空气中污染物从排放方式上可分为通过排气筒进行的有组织尾气排放和生产装置在生产过程中产生的废气的无组织排放。

有组织排放的大气污染源在通过采取清洁燃料、改善燃烧条件，提高除尘效率和加管理等措施后，其对大气污染的贡献率正表现出稳中有降的趋势；而对于无组织排放而言，尚未形成行之有效的方法。如何控制这些工业企业的无组织排放废气，己成为环境治理中急需解决的问题。

目前国内在大气治理技术方面主要针对有组织排放源，而对无组织排放的废气的治理技术尚无系统的研究，为此通过选取有代表性的铜冶炼企业，开展铜火法冶炼过程中逸散含重金属烟（粉）尘的防控现状研究，提出铜冶炼典型工艺逸散含重金属烟（粉）尘污染源清单，结合企业现有控制方式并和国内外先进防控技术调研结果对比，查找存在问题，评估其在逸散重金属烟（粉）尘防控方面的技术改造潜力。

一、铜冶炼逸散含重金属烟（粉）尘的产生现状及特点

铜冶炼过程废气无组织排放源主要分布精矿库、冶炼区、电解净液区。其中精矿库内各产尘点在对粉尘进行收集净化处理过程中，会有少量未被收集的粉尘以无组织的形式排放；冶炼区无组织排放的废气主要为各冶金炉环境集烟系统未全部捕集的烟气；电解净液区无组织排放的废气主要来自反应槽、反应罐逸散的硫酸雾、氨气等。

其中，电解净液区排放的无组织废气中含重金属烟（粉尘）很少，就铜冶炼过程来说主要含重金属无组织排放源是精矿库区（含备料）及冶炼区。

冶炼车间是铜冶炼厂的主要生产车间，占地面积大，集中了熔炼炉、吹炼炉和阳极精炼炉、圆盘浇铸机等主要设备和生产工艺。该区域逸散含重金属烟气主要是指熔炼炉、吹炼炉在开堵炉口（注入炉料或冰铜）、出铜及倒出炉渣过程中从炉口、出铜口、出渣口、铜水沟、水冷溜槽等设施中释放出来的烟尘，烟气具有以下特点：

(1)废气是间断产生的，出铜时有，不出铜时没有，特别是开堵铜口时阵发性烟气更大；

(2）由于高炉炉内压力高，出铜时烟气随铜水外喷射，特别是在出铜后期这种情况尤其严重，烟扩散范围很大，同时伴有大面积的热辐射，对捕集的设置带来较大的难度；

(3)出铜口附近由于有开口机和泥炮，场地狭小，烟气捕集罩布置困难；

(4)出铜时废气温度较高，而不出铜时温度在常温，由于间断出铜，除尘器容易结露；

(5)出铜场一般为开放式，易受横向气流干扰，对烟气的捕集带来困难。

由以上烟气的特性分析可知：冶炼区逸散烟气排放量较大，难以捕集，不易处理。

二、铜冶炼逸散含重金属烟（粉）尘的治理现状

目前，在新的铜冶炼厂设计中，都把环境集烟作为控制逸散含重金属烟气的一个重要的手段，按照工艺条件基本上都是在冶炼区的主要设备设计相应的环境集烟系统。

以某熔池熔炼新建企业设计为例：对其奥斯麦特炉（(1台）、沉降电炉（(1台）、阳极炉（(2台）设置1套环境集烟系统、对其转炉（(3台）再设置1套环境集烟系统，其控制点和环集烟气量见表4-38、表4-39。

以上环境集烟烟气量（标态）合计为333430耐/h，对上述烟气采用石灰石一石灰脱硫处理后，烟气排放温度80℃，烟气中SO2、烟尘、烟尘中的铅尘和砷尘排放质量浓度（标态）分别为142mg/m3、43mg/m3、0.28mg/m3、0.098mg/m3。

三、铜冶炼逸散含重金属烟（粉）尘治理存在的问题

由上可知，对于铜冶炼过程加强其逸散含重金属烟（粉）尘的治理重点应该是关注冶炼车间的环境集烟烟气收集与治理，其存在的主要问题是：①如何有效提高逸散烟气的捕集率；

②如何设置合理的环集烟气排放量，保证环保达标排放的同时满足总量控制和经济可行的要求；③如何针对环集烟气中重金属烟粉尘采取有效的处理措施，进一步降低外排量；④如何解决老企业现场布局条件限制，合理规划设计环集烟气处理系统并实施技术改造。

为摸清铜冶炼行业逸散含重金属烟（粉）尘的实际排放情况，以定量的数据分析并为采取相应的治理措施提供确实的基础数据，选取有代表性企业，以备料车间、熔炼车间等为基本控制单元，监测在该基本控制单元周界逸散烟（粉）尘浓度，利用化学分析检测方法分析其中重金属的含量，识别应重点防控的逸散含重金属烟（粉）尘产生环节，提出以该典型企业、典型工艺为例的铜冶炼逸散含重金属烟（粉）尘污染源清单。

四、确定无组织污染源重金属排放源强的模型与基本原理

对于有色金属冶炼企业来说，源于有组织污染源的重金属排放量可通过如物料与金属衡算或者排烟道监测等方法确定，而无组织污染源的重金属排放量往往难于通过上述方法确定。近年来在环评工作中经常采用的“经验估算”或“类比”等方法均非建立在翔实的监测数据及严密的计算推导的基础之上，因而估算结果的随意性较大。

1)箱模型基本原理

箱模型以往常用于城市下垫面和封闭地形条件下的大气污染物质量浓度预测，主要考虑了热力因子与动力因子的影响，是在质量输入一输出简单模式的基础上建立起来的。模型假定所研究的区域被一系列箱子所笼罩，每个箱体的平面尺寸可根据所研究的区域统一划分，箱体的高度为其所占平面内污染物的混合高度，箱体内污染物浓度均匀分布。箱模型可考虑干沉积、湿沉积以及化学转化等作用对污染物浓度的影响。对于计算大气无组织污染面源的长期污染物浓度贡献具有一定的优势。其基本原理可简要表述如下：

Q进一Q出一Q去除＝0(4-1）

式中：Q进——进入子箱体的污染物质量；

Q出——流出子箱体的污染物质量，包括风向上的污染物迁移、水平扩散及垂直扩散；

Q去除——子箱体中由于化学或物理作用而去除的污染物质量。

2）影响因素

(1)湍流扩散相对完整的箱模型应考虑大气污染物在垂直方向和水平方向上的湍流扩散作用，在方程中表现为垂直扩散系数E和水平扩散系数E'o

(2）污染物的干沉积一般来说，干沉积对去除大气中的气态污染物及颗粒状污染物起着重要作用。在较大的尺度下，它主要受到3方面影响：①污染物从大气边界层中通过湍流输送作用向地表流层迁移；②由于地表流层的湍流消失，污染物通过分子扩散作用，向下输送到表面；③表面吸附作用，主要是重力作用、地面和植物吸附作用的结果。

干沉积速度可用公式表示：

Vg＝(ra＋rb＋rs)-1(4-2)

式中：ra——空气动力学阻力；

rb——附加边界层阻力；

rs——表面阻力。

干沉积速度有明显的日变化规律，白天和夜间的干沉积速度有数量级的差别；大气稳定度也是影响因素之一，大气越稳定，干沉积速度越小；下垫面对干沉积速度的影响较为复杂。

3）箱模型的基本假设

垂直方向和横风向的湍流作用对污染物扩散的影响较为重要，它导致了箱体的相互作用，但是除了在输送方向上，没有污染物进入或离开箱系统；每个子箱体中污染物均完全混合；在风向方向，风力占主要因素，湍流影响可忽略不计。