汞污染是當前全球最為關注的環(huán)境問題之一。有色金屬冶煉是人為汞排放的重要來源,也是《關于汞的水俁公約》的重點管控源。但是,有色金屬冶煉行業(yè)的汞排放特征尚不清楚,排放清單仍有很大的不確定性。因此,研究有色金屬冶煉行業(yè)的汞排放特征并完善汞排放清單,對中國控制汞污染和履行國際汞公約具有重要意義。本研究在全國范圍內開展精礦的采集和汞濃度分析,結合文獻數(shù)據(jù)建立了中國有色金屬精礦的汞濃度數(shù)據(jù)庫。選擇典型有色金屬冶煉廠開展汞排放特征測試,分析了有色金屬冶煉行業(yè)的汞輸入、煙氣汞形態(tài)轉化和向環(huán)境的汞排放特征。在此基礎上,建立了基于原料 過程的概率排放模型,計算了中國有色金屬冶煉行業(yè)的汞排放清單,量化了該行業(yè)的汞減排潛力并提出控制對策。研究結果表明,中國消耗的鋅、鉛和銅精礦汞濃度的最佳估計值分別為77.5μg/g、31.4μg/g和5.8μg/g。精礦中98.3 99.4%的汞在焙燒/熔煉工段釋放到煙氣。大部分的汞在煙氣污染控制設備中被脫除。除塵器組合(WHB+CYC+ESP)、煙氣凈化系統(tǒng)(FGS+ESD)、單轉單吸制酸系統(tǒng)(APS)、雙轉雙吸制酸系統(tǒng)(APD)和濕法煙氣脫硫系統(tǒng)(WFGD)的平均脫汞效率的分別為17.0%、82.5%、55.4%、82.1%和52.0%,其中APD后的汞形態(tài)主要以Hg2+為主。在副產物利用過程中,污酸中的汞主要富集到處理渣中;硫酸生產化肥的過程汞主要釋放到磷石膏和磷肥產品中。浸出渣和吹煉渣處理過程的大氣汞排放量約占渣中汞量的41.6 87.1%,且以Hg0排放為主。2012年,中國有色金屬冶煉行業(yè)排放到大氣、水體和土壤的汞量分別為158.3 t、45.1 t和12.3 t。大氣汞排放中,Hg2+、Hg0和Hgp的比例分別為36.2%、62.1%和1.7%。以2012年為基準年,2030年中國有色金屬冶煉行業(yè)大氣、水體和土壤汞的最大減排潛力分別為130.0 t、38.3 t和9.6 t。未來有色金屬冶煉行業(yè)大氣汞減排主要通過調整產業(yè)結構、加強煙氣制酸和脫硫以及安裝專門脫汞設備實現(xiàn)。
【學位單位】：清華大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：X758
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 有色金屬精礦汞濃度的研究
        1.2.2 有色金屬冶煉行業(yè)汞排放特征研究
        1.2.3 中國有色金屬冶煉行業(yè)汞排放清單研究
    1.3 研究目的、意義和內容
        1.3.1 研究目的和意義
        1.3.2 研究內容與技術路線
第2章 有色金屬精礦汞濃度數(shù)據(jù)庫的建立
    2.1 精礦的采樣及分析方法
        2.1.1 精礦采樣點的分布
        2.1.2 精礦樣品的采集和制備
        2.1.3 精礦樣品的分析方法
        2.1.4 質量保證與質量控制
    2.2 國產精礦的汞濃度分析
        2.2.1 國產精礦樣品的汞濃度分布特征
        2.2.2 不同省份生產精礦汞濃度
    2.3 進口精礦的汞濃度分析
    2.4 冶煉廠消耗精礦的汞濃度分析
        2.4.1 精礦進口與跨省傳輸
        2.4.2 消耗精礦的汞濃度分析
    2.5 小結
第3章 有色金屬冶煉過程的汞排放特征
    3.1 測試冶煉廠的選取
    3.2 現(xiàn)場測試的方法
        3.2.1 現(xiàn)場測試點位的確定
        3.2.2 采樣和分析方法
        3.2.3 質量保證和質量控制
    3.3 測試冶煉廠汞的輸入
        3.3.1 不同原料汞濃度分析
        3.3.2 不同原料汞的輸入比例分析
    3.4 冶煉過程汞的行為
        3.4.1 冶煉過程汞的釋放
        3.4.2 大氣污染控制設備的脫汞效率分析
        3.4.3 汞在污染控制設備中的形態(tài)轉化
        3.4.4 鋅冶煉浸出/電解過程汞的行為
    3.5 冶煉過程汞的輸出
        3.5.1 大氣汞濃度及形態(tài)分析
        3.5.2 冶煉過程大氣汞的形態(tài)分布
        3.5.3 冶煉副產物的汞濃度
        3.5.4 冶煉過程汞的去向
    3.6 小結
第4章 冶煉副產物利用過程的汞排放特征
    4.1 污酸的處理與汞的排放
        4.1.1 污酸的處理工藝
        4.1.2 污酸處理過程對汞的脫除效果
        4.1.3 污酸處理的汞排放特征
    4.2 硫酸的利用與汞的排放
        4.2.1 硫酸的利用方式
        4.2.2 硫酸利用過程的汞排放
    4.3 鋅冶煉渣的利用與汞的排放
        4.3.1 浸出渣的處理工藝
        4.3.2 浸出渣處理過程對汞的脫除
        4.3.3 浸出渣處理過程汞的排放特征
        4.3.4 金屬渣利用過程汞的排放特征
    4.4 鉛、銅冶煉渣的利用與汞的排放
    4.5 冶煉副產物利用過程的汞排放特征
    4.6 小結
第5章 中國有色金屬冶煉行業(yè)汞排放清單
    5.1 有色金屬冶煉行業(yè)概率排放模型的建立
        5.1.1 汞的概率輸入模型
        5.1.2 冶煉過程的概率排放模型
        5.1.3 冶煉副產物利用過程的概率排放模型
    5.2 模型主要參數(shù)輸入
        5.2.1 精礦消耗量
        5.2.2 污染控制設備使用比例
        5.2.3 焙燒/熔煉煙氣污染控制設備組合的脫汞效率
        5.2.4 汞形態(tài)分配因子
    5.3 模型計算結果
        5.3.1 有色金屬冶煉行業(yè)汞的輸入
        5.3.2 有色金屬冶煉行業(yè)汞的輸出
        5.3.3 有色金屬冶煉行業(yè)大氣汞排放
        5.3.4 清單不確定度計算
    5.4 與其他清單結果對比
    5.5 小結
第6章 中國有色金屬冶煉行業(yè)汞減排潛力分析
    6.1 情景設計
        6.1.1 精礦消耗量發(fā)展情景
        6.1.2 污染控制情景
    6.2 汞減排潛力分析
        6.2.1 有色金屬冶煉行業(yè)汞排放趨勢
        6.2.2 汞減排效果分析
    6.3 有色金屬冶煉行業(yè)汞污染控制對策建議
        6.3.1 有色金屬冶煉行業(yè)汞減排目標
        6.3.2 有色金屬冶煉行業(yè)汞污染控制實施路徑
    6.4 小結
第7章 結論與建議
    7.1 結論
    7.2 建議
參考文獻
致謝
附錄A 排放清單計算的其他參數(shù)
附錄B 精礦傳輸矩陣
個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果

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