我国有色金属冶炼烟气汞排放特征及现状

　　我国的有色重金属矿石大多数是硫化矿，伴生较多的汞。以锌精矿为例，据调查，我国陕甘地区锌精矿含汞量在每吨33.07~499.91克，这是造成西北地区锌冶炼烟气汞含量高的直接原因。有色金属冶炼烟气汞排放作为我国大气汞污染的主要来源之一，在近五年才被高度重视，而且国内目前对该行业汞排放控制技术的研究尚不成熟。早期的研究者根据Nriagu等的排放清单估计了有色金属冶炼中汞的排放量，但对发展中国家的有色金属冶炼行业汞排放的评估数据大多集中在2003年以前。我国有色金属冶炼行业具有规模不大、企业众多、工艺复杂、布局较为分散、原料成分差异大、重金属污染物的排放环节多、污染物形态不同、对环境污染程度不同等特点，对于目前的排放情况存在很大的不确定性。

　　有色金属冶炼烟气汞排放主要集中在铅、锌、铜的冶炼过程。根据Wu等的研究，在1995~2003年期间，我国有色金属冶炼烟气汞排放量以平均每年4.2%的速度增长，在2003年排放量为320吨，其中锌冶炼、铅冶炼和铜冶炼烟气汞排放量分别占58.6%、22.1%和5.5%。Feng等利用物料衡算法研究了土法炼锌大气汞排放因子，结果显示利用氧化矿土法炼锌的汞排放因子平均为79g（Hg）/t（Zn），用硫化矿土法炼锌的汞排放因子平均为155g（Hg）/t（Zn），都远大于文献中所沿用的发展中国家锌冶炼汞排放因子25g（Hg）/t（Zn）。李广辉等对具有较完善的汞回收设备的大型湿法炼锌厂和没有汞回收设备的炼锌厂进行对比，大气汞排放因子相差较大，分别平均为5.7g（Hg）/t（Zn）和34～122g（Hg）/t（Zn）。蒋靖坤研究报道中国锌冶炼汞的大气排放因子平均为83.4g（Hg）/t（Zn）。Lj等估算了各种炼锌工艺中汞排放因子，无静电除汞的湿法炼锌工艺大气汞排放因子是（31~22）g（Hg）/t（Zn），有静电除汞的湿法炼锌工艺大气汞排放因子是（5.7±4.0）g（Hg）/t（Zn），竖罐炼锌工艺汞排放因子是(34~71)g（Hg）/t（Zn），鼓风炉熔炼工艺排放因子是（122~122）g（Hg）/t（Zn），土法炼锌工艺排放因子是（75~115）g（Hg）/t（Zn）。Zhang等核算的汞排放因子在0.09～2.98g（汞）/t（产品），分析其低排放因子与企业烟气净化工艺有关，而且两转两吸制酸工艺对使汞的去除率达99%。

　　2015年，我国十种有色金属总产量5089.93万吨，同比增长5.82%。随着我国经济发展加快，有色金属产品需求量也将逐年增长。我国的有色金属冶炼产能的急剧扩张与粗放型的经营发展，大量消耗矿产资源和环境污染加剧等问题凸显。目前国内外对燃煤电厂大气汞污染问题非常重视，有色金属冶炼行业对大气汞污染问题的贡献也将日益凸显，加强对有色冶炼烟气汞排放控制技术研究迫在眉睫。

　　随着我国对环保要求的增强，汞的排放标准也将越来越严格。国家环境保护“十二五”规划明确要求加强有色金属冶炼业等典型行业的重金属污染防治。2010年实施的《铅、锌工业污染物排放标准》中规定烟气汞排放标准为0.05mg/m；《铜、镍、钻工业污染物排放标准》中规定烟气汞排放标准为0.012mg/m。因此，加强针对有色金属冶炼烟气汞排放的经济高效控制技术的研究显得尤为迫切。

　　通过以上有色金属冶炼行业烟气汞去除技术的调研对比发现，现有技术基本都是上世纪开发的，且各种除汞方法均有利弊。冷凝法投资最少，但其除汞效率偏低，一般只为烟气预除汞方法。过滤法、吸附法除汞效率较高，但是吸附剂的吸附容量一般较低，且吸附剂易中毒，因此一般仅适合处理含汞量较低的烟气。吸收法以氯化汞吸收法最有代表性，虽然该工艺已经在有色金属冶炼行业得到了比较多的应用，然而，同样存在一些问题：（1）该工艺要求吸收塔入口的烟气汞浓度不能太高，否则吸收效率会有较明显的下降；（2）吸收液中所用氯化汞同样是剧毒品，使用量较大，存在较大的环境风险；（3）该工艺受到SO的影响较大，出口汞浓度无法满足我国最新的烟气汞排放标准要求。从另一方面来看，汞虽然是污染物，同时它也是一种稀有资源。笔者认为，针对有色金属冶炼行业烟气中汞浓度较高的特点，改良后氯化汞吸收技术和碘循环吸收技术结合了吸收和回收的特点，将有较大的应用前景。而相关的研究重点将围绕在开发更加高效安全的吸收剂，寻求更高效的回收技术，实现汞的资源化利用；同时对整体工艺进行集成和优化。