【摘要】：鎳和鈷在工業(yè)中應(yīng)用廣泛,有“工業(yè)味精”和“工業(yè)牙齒”之稱,是重要的戰(zhàn)略資源之一。鎳、鈷冶煉工藝復(fù)雜,排污節(jié)點(diǎn)眾多,污染控制難,在冶煉過(guò)程產(chǎn)生的重金屬污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)峻的形勢(shì)下,加快對(duì)其典型重金屬污染識(shí)別及防控技術(shù)的研究,減少重金屬給環(huán)境帶來(lái)的污染,對(duì)維護(hù)群眾環(huán)境權(quán)益,確保環(huán)境安全,促進(jìn)社會(huì)和諧穩(wěn)定起到積極作用。目前,隨著對(duì)重金屬污染問(wèn)題的重視,雖然我們國(guó)家也加大了鎳鈷冶煉行業(yè)重金屬污染的研究力度和管理,國(guó)家環(huán)保部針對(duì)鎳鈷冶煉行業(yè)發(fā)布了污染物行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)、最佳污染防控可行技術(shù)等標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)政策。但是,我國(guó)尚未形成有針對(duì)性、系統(tǒng)性的重金屬污染防治制度,現(xiàn)有的規(guī)定不能滿足目前重金屬污染防治的要求,從而使得重金屬污染防治工作很難有效地開(kāi)展。鑒于此,本文以典型鎳鈷冶煉企業(yè)為研究對(duì)象,針對(duì)鎳、鈷冶煉企業(yè)開(kāi)展排污節(jié)點(diǎn)調(diào)查和監(jiān)測(cè),在此基礎(chǔ)上分析主要節(jié)點(diǎn)重金屬污染物排放特征,確定重金屬污染源;討論鎳火法冶煉含重金屬煙(粉)塵的無(wú)組織擴(kuò)散模式;最終提出我國(guó)鎳鈷金屬冶煉行業(yè)重金屬污染源監(jiān)管方案與建議,為我國(guó)控制鎳鈷冶煉行業(yè)重金屬污染防治提供技術(shù)支撐,實(shí)現(xiàn)冶煉企業(yè)可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮積極的作用。論文中主要調(diào)查的鎳鈷冶煉企業(yè)的產(chǎn)能占我國(guó)鎳鈷生產(chǎn)企業(yè)的85%以上,在我國(guó)鎳鈷冶煉行業(yè)其生產(chǎn)工藝及產(chǎn)排污情況具有典型的代表性,占有重要地位。論文中調(diào)查實(shí)測(cè)了金川集團(tuán)有限公司、新疆有色喀拉通克銅鎳礦、新疆有色眾鑫礦業(yè)公司、吉林吉恩鎳業(yè)股份有限公司和江西江鋰科技有限公司五家鎳冶煉企業(yè),調(diào)研的生產(chǎn)工藝組合包括:①鼓風(fēng)爐熔煉+轉(zhuǎn)爐吹煉生產(chǎn)高冰鎳工藝、②富氧頂吹+沉降電爐+轉(zhuǎn)爐吹煉生產(chǎn)高冰鎳工藝、③電爐熔煉+轉(zhuǎn)爐吹煉生產(chǎn)高冰鎳工藝、④閃速熔煉+轉(zhuǎn)爐吹煉生產(chǎn)高冰鎳工藝、⑤高锍磨浮+鎳熔鑄+鎳電解生產(chǎn)電鎳工藝、⑥加壓-浸出電積鎳生產(chǎn)工藝、⑦常壓酸浸-氫氧化鎳-萃取電積工藝。論文中主要調(diào)研的鈷冶金廠家包括金川有色金屬公司、浙江嘉利珂鈷鎳材料有限公司和贛州逸豪優(yōu)美科實(shí)業(yè)有限公司三家鈷冶煉企業(yè),調(diào)研的生產(chǎn)工藝組合包括:①氯化鈷生產(chǎn)工藝、②電積鈷生產(chǎn)工藝、③氫氧化鈷系統(tǒng)生產(chǎn)工藝、④草酸鈷生產(chǎn)工藝。論文中重點(diǎn)調(diào)研和實(shí)測(cè)這7家典型企業(yè)的11條生產(chǎn)線,其范圍包含了硫化鎳礦制取高冰鎳和電鎳所有典型工藝,以及鈷鹽和電鈷生產(chǎn)的所有典型工藝,覆蓋典型工藝所有排污節(jié)點(diǎn)的汞、鉻、銅、鎘、砷、鉛、鈷和鎳等8種典型重金屬的排放量。通過(guò)辨析鎳、鈷冶煉行業(yè)重金屬污染源,得到重金屬污染物排放節(jié)點(diǎn)及排放節(jié)點(diǎn)的污染源清單:①需要重點(diǎn)防控的含重金屬?gòu)U水排放節(jié)點(diǎn)包括:P204萃取除雜、沉銅、沉鎳、鎳鈷分離、P507除雜、脫氯、CN過(guò)濾器、離子回收、堿液洗滌、過(guò)濾洗滌;②需要重點(diǎn)防控的含重金屬?gòu)U氣排放節(jié)點(diǎn)包括:鼓風(fēng)爐、富氧頂吹熔煉爐、電爐、閃速爐、反射爐、貧化爐、沉降電爐、轉(zhuǎn)爐、回轉(zhuǎn)窯、制酸;③需要重點(diǎn)防控的含重金屬?gòu)U渣排放節(jié)點(diǎn)包括:鼓風(fēng)爐、閃速爐、沉降電爐。在硫化銅鎳礦焙燒、熔煉過(guò)程中,重金屬元素pb、cd、as、hg、cr、zn、cu、ni等氧化或升華后進(jìn)入煙氣,部分進(jìn)入煙塵,從而造成冶煉過(guò)程中的環(huán)境污染。本文通過(guò)采集4家鎳冶煉企業(yè)的鼓風(fēng)爐熔煉+轉(zhuǎn)爐吹煉生產(chǎn)高冰鎳工藝、富氧側(cè)吹+沉降電爐+轉(zhuǎn)爐吹煉生產(chǎn)高冰鎳工藝、電爐熔煉+轉(zhuǎn)爐吹煉生產(chǎn)高冰鎳工藝、閃速熔煉+轉(zhuǎn)爐吹煉生產(chǎn)高冰鎳工藝的備料工段廢氣、熔煉爐廢氣、吹煉爐廢氣的收塵灰進(jìn)行重金屬煙(粉)塵組分分析。結(jié)果顯示,所有收塵灰中含重金屬?gòu)U氣中顆粒物的cu、ni、co金屬含量較高,與精礦中這三種重金屬的品位十分接近,具有較高的回收利用價(jià)值,可直接返回相應(yīng)工序回收利用;同時(shí),熔煉爐含重金屬?gòu)U氣、吹煉爐含重金屬?gòu)U氣以及貧化爐含重金屬?gòu)U氣的收塵灰中重金屬as、pb、zn、cd的含量也較高。本文還以富氧側(cè)吹工藝中的熔煉和轉(zhuǎn)爐工序的收塵灰作為重點(diǎn)研究對(duì)象,在煙(粉)塵組分分析的基礎(chǔ)上,還對(duì)其收塵灰中重金屬污染物進(jìn)行了重金屬煙(粉)塵粒度特征分析和煙塵表面特征分析�？梢钥闯鰺�(粉)塵由大量微米級(jí)細(xì)小晶體顆粒構(gòu)成,表面重金屬含量均較低,遠(yuǎn)低于體相中重金屬含量。因此,提高現(xiàn)有的環(huán)境集煙系統(tǒng)的集煙效率是控制含重金屬煙(粉)塵逸散的關(guān)鍵。在對(duì)逸散煙粉(塵)排放污染物特征分析的基礎(chǔ)上,本文以生產(chǎn)規(guī)模為10萬(wàn)t/a高冰鎳的某鎳冶煉企業(yè)為研究對(duì)象,在車間下風(fēng)向布點(diǎn)研究其污染源無(wú)組織擴(kuò)散模式。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè),獲得車間的含重金屬部分逸散煙(粉)塵的重金屬無(wú)組織排放數(shù)據(jù),然后通過(guò)高斯模型反推得到的重金屬排放源強(qiáng),并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果證明此方法具有較高的精密度與準(zhǔn)確度。重金屬是工業(yè)廢渣中最重要的污染成分,重金屬污染物質(zhì)所具有的不可降解性決定了其將長(zhǎng)期存在并可能對(duì)環(huán)境構(gòu)成極大的潛在威脅。本文以我國(guó)最大的鎳生產(chǎn)企業(yè)的主要火法工藝冶煉中排放的廢渣為試驗(yàn)樣品,通過(guò)采用國(guó)內(nèi)外固體廢物浸出毒性的浸出方法,對(duì)廢渣進(jìn)行全量溶取,進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)研究;分析鎳冶煉廢渣中cu、pb、zn、as、cr、cd、co、hg、ni主要離子的浸出行為。通過(guò)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)液固比、振蕩時(shí)間、浸提劑ph值和振蕩方式等因素的研究,試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著液固比的增加,廢渣與浸提劑混合后的ph值均下降;廢渣中浸出的重金屬濃度先增加后減小,浸出總量不斷增加。隨著振蕩時(shí)間的增加,重金屬的浸出濃度逐漸增加,很快到達(dá)平衡狀態(tài);采用hac/naac溶液浸提時(shí),金屬的浸出濃度在8-12h達(dá)到最大。浸提劑ph是影響重金屬浸出的主要因素。在強(qiáng)酸條件下,浸出濃度普遍較高,隨著浸提劑ph的增大,浸出濃度逐漸減小,到一定程度后,浸出濃度逐漸趨于穩(wěn)定。同一種鎳渣樣品使用不同浸出方法,其浸出的重金屬污染物總量差距明顯。以HAc/NaAc緩沖溶液為浸提劑,其絡(luò)合作用對(duì)金屬浸出的影響明顯,且浸出后體系的酸度變化幅度較小,金屬的浸出量很高;以H2SO4/HNO3為浸提劑,浸出后混合液的pH反映的是廢物的酸度,金屬的浸出量遠(yuǎn)低于浸提劑為HAc/NaAc的浸出量,但二者均高于去離子水。采用HJ/T300-2007與TCLP方法鎳渣浸出總量差距不大。根據(jù)《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-浸出毒性鑒別》(GB5085.3-2007)濃度限值,本試驗(yàn)鎳渣樣品不屬于危險(xiǎn)廢物,屬于第Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物。最后,論文通過(guò)從我國(guó)重金屬污染防控的政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀,重金屬污染源的監(jiān)管現(xiàn)狀,重金屬污染防控措施、方法現(xiàn)狀三個(gè)方面概述了我國(guó)鎳鈷冶煉行業(yè)重金屬污染防控環(huán)境監(jiān)督和管理的現(xiàn)狀,總結(jié)鎳鈷冶煉行業(yè)中重金屬污染防控環(huán)境監(jiān)督和管理存在的問(wèn)題,從而提出了鎳鈷冶煉行業(yè)重金屬污染防控的法律、法規(guī)、政策和標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)策建議,討論了鎳鈷冶煉中的重點(diǎn)監(jiān)管節(jié)點(diǎn)與污染物,及監(jiān)管主體及頻次。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X756
【圖文】：

圖 1.1 金川鈷冶煉工藝流程圖Fig. 1.1 Flow Chart of Cobalt Smelting Process in Jinchuan Group通過(guò)上述可見(jiàn)鎳、鈷冶煉工藝復(fù)雜，排污節(jié)點(diǎn)眾多，污染控制難的特點(diǎn)[24]。（3） 鎳鈷冶煉工藝帶來(lái)嚴(yán)重的重金屬污染鎳礦石中的主要有害雜質(zhì)多以化合態(tài)存在，有 Cu（在硅酸鎳礦中）、As、Pb、Zn、Mn、Bi、Sb、F、Cr 等[25]。在焙燒、熔煉過(guò)程中， Ni、Co、Cr 、Cu、As、Pb 等重金屬被氧化或升華氧化后，或進(jìn)入煙氣，或進(jìn)入渣中，在堆放過(guò)程中易引

6圖 1.2 硫化鎳礦火法冶煉流程圖Fig. 1.2 Flow Chart of Nickel Sulfide Ore by Pyrometallurgical Process

圖 1.3 氧化鎳火法冶煉流程圖Fig. 1.3 Flow Chart of Nickel Oxide Ore by Pyrometallurgical Process氧化鎳礦的還原造梳熔煉，最初是在鼓風(fēng)爐內(nèi)進(jìn)行，由于能耗高而被淘汰前，氧化鎳礦火法冶煉處理氧化礦的主要流程是回轉(zhuǎn)窯-電爐工藝生產(chǎn)鎳鐵或

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2802435