虑，废水不经处理直接外排，造成p b 、z n 、c d 、c u 、a s 等重金属离子及苯酚、氟氯等有害物质污染饮用水源。大部分年产量不足2 0 0 0t 的中小型炼铅企业不能对有价金属进行资源回收，严重浪费资源，且能耗高，对 资源和能源有着很高的依赖性。虽然，近年来一些企业通过引进技术治理铅冶炼 产生的污染，如株洲冶炼厂引进托普索制酸技术、韶关冶炼厂采用生物制剂深度 处理技术，但由于管理水平、监管不到位等原因，s 0 2 污染和重金属废水排放仍 未得到有效控制。 1 2 2 铅冶炼污染现状 ( 1 ) 国外铅冶炼污染情况 在国外的工业历史上发生过多起由铅引起的污染事件。典型案例发生在德国 的施尔贝格市和美国的h e r c u l r l l e u m 地区。 当时整个欧洲最大的有色金属冶炼基地一施尔贝格市( 位于原联邦德国西 部) 由于有色金属特别是铅冶炼产业的不断扩张，又缺少必要的污染防治设施， 导致成为世界上遭受铅污染最严重的城市。正是由于铅锌等有色金属冶炼过程中 排放的大量重金属污染物，使得这座年产8 万吨铅的城市每年接受1 8 吨的铅和 4 0 0 k g 的镉的排放，最终污染转嫁至人、动物和植物上，更为严重的是农作物上 的重金属含量远远超过世界卫生组织( w o r l dh e a l t ho r g a n i z a t i o n ，w h o ) 规定 的限值。 密苏里州就是美国最大的铅生产地，这里有1 5 0 家冶炼厂，一些地方的铅污 染已经导致很大比例的儿童血铅升高。2 0 0 0 年之前，距离厂区1 4 英里内的土壤 平均铅浓度时3 0 1 4 p p m 。位于密苏里h e r c u l a n e u m 的d o er u n 冶炼厂是美国唯一 仍在运作的铅初级冶炼厂。该厂占地5 2 英亩，渣堆占了工厂近3 0 英亩地，渣堆 材料中包含大约1 5 2 5 的铅。1 9 9 2 年县卫生部门研究表明在冶炼厂周围1 5 英里内居住的7 3 名儿童中有4 0 名儿童的血铅水平过高( 高于l o 叫d 1 ) ；对血铅 水平超过1 5 1 上g d l 的儿童所居住家庭的土壤抽样调查发现有两家的土壤铅含量超 过了3 0 0 0 p p m ，三家的土壤铅含量在2 0 0 0 2 9 9 9 p p m 之间，七家的土壤铅含量 水平在1 0 0 0 1 9 9 9 p p m 之间。1 9 9 9 年该州完成了矿渣堆的初步评估，发现在矿 渣堆附近不远有地下水遭到重金属污染。 1 9 9 7 年发生在美国的儿童血铅中毒案导致的相关经济损失估计为4 3 2 亿美 元【9 1 。2 0 0 3 年1 2 月，美国阿林顿地区铅含量超过自来水水质标准，引起当地居 民的极大恐慌。 ( 2 ) 我国铅冶炼污染 4 硕士学位论文第一章绪论 据2 0 世纪9 0 年代后期和本世纪初报道，湖南几个主要工业城市附近农田土 壤均受到铅的中毒或重度污染，铅的含量高于背景值1 0 - - - 2 0 倍。北京某乡一小 型冶炼厂作业现场空气中铅尘浓度为o 5 2 4 2 5 m g m 3 ，超标4 , 、- , 4 8 倍。另一冶 炼厂附近小学的空气铅含量超标1 3 倍。广东韶关某冶炼厂附近稻田中产出的稻 米铅含量高于非污染区1 8 倍。 全国七大铅厂铅尘、铅烟均超过卫生标准，最高达1 3 4 倍，平均铅中毒率 2 4 7 ，铅吸收率2 9 5 。全国调查报告结果显示，铅有关行业空气平均浓度铅 烟0 6 8 m g m 3 ，铅尘2 2 2 m g m 3 ，分别超标1 3 - - 4 4 倍。西安几个铅作业工厂空气 铅浓度0 1 3 - 1 0 4 m g m 3 ，超标1 3 7 , - - - 5 3 2 倍，职工铅中毒总检出率1 4 - - 6 8 ， 居民血铅超标率2 9 8 。 一项关于职业铅中毒患病率调查表明，冶炼业为7 6 8 7 ，占总中毒人数的 4 4 7 。1 9 9 0 年代后1 0 年的我国公开发表的有关中小乡镇企业职业铅中毒报告， 2 3 1 7 6 人中铅中毒患病率9 3 5 ，按行业分，冶炼行业位于第二位，铅中毒患病 率1 8 8 ，仅次于蓄电池行业。在铅中毒人数中，蓄电池和冶炼行业占总中毒人 数的6 7 2 。 在大环境中，铅污染也逐渐凸显。对我国近岸海域海水进行抽样检测，结果 发现样品中p b 的超标率高达6 2 9 ，p b 离子最高浓度超第一类海水标准4 9 倍l lu j ； 我国东海附近的锦州湾的部分邻近海域排污口的沉积物中金属p b 的含量在第三 类海洋沉积物质量标准之上【1 1 1 。另外，铅冶炼行业每年大气铅排放的潜在数量巨 大，安全隐患不容忽视。2 0 0 9 年相继发生的湖南省邵阳县九公桥镇铅中毒事件、 湖南省益阳市有色金属工业基地园区周边儿童血铅超标事件和陕西宝鸡凤翔县 长清镇儿童血铅超标事件，都是铅冶炼业大气铅污染造成的。 铅冶炼过程中，采用不同的工艺，会产生不同程度的污染。依据涉重行业重 金属产排污系数核算，以粗铅冶炼为例，针对铅精矿采用烧结一鼓风炉工艺，生 产规模在5 万吨，年以上的企业每生产1 吨铅锭产品要产生铅1 6 2 6 9 、镉1 6 6 9 9 、 砷4 6 4 6 9 ，这些重金属以废水的形式排放至污水处理设旌，同时产生烟尘 3 0 3 4 8 蚝( 其中包括铅3 5 8 4 k g 、镉3 0 5 k g 、砷0 。8 7 k g ) ：生产规模在5 万吨年以 下的企业每生产1 吨铅锭产品要产生铅1 8 3 5 9 、镉1 6 5 3 9 、砷4 9 1 4 9 ，这些重金 属以废水的形式排放至污水处理设施。即使采用先进的水口山法步炼铅工艺， 所有规模的企业生产1 t 铅锭产品也将产生铅1 8 6 2 9 、镉1 4 1 1 9 、砷5 2 6 6 9 ，以 及2 3 0 9 6 k g 的烟尘( 其中包括铅5 0 4 7 k g 、镉1 1 5 3 k g 、砷0 4 8 k g ) 。以粗铅精炼 为例，采用电解铅工艺，所有规模的企业每生产1 t 电解铅要产生铅4 1 0 2 k g 、镉 2 9 9 k g 、砷0 7 2 8 k g ，烟尘3 6 2 6 k g ( 其中含铅1 7 4 k g 、镉o 0 1 2 4 k g 、砷0 1 8 2 k g ) ： 针对铅锌混合矿，采用密闭鼓风炉工艺炼铅( i s p ) 一电解工艺，所有规模的企 硕士学位论文 第一章绪论 业每生产1 吨铅锭产品要产生铅7 9 5 k g 、镉5 2 4 5 k g 、砷1 0 5 6 k g 。 铅污染的重要来源之一是铅的冶炼过程中，某些环节产生的铅尘排放至大气 中、含铅等重金属废水、重金属废渣排放至大环境中造成的污染。现以传统的“烧 结一鼓风炉工艺”为例，具体说明各环节污染物的排放情况，见表1 1 。 表1 1烧结一鼓风炉工艺污染物产生排放情况一览表 t a b l e1 - 1t h ep o l l u t a n tl i s to f p r o d u c i o na n de m i s s i o nf o rs i n t e r i n g - d r u mw i n df u r n a c ep r o c e s s 6 硕士学位论文第一章绪论从表中可以看出，铅冶炼工艺流程中的不同环节会产生不同类型的污染，且有不同的污染防治技术，鉴于该工艺产生的“三废”较严重，而且随着我国经济社会的快速发展，人口增