湿法炼锌典型污染物污染特性及防控研究

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针对环境污染是制约铅锌冶炼行业可持续发展的关键问题,本文以湿法炼锌常规浸出工艺为研究对象,首次对生产过程中重金属元素的迁移转化规律、产出污染物的污染特性以及污染物具有的潜在风险等进行了分析研究,研究结果可为提高资源利用、节能减排水平、危废管理及精准制定污染防控对策提供定量的数据支撑。(1)针对某常规湿法炼锌企业生产现状,采用环境工程物质流和生产数据统计分析的方法,对生产系统的物料平衡、产污环节进行计算分析。每处理1 t锌精矿,需消耗空气4141.56 m~3,产生各类废渣414.99 kg、锌锭471.96 kg、硫酸(93%)820.59 kg。Zn的金属回收率94.54%,其主要损耗在铜镉渣1.43%和窑渣2.21%中。(2)对常规湿法炼锌工艺过程的主要污染源进行了识别,湿法炼锌生产污染物主要有:浸出渣、铜镉渣、钴渣、阳极泥、锌浮渣、窑渣、中和渣、锌粉炉灰、铅泥、浮选银精矿、污酸、终排水以及无组织粉尘等。在此基础上重点对典型固体废渣的物相、浸出毒性、腐蚀性进行分析,确定了其污染特征,结果表明不同固体废渣的污染特性具有一定的差异性。(3)采用BCR逐级提取法,对各不同排污节点产生的固体废渣中Pb、Zn、As、Cu、Cd、Sb、Ni、Co、Ag等元素进行了重金属形态分析。采用结合易转移系数、潜在转移系数和无害系数数据分析方法,对固体废渣中各重金属对环境中的潜在危害性进行研究。结果表明不同废渣中的重金属对环境的危害性均不同。a.锌浸渣、银精矿及中和渣中,Zn、Cd其重金属形态除残渣态外,均以醋酸可提取态形式为主,主要存在于Zn O、Cd O、Zn SO4中,在雨水淋洗或长期自然堆放时,较其它重金属具有高度迁移性,环境危害性较大;As则均稳定存在于残渣态中,其无害系数均在80%以上,对环境危害性较小。b.铜镉渣中,Co、Cd、Ni、Zn均主要以醋酸可提取态形式存在,易转移系数均在60%以上,极易迁移至环境中;Cu虽总含量最高,但在外界环境p H值及氧化电位发生改变时,才会大量向环境中迁移。钴渣中,Zn、Co极易迁移至环境中,As则94.27%稳定存在于残渣态中,对环境无害。c.阳极泥中,Zn、Pb总含量最高,分别达31920.00 mg/kg、30840.00 mg/kg。其中Zn主要存在于醋酸可提取态中,其易转移系数高达86.73%,具有高度迁移性,Pb则主要存在于Pb SO4、Pb Mn8O16矿相中,其易转移系数只有0.03%,相较稳定。锌浮渣中Zn主要以Zn O形式存在,该形态下的Zn极易向环境中迁移。窑渣中大部分重金属多稳定存在于(Fe Mn)2Si O4、Ca2Si O4等硅酸盐矿相,或多以硫化物形式存在,易转移系数均相对较低,潜在环境危害相对较小。铅泥中Pb总含量最大,但易转移系数却最低。锌粉炉灰中各重金属对环境的危害性均较小。(4)利用潜在生态风险指数(RI)评价法、内梅罗综合指数法、人体健康风险评价法分别对产生的危险废渣、废水、无组织粉尘进行风险评价,结果表明窑渣和锌粉炉灰对环境的潜在危害最低;锌浸渣、银精矿、铜镉渣、钴渣、阳极泥、中和渣、铅泥对环境都有极高的Zn、Cd污染风险;污水进站口废水主要是受到重金属Zn、Cu、As和悬浮物SS的危害。炼锌过程产生的无组织粉尘其对人体均有非致癌健康风险,且呼吸系统摄入的粉尘对人体的非健康致癌风险起决定性作用,其中Pb、Cd、As等元素是人体的非健康致癌关键风险。
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