再生金属冶炼中二恶英污染监测与管理的研究

2020-03-31孙军军李沐霏郑俊锋刘标伟

皮革制作与环保科技 2020年24期

孙军军，王玲，李沐霏，郑俊锋，刘标伟

（浙江环境监测工程有限公司，浙江杭州 310012）

在可持续发展的背景下，再生金属冶炼已经成为冶炼行业发展的新趋势，它能最大限度地减少资源损耗，并且提升资源利用效率，对于冶炼行业产业结构的升级和效益增长具有积极作用。在实际冶炼生产中，大量产生的二恶英类污染物使企业周边的环境受到较大污染，并对企业职工的健康产生较大威胁。所以，在金属冶炼中需要进行二恶英类污染物的监测和防控管理。

1 二恶英类污染特性及危害

1.1 二恶英类污染的特性

二恶英类物质为无色固体、沸点和熔点较高、结构稳定。当加热到1 000℃时，才会大量分解。二恶英类物质对脂类的亲和性较好，进入生物体后降解速度较慢。随着脂肪的增加，会对生物体产生较大的毒害作用。二恶英类物质能够长期存在于生物体或者自然界中，其在人体内的半衰期为5～12年，在土壤中为9～12年，二恶英类物质会对生物体及自然环境造成持续性地污染和损害[1]。

1.2 二恶英类污染的危害

二恶英类污染物不仅给周围环境造成了较大破坏，而且严重威胁了生产人员的健康。二恶英类污染物具有较强的刺激性，会对眼睛、鼻子和喉咙等部位产生刺激，使接触者出现头晕、呕吐等不适感。二恶英类污染物会引起人体肝组织受损、患者血脂和胆固醇偏高、消化不良等问题。如果长期接触二恶英类物质，人体癌变、畸变的概率就会明显上升，这将严重威胁企业职工的身心健康[2]。

2 再生金属冶炼中二恶英类污染的产生与监测

2.1 再生金属冶炼中二恶英类污染的产生方式

再生铜火法精炼，在完成作业准备后，按照加料、熔化、氧化扒渣、还原和浇铸的流程顺序进行冶炼；而在再生铝冶炼中，冶炼工艺大致可分为清洗、加料、熔化、扒渣、精炼、浇注六个阶段。虽然再生金属冶炼工艺存在一定差异，但从污染产生过程来看，熔化和扒渣是二恶英类污染物产生的主要阶段，并且随着熔炼时间的延长，污染物的排放量有所下降。

2.2 再生金属冶炼中二恶英类污染的监测

2.2.1 二恶英类污染物的排放规律

由表1可见，在再生铜冶炼过程中，二恶英浓度呈现出逐渐增大或逐渐减小的趋势，约占总比例的60%。10家监测企业中仅有8家有一台熔炼设备（50～100 t/d），其冶炼过程固定，污染排放规律性明显。再生铝冶炼企业只有单台熔化炉的污染物排放变化明显，多台熔炼设备交替使用的污染物排放变化不明显。金属拆解中二恶英类污染物排放大都呈现出逐渐增大的趋势，这可能与有机物逐渐燃烧有关。

表1 再生金属冶炼排放烟气二恶英浓度变化

2.2.2 二恶英类污染监测时间选择

再生金属冶炼中，不同运行阶段的污染物排放浓度存在较大差异。GB31574-2015未对监测时间作明确规定，且监测人员很难确定污染物最大排放时段，易对监测结果造成影响。HJ77.2-2008规定连续采集三个废气二恶英样品，时间在6 h左右，而再生铜冶炼周期约为20 h，监测过程不能涵盖运行周期，所以监测过程应选择投料后的数个小时；再生铝冶炼为6～8 h，采样时间可以涵盖一个周期，3个样品应覆盖熔炼的不同阶段。

3 二恶英类污染防控管理措施

3.1 优化再生金属冶炼工艺

3.1.1 优化焚烧和尾气工艺

本文选择优化金属拆解的热解炉工艺。优化前烟气二恶英浓度均值为10.3 ng I-TEQ/m3，超标准限值（0.5 ng I-TEQ/m3）20倍，尾气处理工艺为急冷塔+碱洗+布袋除尘器+活性炭纤维吸附。优化后，热解炉主体不变，如果要改造，可在急冷塔和热解炉间添加二燃室，热解烟气在此得到充分燃烧，温度控制在850～900 ℃，后经急冷塔迅速降温，减少二恶英类污染物的再合成，尾气处理工艺改为急冷塔+碱洗+活性炭喷射+布袋除尘器，优化后烟气中二恶英浓度均值为0.32 ng I-TEQ/m3。

3.1.2 加强冶炼原料的分类和处理

对冶炼原料的处理应注意以下要点：（1）要在考虑材料尺寸、金属种类的基础上，系统分析材料杂质，对原料进行筛分。（2）要在原材料预处理中，注重机械分离、人工分拣等方法的应用，实现原材料清洗、除油、除漆、剥去绝缘材料的规范操作，从源头上减少二恶英类污染物的合成。

3.1.3 规范再生金属冶炼过程控制

再生金属冶炼应重视生产过程控制和烟气控制技术的应用。要结合原料的分类，优化熔炼炉类型，通过封闭熔炼、炉内微负压、自动化控制等手段减少二恶英类污染物的合成。熔炼炉后增加二次燃烧，使有机物完全分解，应用覆膜滤料和活性炭喷射技术，减少颗粒物的排放。