第２８卷第１９期 甘肃科技 Ｇａｎｓｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｆ．２８Ⅳ０．１９ ２０１２年１０月 ０ｃｔ． ２０１２ 镍钴冶炼过程污染物排放特征及治理技术研究 李文杰 （甘肃省环境科学设计研究院，甘肃兰州７３００００） 摘要：通过对镍钴冶炼过程中主要污染物排放特征的分析，探索总结了镍钴冶炼行业“三废”的主要治理技术，为 进一步环保治理和制定标准提供依据。 关键词：镍钴冶炼；污染物；排放特征；三废；治理技术 中图分类号：ＴＦ８１５ 工业生产中的“三废”是指废渣、废气、废水。 就镍钴冶金而言，由于原料中有价金属含量很低， 何焕华…等调查发现，从硫化矿中每生产１万ｔ镍 （矿石品位１．２％Ｎｉ，精矿品位６．５％Ｎｉ计）排放 的废渣高达１１０万ｔ（其中矿石选矿尾矿９５万ｔ， 冶炼弃渣１５万ｔ）；产出的废气中二氧化硫在７万 ｔ以上；排出的废水２９０万ｔ（其中选矿２７０万ｔ，冶 炼２０万ｔ）。工业生产初期，这些“三废”都是直接 排放，无疑对自然环境造成极大的破坏。随着人 们对环境保护重要性的认识和科学技术的进步， “三废”的治理取得了很大的进展，甚至变废为宝， 得到综合利用。 １ 镍钴冶炼过程主要污染物排放特征 在镍冶炼过程中造成环境污染的主要元素是 Ｐｂ、Ｃｄ、Ａｓ、Ｈｇ、Ｓ和其他酸性污水。王雅静 等研 究指出，原料中的有毒组分一般以化合物存在，如 ＣｕＦｅＳ７ ＣｕｊＦｅＳ 、ＣｕｌＳ、ＣｕＳ、ＦｅＳｊ ＦｅＳ、ＺｎＳ、ＮｉＳ、 Ｎｉ５Ｆｅ４Ｓ８、ＣｕＡｓＳ、Ａｓ２Ｓ３、Ｃｏ３Ｓ４、Ｓｂ２Ｓ３、ＨｇＳ。在焙烧、 熔炼过程中，上述原料中的Ａｓ、Ｈｇ、Ｓ氧化或升华后 进人烟气，部分进人烟尘，其中Ｈｇ在烟气冷却和制 酸系统的烟气净化时会冷凝成液态汞珠，导致汞蒸 气危害操作人员健康。由于铅、镉的化合物和金属 在火法冶金过程中的高温下极易挥发，极易进入岗 位环境空气或排人大气，因此即便是在低温状态下 （如物料干燥、破碎、倒运过程中），粉尘飞扬也会使 岗位环境严重污染，操作人员吸人这些粉尘会导致 铅中毒。 在湿法冶金过程中，Ｐｂ、Ａｓ、Ｃｄ易溶入溶液，随 污水排放导致水源污染。若进入渣中，冶炼废渣在 堆放过程中容易引起二次溶解造成污染。在火法冶 金过程中，焙烧、烧结、熔炼吹炼、精炼过程中产生的 烟气均含有粉尘和硫、铅、砷、锑、镉、汞等金属或其 化合物的蒸气等。 有色冶金炉渣为一种产物，熔化后称为熔渣，其 组成主要来自矿石、熔剂和燃料灰分中的造渣成分。 由于原料和冶炼方法种类繁多，因而炉渣的类型很 多，成分非常复杂。炉渣是各种氧化物的共熔体，除 了氧化物外，炉渣还可能含有其他盐类，如氟化钙、 氯化钠、硫酸盐等。这些盐有的来自原料，有的是作 为助熔剂加入的。 总的来说，镍钴冶炼过程中“三废”排放量很 大，且含有多种金属元素，若不经处理或处理不当就 排人环境，会对周围环境造成严重污染。 ２镍钴冶炼行业主要污染治理技术 ２．１ 镍钴冶炼行业废水治理技术 镍钴生产中的废水，具有排放量大，含有多种重 金属离子等特点，其具体处理技术和措施如下。 ２．１．１ 冷却水 冶炼过程中产生的冷却水多为间接冷却用水， 治理方法为经冷却后循环使用。 ２．１．２冲渣水和直接冷却水 由于此类水含有炉渣微粒等固体颗粒物以及含 有少量的重金属污染物，多采用沉降池脱除固体颗 粒后循环使用，并定期开路一部分用中和法进行处 理。 ２．１．３烟气净化污水（酸） 此类水大多采用硫化一中和的工艺进行处理， 即污水（酸）经鼓风脱除二氧化硫后，投加硫化钠脱 砷，再投加石灰石乳液中和回收石膏，中和液再投加 硫酸亚铁和石灰乳进行一级中和，经氧化后再次投 加石灰乳进行二级中和，这样可使污水（酸）最终达 标排放。 ４２ 甘肃科技 第２８卷 ２．１．４湿法收尘、湿法冶炼、金属电解污水和冲洗 地面水 丝网除沫器和纤维除雾器。丝网除沫器的丝网的材 质是金属或玻璃纤维，主要靠细丝编织的网垫起过 滤除沫作用；纤维除雾器是根据惯性碰撞、截留、扩 散吸附等过滤机制，在纤维上捕集雾粒的高效能气 雾分离装置，分为高速型、捕沫型和高效型三种，前 两者以惯性碰撞，截留效应为主，后者以扩散吸附效 这些废水大多均采用中和法进行处理。 ２．２镍钴冶炼行业废气治理技术 刘天齐 指出，镍钴冶炼过程中产生的废气， 按其含污染物的种类大体上可分为四大类：一是冶 炼原料制备等过程产生的含工业粉尘为主的废气； 二是从冶炼原料制备、焙烧、烧结、熔炼、精炼和环境 集烟等过程产生的含二氧化硫、烟尘等污染物的烟 气；三是烟气制酸和电解过程产生的含硫酸雾废气； 应为主。张复加 研究指出，高效型纤维除雾器对 ３ ｍ以上雾粒除雾效率几近１００％，对３ ｍ以下雾 粒除雾能力为９４％～９９％。 ２．２．４氯气和氯化氢治理技术 四是从湿法冶炼过程产生的含氯和氯化氢废气。其 主要的治理技术如下。 ２．２．１二氧化硫治理技术 赵廷凯 等研究提出，能满足接触法自热生产 硫酸的含二氧化硫浓度在３．５％以上的烟气，称之 为高浓度二氧化硫烟气。此类烟气采用化学工业中 应用的接触法生产硫酸。高浓度二氧化硫烟气经接 触法制酸后，尾气中的二氧化硫浓度一般可达到现 行污染物排放标准后排放。 低浓度二氧化硫烟气指二氧化硫浓度低于 ３．５％的烟气，此类烟气由于不能满足接触法自热生 产硫酸的条件，通常为使其能达标排放，必需进行脱 硫处理。常见的脱硫方法按脱硫产物的干湿形态可 分为干法、半干法和湿法三种工艺。潘江 研究发 现，其中干法和半干法的脱硫率多为５０％一６０％； 湿法工艺是目前应用最广泛的脱硫工艺，其脱硫率 可达９５％以上。为节约投资，也有采用简易的湿法 脱硫工艺，但其脱硫率仅为７０％一７５％。 目前，我国铜、镍冶炼厂产生的含二氧化硫烟气 的治理情况大致如下：高浓度二氧化硫烟气大多采 用接触法制酸脱除二氧化硫并使其浓度降至 １０００ｍｇ／Ｎｍ 以下；低浓度二氧化硫烟气大部分未 经脱硫而直接从高烟囱外排。 ２．２．２颗粒物治理技术 目前，我国镍钴冶炼产生的含颗粒物烟气，９０％ 以上都采用干式收尘。常用的装置有：沉降室、旋风 除尘器、袋滤器和电除尘器等，它们可单独使用，也 可组合使用。湿式除尘器则适用于含湿量大的物料 干燥废气。常用的湿式除尘装置有水膜旋风收尘 器、自激式收尘器和文丘里等。 ２．２．３硫酸雾治理技术 目前，国内外镍钴冶炼企业，脱除废气中硫酸雾 的方法多采用过滤除雾器。过滤除雾器是将含酸雾 气体通过滤料将酸雾粒捕集的装置，应用较广的有 目前，国内外镍钴冶炼企业，脱除废气中氯气和 氯化氢，多采用碱液吸收的方法。蒋建国 指出， 当废气中氯气含量较高时，一般采用二段脱除的工 艺。当废气中氯化氢浓度较高时，则先采用水或稀 盐酸循环吸收先脱除一部分氯化氢，然后再用碱液 脱除的工艺。 ２．３ 镍钴冶炼行业废渣治理技术 废渣由于其量大，处理的方法一是堆存（修筑 尾矿坝和冶炼弃渣堆场），二是作为采矿的充填料 返回矿山；少量用于建材生产。我国对镍冶炼弃渣 的综合利用，作了大量的研究工作，取得了可喜的成 绩，不仅弃渣中的镍、铜、钴、铁得到了回收利用，产 出耐大气腐蚀的钢，其他成分则变成标号可达４２５ 号以上的水泥，使弃渣完全得到了利用。 ３讨论与建议 多年来，镍钻冶炼厂对所产生的“三废”进行了 有效的治理，取得了保护环境和提高企业效益的显 著作用。但是从总体来说仍存在一些问题需要解 决，下面将进行讨论，并提出一些建议。 ３．１加强综合利用，提高企业效益 镍生产中所用的原料主要是多金属共生的硫化 镍矿，除含Ｎｉ外，还含许多有价金属，如Ｃｕ，Ｃｏ，Ａｕ 和贵金属Ｐｔ，Ｐｄ等。在冶炼中有些金属分别转人废 渣或废水中，如废渣中的钴渣、铜渣和铁渣含Ｎｉ， ｃｏ，ｃｕ和贵金属。因此，今后一方面要加强综合回 收新工艺的研究，以更快转入实际应用，提高金属回 收率和企业经济效益；另一方面要在现有的生产中 改进治理工艺技术，提高综合回收水平，特别是对昂 贵的贵金属的回收利用更为重要。 ３．２改进治理技术，提高水复用率 虽然目前对镍生产中所产生的各种废水进行了 治理，并获得了一定的效益，但是，从总体看，对废水 治理后的水综合复用率尚不高。 （下转第２３页）
