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反射炉熔炼和电炉熔炼——锡冶炼行业重金属污染源解析及污染特征(二)

发布时间:2015-12-22 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:2520

一、反射炉熔炼

由于原矿中含有砷、硫、锑等,需进行炼前处理,通过焙烧使砷、硫、锑转化成易挥发的氧化物形式去除。焙烧好的锡精矿进入反射炉进行还原熔炼。粗锡经除铁、除铜、除铅铋、除砷锑,得到精锡产品;富锡渣进入鼓风炉经进一步还原熔炼得到粗锡,同时熔渣经烟化炉使锡以硫化物或氧化物的形式挥发进入烟尘。冶炼过程中的烟尘均经布袋收集,制粒后返回反射炉熔炼。

1)重金属废水污染源实测

回用水中的主要重金属污染物是砷,且90%以上以可溶态存在;其次为锌,全部为可溶态;铅、福含量较低,铅约有60%的部分为可溶态,锅几乎全为可溶态。回用水中铬、铜、汞、锡等重金属未检出。

2)重金属废气污染源实测

锡冶炼烟尘金属含量分析,反射炉粉尘中锡含量达5.07%,锌含量为2.78%,其他重金属砷、福含量较高。经布袋收尘后返回冶炼系统。

3)重金属固体废物污染源实测

对反射炉渣中的重金属进行分析,结果见表2-75。炉渣中除锡外还含有砷、锌、铜等重金属,其中砷含量最高。炉渣中未检出汞。

二、电炉熔炼

锡精矿经电炉还原熔炼产出粗锡、乙锡和冶炼炉渣,其中冶炼炉渣堆存到一定量后进行综合回收利用;乙锡进入熔锡炉工序,产出粗锡和熔析渣,熔析渣进入回转窑;电炉产出的粗锡、熔锡炉产出的粗锡及真空炉产出的真空锡一起投入精炼工序。精炼工序通过除铁、除砷、除铜、除锑后,经结晶分离铅和铋产出粗焊锡和精焊锡。熔锡炉熔析产出的熔析渣投入回转窑焙烧,产出的焙烧矿返回电炉工序进行还原熔炼。从电炉产出的烟尘、熔锡炉烟尘和精炼工序烟尘则经制粒后返回电炉工序继续还原熔炼。电炉熔炼工艺及排污节点,见图2-83。

1)重金属废水污染源实测

电炉熔炼企业回用水中砷含量很高,且90%左右为可溶态,其他铅、铬、锌含量较低。

2)重金属废气污染源实测

表2-76为电炉熔炼企业布释收尘中重金属含量。由表可知,粉尘中锌的含量最高,其次为锡、铜、砷和铅。由于此烟尘富含锡,经布袋收尘器收集后干燥制粒,返回冶炼系统。

3)重金属废渣污染源实测
电炉炼锡工艺产生的固废主要有电炉渣和脱硫渣,分析结果见表2-77。

三、锡冶炼行业重金属污染特征

锡冶炼废水、废气污染特征与铜、镍冶炼类似,该部分重点分析锡冶炼固废污染特征。

(1)化学组分

奥斯麦特炼锡过程中产生并外排的固体废物主要是水淬渣、奥斯麦特炉脱硫渣(简称:奥炉脱硫渣)和烟化炉脱硫渣。对三种固废用X-射线荧光光谱进行组分分析。
水淬渣的成分主要为Fe、Si、Al、Ca等脉石成分,其含量分别为43.13%(Fe2O3)、23.29(SiO2)、10.77(A12O3)、8.23(CaO)。脱硫塔使用的是石灰脱硫法,因此两种脱硫渣的组分大同小异,都是以Ca、F、S、Si、Mg为主要组成元素,只是元素的含量稍有差异。

(2)形态特征

图2-84是固废的X-射线衍射图谱,表征固废的矿物组成。水淬渣的衍射图谱没有尖锐的衍射峰并且衍射强度较低,说明熔融的渣液排出烟化炉后在水淬过程中,晶体化的过程受到温度骤降的破坏或抑制,导致了水淬渣这种无定型态。水淬渣的XRD物相检索结果显示,水淬渣中的Fe、Ca、Si、Al、Mg等元素均已氧化物存在,如Ca-Fe氧化物Ca2Fe9O13、尖晶石结构的氧化物Mg(A1,Fe)2O4、Ca-Mg-Al氧化物Ca3MgA14O10等。

两种脱硫渣都有尖锐且衍射强度很强的衍射峰,是具有良好晶体结构的特征。两种脱硫渣的成分都以亚硫石膏(CaSO3.0.5H2O)为主,并检出有含砷氧化物,如奥炉脱硫渣中的砷酸氢铰和烟化炉脱硫渣中的氧化砷AS2O3,脱硫渣中的氟以含水氟化错化合物存在,如ZrF4·H2O、ZrF4·HF·3H2O。

(3)重金属形态分布

固废中的重金属总量并不能够直接说明其环境危害,要评价固废重金属的环境风险或生物可利用性,采用BCR连续提取方法研究固废中重金属的形态,以获得对锡冶炼固废环境风险的客观评价。BCR提取结果见表2-79,图2-85是三种固废中各形态分级的重金属占重金属总量的比例。

As在三种固废中的含量都很高。在水淬渣中,90%以上的As以残渣态存在,虽然酸可溶态和可还原态的As分别只占7.2%和1.4%的比例,所代表的绝对质量分数分别仅有416mg/kg、80mg/kg,但其在环境中的可迁移性不可忽视。水淬渣中其他几种重金属Cd、Pb、Cr、Sb、Sn80%以上都以残渣态存在,活性较大形态的含量和比例都很低。
在奥炉脱硫渣和烟化炉脱硫渣中,能够提取的酸可溶态、可还原态、可氧化态的As都有较大含量,从几百mg/kg至几千mg/kg不等。奥炉脱硫渣中酸可溶态的As质量分数为616mg/kg,烟化炉脱硫渣中则为1.54×103mg/kg。奥炉脱硫渣中的可还原态和可氧化态As的含量与酸可溶态含量相近,烟化炉脱硫渣中的As在各形态间分布均匀。

针对以上锡冶炼含重金属污染物特征分析结果,归纳总结见表2-80。

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