中国有色金属冶炼行业汞排放特征及减排潜力研究

发布时间：2020-10-02 06:30

　　汞污染是当前全球最为关注的环境问题之一。有色金属冶炼是人为汞排放的重要来源,也是《关于汞的水俣公约》的重点管控源。但是,有色金属冶炼行业的汞排放特征尚不清楚,排放清单仍有很大的不确定性。因此,研究有色金属冶炼行业的汞排放特征并完善汞排放清单,对中国控制汞污染和履行国际汞公约具有重要意义。本研究在全国范围内开展精矿的采集和汞浓度分析,结合文献数据建立了中国有色金属精矿的汞浓度数据库。选择典型有色金属冶炼厂开展汞排放特征测试,分析了有色金属冶炼行业的汞输入、烟气汞形态转化和向环境的汞排放特征。在此基础上,建立了基于原料过程的概率排放模型,计算了中国有色金属冶炼行业的汞排放清单,量化了该行业的汞减排潜力并提出控制对策。研究结果表明,中国消耗的锌、铅和铜精矿汞浓度的最佳估计值分别为77.5μg/g、31.4μg/g和5.8μg/g。精矿中98.3 99.4%的汞在焙烧/熔炼工段释放到烟气。大部分的汞在烟气污染控制设备中被脱除。除尘器组合(WHB+CYC+ESP)、烟气净化系统(FGS+ESD)、单转单吸制酸系统(APS)、双转双吸制酸系统(APD)和湿法烟气脱硫系统(WFGD)的平均脱汞效率的分别为17.0%、82.5%、55.4%、82.1%和52.0%,其中APD后的汞形态主要以Hg2+为主。在副产物利用过程中,污酸中的汞主要富集到处理渣中;硫酸生产化肥的过程汞主要释放到磷石膏和磷肥产品中。浸出渣和吹炼渣处理过程的大气汞排放量约占渣中汞量的41.6 87.1%,且以Hg0排放为主。2012年,中国有色金属冶炼行业排放到大气、水体和土壤的汞量分别为158.3 t、45.1 t和12.3 t。大气汞排放中,Hg2+、Hg0和Hgp的比例分别为36.2%、62.1%和1.7%。以2012年为基准年,2030年中国有色金属冶炼行业大气、水体和土壤汞的最大减排潜力分别为130.0 t、38.3 t和9.6 t。未来有色金属冶炼行业大气汞减排主要通过调整产业结构、加强烟气制酸和脱硫以及安装专门脱汞设备实现。
【学位单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2015
【中图分类】：X758
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章引言
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 有色金属精矿汞浓度的研究
        1.2.2 有色金属冶炼行业汞排放特征研究
        1.2.3 中国有色金属冶炼行业汞排放清单研究
    1.3 研究目的、意义和内容
        1.3.1 研究目的和意义
        1.3.2 研究内容与技术路线
第2章有色金属精矿汞浓度数据库的建立
    2.1 精矿的采样及分析方法
        2.1.1 精矿采样点的分布
        2.1.2 精矿样品的采集和制备
        2.1.3 精矿样品的分析方法
        2.1.4 质量保证与质量控制
    2.2 国产精矿的汞浓度分析
        2.2.1 国产精矿样品的汞浓度分布特征
        2.2.2 不同省份生产精矿汞浓度
    2.3 进口精矿的汞浓度分析
    2.4 冶炼厂消耗精矿的汞浓度分析
        2.4.1 精矿进口与跨省传输
        2.4.2 消耗精矿的汞浓度分析
    2.5 小结
第3章有色金属冶炼过程的汞排放特征
    3.1 测试冶炼厂的选取
    3.2 现场测试的方法
        3.2.1 现场测试点位的确定
        3.2.2 采样和分析方法
        3.2.3 质量保证和质量控制
    3.3 测试冶炼厂汞的输入
        3.3.1 不同原料汞浓度分析
        3.3.2 不同原料汞的输入比例分析
    3.4 冶炼过程汞的行为
        3.4.1 冶炼过程汞的释放
        3.4.2 大气污染控制设备的脱汞效率分析
        3.4.3 汞在污染控制设备中的形态转化
        3.4.4 锌冶炼浸出/电解过程汞的行为
    3.5 冶炼过程汞的输出
        3.5.1 大气汞浓度及形态分析
        3.5.2 冶炼过程大气汞的形态分布
        3.5.3 冶炼副产物的汞浓度
        3.5.4 冶炼过程汞的去向
    3.6 小结
第4章冶炼副产物利用过程的汞排放特征
    4.1 污酸的处理与汞的排放
        4.1.1 污酸的处理工艺
        4.1.2 污酸处理过程对汞的脱除效果
        4.1.3 污酸处理的汞排放特征
    4.2 硫酸的利用与汞的排放
        4.2.1 硫酸的利用方式
        4.2.2 硫酸利用过程的汞排放
    4.3 锌冶炼渣的利用与汞的排放
        4.3.1 浸出渣的处理工艺
        4.3.2 浸出渣处理过程对汞的脱除
        4.3.3 浸出渣处理过程汞的排放特征
        4.3.4 金属渣利用过程汞的排放特征
    4.4 铅、铜冶炼渣的利用与汞的排放
    4.5 冶炼副产物利用过程的汞排放特征
    4.6 小结
第5章中国有色金属冶炼行业汞排放清单
    5.1 有色金属冶炼行业概率排放模型的建立
        5.1.1 汞的概率输入模型
        5.1.2 冶炼过程的概率排放模型
        5.1.3 冶炼副产物利用过程的概率排放模型
    5.2 模型主要参数输入
        5.2.1 精矿消耗量
        5.2.2 污染控制设备使用比例
        5.2.3 焙烧/熔炼烟气污染控制设备组合的脱汞效率
        5.2.4 汞形态分配因子
    5.3 模型计算结果
        5.3.1 有色金属冶炼行业汞的输入
        5.3.2 有色金属冶炼行业汞的输出
        5.3.3 有色金属冶炼行业大气汞排放
        5.3.4 清单不确定度计算
    5.4 与其他清单结果对比
    5.5 小结
第6章中国有色金属冶炼行业汞减排潜力分析
    6.1 情景设计
        6.1.1 精矿消耗量发展情景
        6.1.2 污染控制情景
    6.2 汞减排潜力分析
        6.2.1 有色金属冶炼行业汞排放趋势
        6.2.2 汞减排效果分析
    6.3 有色金属冶炼行业汞污染控制对策建议
        6.3.1 有色金属冶炼行业汞减排目标
        6.3.2 有色金属冶炼行业汞污染控制实施路径
    6.4 小结
第7章结论与建议
    7.1 结论
    7.2 建议
参考文献
致谢
附录A 排放清单计算的其他参数
附录B 精矿传输矩阵
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

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