冶金工业及其污染源.ppt

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1、第三章 冶金工业及其污染源,3.1 冶金工艺概述3.2 冶金工业废气3.3 冶金工业废水3.4 冶金固体废物,3.1冶金工艺概述3.1.1金属及其分类铁金属和非铁金属前者系指铁及其合金；后者则指除了铁及其合金以外的金属元素。黑色金属和有色金属有色金属则是指除铁、铬、锰三种金属以外的所有金属。有色金属可分为有色金属纯金属和有色金属合金。有色金属纯金属分为重金属、轻金属、贵金属、半金属和稀有金属五类；有色金属合金分为重有色金属合金、轻有色金属合金、贵金属合金、稀有金属合金等；按合金用途则可分：变形（压力加工用合金）、铸造合金、轴承合金、印刷合金、硬质合金、焊料、中间合金、金属粉末等。有色金属材按化

2、学成分分类：铜和铜合金材、铝和铝合金材、铅和铅合金材、镍和镍合金材、钛和钛合金材、镁和镁合金材。按形状分类可分为：板、条、带、箔、管、棒、线、型等品种。,(1)有色轻金属：指密度小于4.5g/cm3的有色金属，有铝、镁、钙等及其合金；(2)有色重金属：指密度大于4.5g/cm3的有色金属、有铜、镍、铅、锌、锡、锑、钴、铋、镉、汞等及其合金；(3)贵金属：指矿源少、开采和提取比较困难、价格比一般金属贵的金属，如金、银和铂族元素及其合金；(4)半金属：指物理化学性质介于金属与非金属之间的硅、硒、碲、砷、硼等，也有人将硼、碳、砹、钋划入半金属，所有半金属元素都呈现金属光泽；(5)稀有金属：指在自然界

3、中含量很少、分布稀散或难以提取的金属，稀有金属又分为钛、铍、锂、铷、铯等稀有轻金属；钨、钼、铌、钽、锆、钒等稀有高熔点金属；镓、铟、铊、锗等稀有分散金属；钪、钇和镧系元素等稀土金属；镭、锕系元素等稀有放散性元素。,3.1.2冶金及冶金方法 从矿石中提取金属及金属化合物的生产过程称为提取冶金(extractive metallurgy)，简称冶金。矿石的主要成分是金属的氧化物及硫化物（少数卤化物）。由于在冶金生产过程中，离不开化学反应，所以又称为化学冶金(chemical metallurgy)。按提取金属工艺过程的不同，区分为火法冶金、湿法冶金及电冶金。电冶金包括电炉冶炼、熔盐电解及水溶液电解

4、。,3.1.3火法冶金工艺火法冶金(pyrometallurgy)是在高温下从冶金原料提取或精炼金属的冶炼工艺，是物理化学原理在高温化学反应中的应用。实现火法冶金过程所需热能，通常是依靠燃料燃烧来供给，也有依靠过程中的化学反应来供给的，比如，硫化矿的氧化焙烧和熔炼就无需由燃料供热；金属热还原、氧气转炉炼钢等过程均为自热进行的过程。火法冶金一般包括三大过程：原料准备；熔炼、吹炼；精炼。其中进行的化学反应则有热分解、还原、氧化、硫化、卤化、蒸馏等。过程中的产物除金属或金属化合物之外，还有炉渣、烟气和烟尘（包括荒煤气）。烟气由高温的粉尘、烟雾及气体组成，通过对烟气处理和烟尘综合利用来回收其中的热量、

5、有价组分以及把对环境有害的气体转化为有用产品。,1原料准备 原料准备一般包括采矿、选矿、原料贮存、配料、混合、干燥、制粒（造球）、制团、焙烧、煅烧、烧结（造块）、焦化等工序。有些火法工艺并不要求制粒（制团）或焙烧，精矿可以直接冶炼。焦化虽然是化工过程，但它是钢铁冶金的重要组成部分。2熔炼 熔炼是指炉料在高温熔炼炉内发生一定的物理、化学变化，产出粗金属或金属富集物和炉渣的冶金过程。熔炼可以分为还原熔炼和氧化熔炼。3精炼 精炼是粗金属去除杂质的提纯过程。对于高熔点金属，精炼还具有致密化作用。精炼分化学精炼和物理精炼两大类。,3.1.4 湿法冶金工艺湿法冶金(hydro-metallurgy)是利用

6、浸出剂将矿石、精矿、焙砂及其他物料中有价金属组分溶解在溶液中或以新的固相析出，进行金属分离、富集和提取的冶金工艺，它是水溶液化学及电化学原理的应用。由于这种冶金过程大都是在水溶液中进行，故称湿法冶金。湿法冶金温度不高，一般低于100，现代湿法冶金中的高温高压过程，温度也不过200左右，极个别情况温度可达300。随着矿石品位的下降和对环境保护要求的日益严格，湿法冶金在有色金属生产中的作用越来越大。湿法冶金主要包括浸出、液固分离、溶液净化、溶液中金属提取及废水处理等单元操作过程。,1浸出 浸出是利用溶剂（浸出剂）选择性地从矿石、精矿、焙砂等固体物料中提取某些可溶性组分的湿法冶金单元过程。根据浸出剂

7、的不同可分为酸浸出、碱浸出和盐浸出；根据浸出化学过程分为氧化浸出和还原浸出；根据浸出方式分为堆浸、就地浸、渗滤浸、搅拌浸出、热球磨浸出、管道浸出、流态化浸出；根据浸出过程的压力可分为常压浸出和加压浸出。2固液分离 将浸出液分离成液相和固相的过程，常用的固液分离方法有沉降分离和过滤两种方法，过滤通常又有离心分离和过滤分离。3溶液净化 溶液净化是除去溶液中杂质的湿法冶金过程。工业上常用的有结晶、蒸馏、沉淀、置换、溶剂萃取、离子交换、电渗析和膜分离等净化方法。为获得纯净溶液，往往多种方法综合使用。4从溶液中提取金属 将净化后水溶液中所含的金属离子以金属或其化合物形式析出回收的过程。可分为电解法和化学

8、法两种。电解提取可归入电冶金中进行介绍。,3.1.5电冶金电冶金是利用电能提取金属的冶金工艺。根据电能作用的不同，电冶金分为电热冶金和电化冶金两类。电热冶金是利用电能转变为热能进行冶炼的方法，其物理化学变化本质与火法冶金差别不大，主要区别是冶炼时热能来源不同，故电热冶金也可列入火法冶金。按电能转变为热能的方法即加热的方法不同，分为电弧熔炼、电阻熔炼、感应熔炼、电子束熔炼和等离子熔炼等。电化冶金（电解和电积）是利用电化学反应，使金属从含金属盐类的溶液或熔体中析出。根据电解液不同，电化冶金分为水溶液电解和熔盐电解；根据阳极不同又分为不溶阳极电解和可溶阳极电解。前者又称电解提取，后者又称电解精炼。熔

9、盐电解亦可看做是一种不溶阳极电解精炼。,冶金过程虽可分为火法和湿法，但火法是主要的。因为大多数的金属主要是通过高温冶金反应取得的。即使某些采用湿法的有色金属提取中，也仍然要经过某些火法冶炼过程作为原料的初步处理，如焙烧。这是因为火法冶金生产率高，流程短，设备简单及投资省，但却不利于处理成分结构复杂的复合矿或贫矿。从矿石或精矿中提取金属的生产工艺流程，常常是既有火法过程，又有湿法、电冶金过程，即便是以火法为主的工艺流程，比如，硫化铜精矿的火法冶炼，最后还须有电解精炼过程；而在湿法炼锌中，硫化锌精矿还需要用高温氧化焙烧对原料进行炼前处理。,3.1.6冶金工艺实例 1钢铁冶金工艺,2铜冶金工艺 炼铜

10、以火法熔炼为主，火法炼铜占铜生产量的90%，主要是处理硫化矿。火法炼铜出现最早，工艺成熟，应用普遍，生产规模大，可以综合回收自然资源。缺点是建设投资和生产费用大，能源消耗高，难以处理低品位氧化矿、复杂难选矿等含铜原料。,3镍冶金工艺 地壳中平均含镍0.008%。镍矿床分为硫化矿和氧化矿两大类，硫化矿约占13%，氧化矿约占87%。硫化矿的火法冶炼占硫化矿提镍的86%，其处理方法是预先焙烧和熔炼制取冰镍或铜冰镍，然后吹炼，类似于火法炼铜的工艺。,4铅冶金工艺 铅在地壳中的平均含量为0.0016%，主要有硫化矿和氧化矿，其中硫化矿分布最广。铅矿石一般含铅不高，必须进行选矿富集，得到适合冶炼要求的铅精

11、矿。现代铅的生产方法多为火法，湿法用的较少。,氧气底吹直接炼铅法QSL,5锌冶炼工艺 自然界的主要含锌矿物是硫化矿和氧化矿，硫化矿储量远大于氧化矿，是炼锌的主要矿物原料。硫化锌矿多为共生矿，如铅锌矿、铜锌矿、铜铅锌矿。这些矿石中除含铜、铅、锌外，还含有金、银、镉、铋、砷、锑等有价金属。冶炼厂的炼锌原料主要是硫化锌矿经浮选而得的锌精矿，其次是含铅锌的混合精矿。锌提取冶金分为火法炼锌和湿法炼锌两类。火法炼锌历史较久，工艺成熟，但能耗较高，而且需要价格较贵的冶金焦；而湿法炼锌能耗相对较低，生产易于机械化和自动化，自20世纪70年代以来，湿法炼锌逐渐取代了火法炼锌，生产能力不断扩大。目前，湿法炼锌总产

12、量已占世界锌总产量的80%。,6铝冶金工艺 金属铝生产原料主要是铝土矿。金属铝生产分为两大步骤：一是以铝土矿为原料生产氧化铝，二是将氧化铝进行熔盐电解生产金属铝。国外90%以上的氧化铝生产采用能耗低、污染小的拜耳法工艺生产。因为矿石类型和品位的原因，我国普遍采用烧结法和联合法生产工艺。近几年，我国氧化铝企业经技术改造，普遍采用间接加热管道化溶出、多效降膜蒸发、流态化焙烧、赤泥干法输送及堆存等国际先进技术和设备，总体上说，我国氧化铝厂技术装备水平已经接近世界先进水平。,3.2冶金工业废气3.2.1大气污染 1大气质量标准 目前，我国使用的大气环境质量标准仍然是1996年制定的GB3095-199

13、6标准。一级标准为保护自然生态和人群健康，在长期接触情况下不发生任何危害影响的空气质量要求；二级标准为保护人群健康和城市、乡村的动、植物，在长期和短期接触情况下，不发生伤害的空气质量要求；三级标准为保护人群不发生急、慢性中毒和城市一般动、植物（敏感者除外）正常生长的空气质量要求。共限定了六种污染物的浓度值：SO2、TSP、PM10、NOx、NO2、CO、O3、Pb、BaP、F。,2大气污染的成因 大气污染是指大气中污染物（不定组分）的浓度及持续时间超过大气环境质量标准，达到了有害程度，以致破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件，对人和动物造成危害的现象。大气污染的成因可分为两类：一类来自大自然

14、的地壳运动，为天然污染源，在目前的科学技术条件下，还无法预测也无法防治与控制，但它相对于人类的生产活动所造成的大气污染来说程度较小，污染物的平均浓度较低，在一定时间内由于沉积，氧化，吸收而进入海洋和泥土，因而大气能自然得到净化。另一类是由于人类的生产活动和日常生活过程中人为产生的污染源，往往集中在一个比较小的地理区域内，且往往又是在人口稠密的都市，所产生的大气污染物及其对人类的危害远远超过了自然过程发生的大气污染。,(1)天然污染源 森林火灾：主要污染物为NOx、CO、CO2、烃类、颗粒物等。火山爆发：向大气喷洒出大量气体和颗粒物质，其数量最多的物体是SO2、HCl和HF气体。硫化物来源于熔岩

15、中存在的硫酸盐。地热流：有的地热流释放出的气体中负有硫化物、甲烷、氨气等。油田和天然气：主要是有机硫化物、硫化氢、甲烷等各种烃类化合物。其他：各种类型的植物产生几百种烃类化合物，如陆地和海洋水体中大量生物的腐烂分解产生CO2、NH3、H2S、CH4、HCHO等。,(2)人为污染源燃料燃烧：燃烧过程主要产物为烟气流，由固体、液体和气体物质组成，其主要成分为：空气中未参与燃烧反应的氧和氮，燃烧过程的最终产物CO2，H2O和SO2；不完全燃烧的产物CO，NO和残余燃料；燃烧中的灰分，残渣，燃烧后生成的烟尘；燃烧反应生成的有机碳氢化合物。工农业生产过程。工农业生产是产生工业废气的主要来源。各种生产过程

16、都需要有能量和动力供应，而这些都来自于化学燃料的燃烧。全球范围内燃料的燃烧每年释放出的CO2量估计可高达109t，成为大气中CO2历年上升的主要原因之一。交通运输，城市垃圾焚烧等行业也是造成空气污染的主要原因之一。,3大气的污染物分类(1)气溶胶状态污染物 在大气污染中，气溶胶状态污染物通常指固体粒子、液体粒子或它们在气体介质中的悬浮物。降尘：直径大于10 m的粒子 飘尘：直径小于10m的粒子 浮尘：粒径小于0.1m。云尘：粒径在0.2510 m。粉尘：在工业生产中由于燃料的破碎、筛分、堆放、转运或其他机械处理方面产生直径介于1100 m之间的固体微粒称为粉尘或灰尘。煤燃烧时产生直径大于1m的

17、微粒称为煤尘；直径小于0.1 m的微粒称为煤烟。烟尘：由于燃烧、熔融、蒸发、升华、冷凝等过程所形成的固体或液体悬浮微粒，其粒径大于1m，称为烟尘。烟雾：其原意是空气中的煤烟和自然界的雾相结合的产物。进而，人们把环境中类似于上述产物的现象通称为烟雾。烟气：含有粉尘、烟雾及有害有毒气体成分的废气统称为烟气。,(2)气体状态污染物无机污染物有：,(2)气体状态污染物有机污染物有：,3.2.2 冶金工业废气源 1废气的来源与种类 冶金工业涉及到多种金属和非金属矿产，钢铁厂的烧结、球团、炼焦、炼铁、炼钢、轧钢、锻压、金属制品与铁合金、耐火材料、炭素制品以及动力等生产环节，有色金属冶炼厂的原料准备、烧结、

18、焙烧、制粒制团、熔炼、吹炼、精炼等环节，拥有排放大量烟尘的各种窑炉。冶炼加工过程中，消耗大量的矿石、燃料和其他辅助原料，产生大量的废物，特别是废气，几乎所有的冶金窑炉都会产生废气。每生产1t钢需要消耗67 t原料，其中包括铁矿石、燃料、石灰石、锰矿等，这些原料的80%，即5t左右变为废物。全国钢铁企业每年废气排放量可达12 000亿m3左右。二氧化硫排放量仅次于电力工业，居全国第二位，钢铁工业在各工业部门中是废气污染环境的大户之一。,钢铁及多数有色金属主要是通过火法冶金方法提取的，因此火法冶金是冶金工业废气的主要污染源。火法冶金废气大体可分为三类：第一类是生产工艺过程化学反应中排放的废气，如采

19、矿、选矿、烧结、焙烧、焦化、金属冶炼、化工产品和钢材酸洗过程中产生的烟气（煤气）和有害气体；第二类是燃料在炉、窑中燃烧产生的烟气；第三类是原料、燃料运输、装卸和加工（凿岩、爆破、矿石破碎、筛分）等过程产生的粉尘。,2含二氧化硫烟气对于所排放的SO2控制，已成为人们十分关心的问题。我国是一个以煤为主要能源的国家，2006年原煤产量为23.25亿t，煤炭占商品能源总消费的73%，燃煤造成严重的大气污染。据资料统计，2006年，全国废气中二氧化硫排放量2 588.8万t，比上年增加1.5%。其中，工业二氧化硫排放量为2 234.8万t，占二氧化硫排放总量的86.4%，比上年增加3.1%；生活二氧化硫

20、排放量354.0万t，占二氧化硫排放总量的13.6%，比上年减少7.1%。工业燃料燃烧二氧化硫排放达标率和工业生产工艺二氧化硫排放达标率分别为82.3%和81.0%，分别比上年增加1.4%和10.0%。,有色金属冶炼属SO2烟气污染大户，虽经多年努力，有色金属冶炼SO2的排放强度有所降低，但仍在五大重污染行业中排名第三。由于大多数有色金属矿为硫化矿，所以在有色金属冶炼的焙烧、烧结、熔炼、精炼、钢铁冶炼的烧结、焦化过程等环节中均有含二氧化硫烟气排出。烟气中SO2般用于制酸，所以要求烟气SO2浓度尽可能高。,3含氟和沥青烟气 氟化物的溶解度差别很大，20时，氟化钙的溶解度只有40 mg/L，而氟化

21、钠则达到40 540 mg/L。氟化物较高的溶解度使它广泛存在于土壤，水体和动植物体中，是生物必需的微量元素。当其浓度超过一定临界浓度时，成为生物的有毒污染元素。环境中氟化物的主要来源是钢铁，铝电解，化学化工，玻璃，陶瓷，氟化工等工业和燃煤过程中排放出含氟废物。工业过程排放主要是使用冰晶石（Na3AlF6），萤石(CaF2)，磷矿石3Ca(PO4)2，CaF2和HF的企业排放的。,电解铝企业主要使用冰晶石为电解质，以NaF，CaF2、AlF3为添加剂，在高温电解过程中产生HF气体及含氟粉尘。每生产1t铝要排放15 kgHF气体。某些稀有金属的冶炼过程也有含氟气体的排出。氟和氟化物主要来源于精矿

22、中所含的氟及采用氢氟酸作为反应剂的过程。如包头精矿氯化废气中含氟6.45 kg/m3，稀土精矿用硫酸焙烧时焙烧窑尾气产生的含氟废气达14 g/m3。在钽铌冶炼中氟化氢为主要的污染物。煤中含氟约0.0340.26 mg/m3，煤燃烧时有78%100%的氟排出。,4含铅烟气 铅加热熔化时产生大量铅蒸气，它在空气中可生成铅的氧化物微粒。废气中含有铅蒸气极细小的氧化铅微粒成为铅烟。铅的氧化物包括以氧化二铅、一氧化铅、二氧化铅、三氧化二铅、和四氧化铅。铅精炼废气中的颗粒物则主要是铅熔化所产生的蒸气冷凝形成的铅烟，颗粒微细，对人体危害性较大，而其产生浓度一般不大，在1 000mg/m3以下。,铅烟气产生的

23、主要原因是人类活动所产生的铅烟、铅尘，发生铅污染的原因是：含铅矿石的开采和冶炼，使铅尘铅烟进入空气；燃烧煤和油所产生的飘尘中含铅；铅的二次熔化和加工产生铅烟、铅尘；汽油燃烧时所含的烷基铅排入大气；含铅油漆、涂料在生产和使用中产生烟、尘，油漆脱落使铅进入空气中；铅化合物与铅合金生产中产生含铅烟尘。,5含汞烟气自然界进入大气中的汞主要是由岩石风化和火山爆发等产生的，每年达15万t。人为来源主要是层砂采矿，汞冶炼和使用汞的生产过程，由于设备不严密而漏失的汞分裂成极小的颗粒并渗入地面缝隙或土壤中，且随着温度升高，汞的气化速率急剧增加，从而造成汞蒸气污染。汞精矿电热回转窑焙烧中，蒸馏出的汞蒸气除尘冷凝后

24、排出的冷凝废气含汞约15mg/m3，沸腾炉炼汞烟气量约为420 570 m3/t矿，出炉烟气成分为(%)：Hg 0.024、SO2 0.8、H2O 14、CO2 15、O2 2.1、其余为N2，高炉还原炼汞亦排出含汞烟气，另外在混汞法提金过程中也有汞的挥发与泄漏。根据资料介绍，人为排出汞每年约为5 000 t。,6煤气 煤气主要来源于碳作还原剂的还原熔炼过程（如高炉炼铁，铅、锌、镍氧化焙砂还原）以及炼钢过程。高炉炼铁产出大量含CO、CO2的荒煤气，高炉冶炼每吨生铁可产生1 6003 500 m3煤气，煤气量随着焦比水平和鼓风含氧量的不同而变化。焦化过程则产生焦炉煤气，每吨干精煤可产生焦炉煤气2

25、90 350 m3。煤气中除含有可燃成分外，还含有大量炉尘，需进行煤气除尘。,7氮氧化物烟气 氮氧化物的种类很多，总称，包括NO、N2O、NO3、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等，造成大气污染的主要是NO和NO2。一氧化氮是无色、无臭、不活泼的气体，在标准状况下密度为1.3403 kg/m3；二氧化氮是棕红色、有刺激性臭味的气体，在标准状况下密度为2.05665kg/m3；二氧化氮能溶于水、碱液和二氧化碳中。自然界的雷电、森林和枯草的失火都会产生氮氧化物。人为来源主要由重油、煤、和天然气的燃烧以及空气中的氮被氧化而产生，如热风炉煤气高温燃烧过程会产生氮氧化物。,3.2.3冶金工业废气的危

26、害 1烟粉尘的危害 冶金工业烟尘一般多为极细的微粒，能在空中飘浮较长时间，容易进入人的呼吸系统。由于飘尘几乎不能被上呼吸道表面体液截留并随痰排出，所以很容易直接进入肺部并在肺泡内沉积，因此对人体的危害最大。侵入肺部没有被溶解的沉积物会被细胞所吸收，损伤并破坏细胞，最终侵入肺组织而引起尘肺，如吸入煤灰形成的煤肺，吸入金属粉尘形成的铁肺、铝肺，吸入硅酸盐粉尘形成矽肺等。如果沉积物被溶解，则会侵入血液，并送至全身，造成血液系统中毒。例如妨碍血红蛋白生成的铅烟尘可以引起急性中毒或慢性中毒，其症状是精神迟钝、大脑麻痹、癫痫，甚至死亡。仅钢铁企业内部，每年就要增加“矽肺”患者1 8002 000人，死亡人

27、数每年达数百人，高于同期生产事故死亡人数。,烟粉尘危害程度取决于固体颗粒物的粒径、种类、溶解度以及吸附的有害气体的性质等。烟粉尘颗粒物的毒性随粒径减小而增大。粒径大于10m的颗粒物因其自身的重力作用而易于沉降，被吸入呼吸道的几率减小、对人类健康的不利影响相对较小；粒径小于10 m的烟粉尘颗粒物一般不易重力沉降，可以被吸入呼吸道，对人类健康的不利影响比较大；粒径在2m左右或小于2m的颗粒物，90%100%可以到达肺泡区，对人体健康的不利影响最大。经过布袋除尘器净化后排放的烟粉尘粒径都在10 m以下、2m左右或小于2m颗粒物占相当的比例，从影响人类健康环境毒理学角度考虑也要求对这类污染物严加控制。

28、烟尘还具有很强的吸附力，很多有害气体，如二氧化硫、氟等都能以烟尘微粒为载体被带入人的肺部，沉积于肺泡中或被吸收到血液、淋巴液中，促成急性或慢性病的发生。烟尘最终沉积到植物表面或土壤中，积累一定程度也会造成污染。,2有害气体的危害(1)一氧化碳的危害 一氧化碳为无色、无臭、难溶于水、毒性很大的气体。CO在空气中的体积分数为0.06即有害于人体，0.2时可使人知去知觉，0.4时可致人死亡，也就是所谓煤气中毒。空气中允许的CO浓度为0.02 g/m3。CO与血液中血红蛋白也有较强的亲合力，比氧与血红蛋白的亲和力大200 300倍。由呼吸道吸入并进入血液的CO与血红蛋白结合后，生成碳氧血红蛋白，降低了

29、血液输送氧气的功能。而碳氧血红蛋白的分解速度非常慢，不到氧合血红蛋白的万分之三，这更加剧了血液中的缺氧程度，所以CO中毒会出现各种缺氧的症状。当血液中碳氧血红蛋白占总血红蛋白的百分比浓度浓度为2%5%时，中枢神经受到影响，出现眩晕、头痛等症状，降低人对各种意识（如时间、视觉、亮度等）的运动和分辨能力；浓度超过5%，则影响心肺功能，可能引起心血管痉挛；超过10%会出现昏迷、呼吸困难，甚至导致窒息死亡。,(2)氮氧化物的危害 NO和NO2都是有毒气体，其中NO2比NO的毒性高45倍。NO与血液中血红蛋白的亲合力非常强，生成亚硝基血红蛋白或亚硝基铁血红蛋白，降低血液输氧能力，引起组织缺氧和中枢神经麻

30、痹。一般正常人的NO容许最高体积百分数为2510-6。NO2刺激呼吸系统后会引起急性或慢性中毒，主要表现为对肺的损害，此外还对心、肝、肾及造血组织等均有影响。由于NO2不易溶于水，因而能进入呼吸道深部组织，溶解成亚硝酸或硝酸后产生刺激和腐蚀作用。若发生高浓度NO2的急性中毒，则会迅速产生肺水肿，甚至导致窒息死亡；慢性中毒引发的是慢性支气管炎和肺水肿。,与SO2相似，NO2与气溶胶颗粒物具有协同作用。NO2与SO2和悬浮颗粒物共存时，其对人体的危害远大于NO2单独存在时，而且也大于各自污染物的影响之和。自然环境中的NO2除了与碳氢化物反应形成光化学烟雾外，还能抑制植物的光合作用，使植物发育受阻，

31、生长受到损害，并可能是人体致癌的有关因素。氧化亚氮(N2O)还是温室气体，能引起温室效应。氮氧化物还形成酸性降雨，即酸雨。,(3)二氧化硫的危害 二氧化硫是一种无色不可燃的有毒气体，具有强烈的辛辣、刺激性气味。通常大气对流层中SO2的平均本底体积分数约为0.210-9，当空气中SO2的体积分数达到(15)10-6时，就会对人体健康产生明显危害，鼻腔和呼吸道黏膜都会出现刺激感；若体积分数超过1010-6时，能够引起支气管收缩与声带痉挛，进而还会发生鼻腔出血、呼吸困难等现象，还会诱发支气管炎、肺水肿、肺硬化等疾病，甚至死亡。此外，SO2还可增强致癌物苯并a芘的致癌作用。,SO2(SO3)能形成硫酸

32、雾和硫酸盐，直接危害人体健康和农作物生长，并腐蚀金属器材和建筑物。硫酸雾还形成酸性降雨，即酸雨。通常，在酸雨形成过程中，硫酸占60%70%，硝酸占30%，盐酸占5%，有机酸占2%。NO2和SO2是形成酸雨的大气污染物的主要成分。酸雨的危害极大，主要表现在：酸雨使水生生态系统酸化，浮游植物和动物减少，影响鱼类繁殖、生存。当pH小于5.5时，大部分鱼类难以生存；当pH小于4.5时，水生生物大部分死亡；,酸雨使陆生生态系统酸化，土壤中的营养元素钾、镁、钙、硅等不断流失和有毒元素溶出，抑制了微生物固氮和分解有机质的活动，加速了土壤贫瘠化过程，影响各种绿色植物的生存及产量；酸雨腐蚀建筑材料和金属制品等各

33、种材料，尤其对主要化学成分为CaCO3的大理石所构建的文物古迹，如古代建筑、雕刻、绘画等，由酸雨溶解下来的CaSO4部分侵入颗粒间缝隙，大部分被雨水冲走或以宜于脱落的结壳形式沉积于大理石表面，造成无法挽回的损失；酸雨间接影响和危害人体健康，如饮用由于酸雨的溶侵作用，使地下水中Al、Cu、Gd等金属元素的浓度超出正常值几十、上百倍的水，食用酸性水体中被食物链的富集作用污染的鱼类等，必然对人体健康造成伤害。,(4)氟污染 氟污染，主要来自矿石、萤石和冰晶石。包钢的白云鄂博铁矿，其矿石含氟量高达4%左右，冶炼过程中排出大量氟化氢和尘氟，对当地大气有较大影响。铝电解车间亦排出含氟烟气。氟化氢对人体的危

34、害比SO2大20倍，对植物的危害比SO2大10100倍。氟化氢由废气排放进入大气后，可在环境中积蓄，通过食物影响人体和动物，造成骨骼、牙齿病变、骨质疏松、变形，也影响植物的生长。,(5)二噁英及多环芳烃 二噁英是毒性很强的一类三环芳香族有机化合物。主要是以烟尘形式进入大气，部分沉降到排放源的下风处地表。研究表明，二噁英在环境中有很强的“持久性”，难以被生物降解，可能以数百年的时间存在于环境中。因此存在各种机会被人体所吸收。二噁英微量摄入人身不会立即引起病变，但由于其稳定性极强，一旦摄入不易排出，如长期食用含二噁英的食品，这种有毒成分会蓄积下来逐渐增多，最终对人身造成危害。焦化厂、碳素厂、炼钢厂

35、的焦油砖车间、叠轧薄板厂、焦油加工、沥青加工等生产过程产生的多环芳烃是强烈致癌物质，经常接触煤焦油、沥青和某些焦化溶剂等类物质的人员，患皮肤癌、阴囊癌、喉癌、肺癌的比率相当高。据中华全国总工会劳动保护部提出的报告，有些重点钢厂的焦化厂，在生产过程中大量排放苯并芘，其职工癌症发病率比一般地区高几十倍。,(6)硫化氢的危害 硫化氢是无色、具有浓厚腐蛋气味的有毒气体，易溶于水。空气中H2S的体积分数为0.04时便有害于人体健康，0.1时就可致人死亡，大气中允许的硫化氢浓度为0.01g/m3。H2S的刺激性作用能引起眼结膜炎；如果侵入血液中能与血红蛋白结合，生成硫化血红蛋白而使人缺氧，窒息死亡。(7)

36、二氧化碳 二氧化碳(CO2)虽然没有毒性，但却是温室气体，特别是以焦炭为主要冶金能源和还原剂的钢铁冶金企业每年排出大量CO2，从而造成地球温室效应。(8)汞 汞能引起植物神经功能紊乱，使人易怒、心悸、出汗、出现皮肤花纹症，也容易出现肌肉颤抖、手指颤抖和颜面痉挛。而经过呼吸道吸入的汞蒸气或汞化合物比其他途径进入人体的汞要吸收的快，而且以较高的沉积速率积累于脑神经中，从而对神经系统、呼吸系统和生殖系统产生影响。,3.2.4 冶金工业废气排放标准1钢铁工业大气污染排放标准 2006年5月至2007年9月期间，国家有关部门对钢铁工业污染物排放标准初稿、征求意见稿第一稿、征求意见稿第二稿进行了审查、修改

37、、补充和完善，最终形成钢铁工业污染物排放标准（征求意见稿第三稿）并报国家环保总局科技标准司标准处。新标准包括采选矿、烧结（球团）、炼铁、炼钢、轧钢、铁合金大气污染物排放标准和水污染物排放标准。新标准从2008年7月1日起开始实施。新标准出台后将取代已实行十几年的旧标准，并且和国际接轨。现有企业自2008年7月1日实施之日起执行标准中现有企业排放限值，自2010年7月1日起执行新建企业排放限值。新建企业自标准实施之日起执行标准中新建企业排放限值。,2有色金属工业大气污染物排放标准 2003年至2007年期间，有关部门和科研院所对有色金属工业污染物排放标准进行了一系列工作，最终形成了新标准，包括铜

38、镍钻工业污染物排放标准、铅、锌工业污染物排放标准、锡、锑、汞工业污染物排放标准、铝工业污染物排放标准、镁钛工业污染物排放标准。新标准从2008年1月1日起实施。现有企业自2008年1月1日执行现有企业标准，2010年1月1日起执行新建企业标准，新建企业则从2008年1月1日执行新建企业标准。,3.3冶金工业废水3.2.1工业废水污染物种类,3.2.2 水质标准 为了表征废水水质，规定了许多水质指标，分为物理性水质指标、化学（生化）性水质指标和水生物水质指标。主要有有毒物质、有机物质、悬浮物、细菌总数、pH、色度、温度等。物理性水质指标包括温度、色度、臭、味、悬浮物，盐量等；化学（生化）性指标包

39、括pH、CODcr、BOD、氨氮、氰化物、氟化物、锌、铬、镉、镍、汞、铅、酚、石油类等；水生物水质指标包括细菌、病毒等，如大肠杆菌。,(1)悬浮物和浊度固体污染物常用悬浮物和浊度两个指标来表示。悬浮物的主要危害：沟渠管道和抽水设备的阻塞、淤积和磨损接纳水体的淤积和土壤孔隙的堵塞水生动物的呼吸困难给水水源的混浊。浊度是对水的光传导性能的一种测量，表征废水中胶体和悬浮物的含量。主要是水体中含有泥沙、有机质胶体、微生物以及无机物质的悬浮物和胶体物，产生的混浊现象，导致水的透明度降低，从而影响感官甚至影响水生生物的活动。,(2)生化指标 生化需氧量(BOD)指由于水中好氧微生物的繁殖或呼吸作用而消耗的

40、溶解氧(DO)量。通常是以20培养5日后1L水中消耗的DO的mg数来表示，亦称5日生化需氧量(BOD5)。BOD值越高，间接说明水体受有机物污染的程度越高。如采用20和20天，测定值常用BOD20表示：BOD20 BOD5。优点能真实地反映生物降解的规律及其耗氧量缺点完成检验所需的时间较长，某些工业废水不能做或者很难做BOD检验。所以有时用另一个指标一化学需氧量(COD)来代替它。,化学需氧量(COD)指用适当的氧化剂处理水样时，以水中被氧化的物质（指所需污染物）所消耗的氧化剂量相对应的氧量(mg/L)来表示，简称COD。COD值越高，则说明水体污染程度越高。一般用重铬酸钾法测定COD。重铬酸

41、钾能氧化直连脂肪族化合物，但不能分解芳香族化合物和吡啶等杂环化合物。,总有机碳量(TOC)总有机碳量表示废水中所含有的全部有机碳数量。测定方法：1、常将有机物氧化，产生二氧化碳和水，然后用滴定法测定被释放出收集在标准苛性钠溶液中的气体。2、利用碳分析仪测定水样中总有机碳，简便快捷。总需氧量(TOD)在900的高温下，以铂为催化剂，使水样汽化燃烧，然后测定气体载体中氧的减少量，作为有机物完全氧化所需要的氧量，称为总需氧量。,(3)pH 世界卫生组织规定的国际饮用水标准中，pH的含量范围是78.5。在渔业水体中，pH一般不应低于6或高于9.2。农业用水允许pH在5.4-9.0之间。,3.3.3冶金

42、工业废水源2006年，全国废水排放总量为536.8亿t，比上年增加2.3%。工业废水排放量240.2亿t，占废水排放总量的4.7%，比上年减少1.1%；城镇生活污水排放量296.6亿t，占废水排放总量的55.3%，比上年增加5.8%。废水中氨氮排放量141.3万t，比上年减少5.7%。其中，工业氨氮排放量42.5万t，占氨氮排放量的30.0%，比上年减少19O%；生活氨氮排放量98.8万t，占氨氮排放量的70.0%，比上年增加1.6%。工业废水排放达标率92.1%，比上年下降0.5个百分点，工业用水重复利用率80.6%，比上年提高4.5个百分点。,工业废水的来源主要集中在3大部门：冶金、化学、

43、电力，6大企业类型：火电厂、钢铁厂、炼油厂、石油化工厂、有色金属厂、造纸厂。冶金工业水污染源是指冶金工业在采矿、选矿、冶炼和烟气制酸生产过程中产生的污水。,采矿污水来自采矿场和废石场，主要是由降水形成。水质水量波动大、呈酸性和采矿结束后仍有产生。选矿污水来自洗矿、除尘、精矿脱水和尾矿沉清等作业。污水量大，主要污染物为悬浮物、多为碱性污水且不含重金属离子（洗矿水除外）、水质水量较为稳定。冶炼污水来自冷却、冲渣、烟气洗涤、湿法收尘、湿法冶炼、金属电解、冲洗地面等作业。其中冲渣水经沉降、冷却水经降温后均可重复使用，且二者的污水量占冶炼污水量的90%以上。其他污水则污染物种类多且含量高，并呈酸性。冶炼

44、污水的水质水量相对较为稳定。,3.3.4 冶金工业废水的危害 1重金属的危害 重金属及其化合物能在鱼类及其他水生物体内以及农作物组织内积累富集。人通过饮水和食物链作用，使重金属物质在体内累积富集而中毒致死。汞、镉、铬、铅、镍、铜、锌、钴、锰、锑、钒 2非金属危害 砷、硒、含氰CN-废水、含氟F-废水、亚硝酸盐 3有机废水、酸碱废水、放射性废水、营养废水危害、热废水危害,汞中毒案例：日本水俣病。自1950年春，相继发生以中枢神经为主的一种怪病，共82人患病，死亡10人，后又在水俣湾附近小渔村中发现一些猫的步态不稳、抽筋麻痹，最后跳入水中，当地人称为“自杀猫”。1953年水俣市又发现一种怪病，开始

45、时病人口齿不清，步履艰难，面部痴呆，进而耳聋眼瞎，全身麻木，最后精神失常，时而酣睡，时而兴奋异常，身体呈弯弓状，高叫而死。1956年出现了大批患者，进行调查发现是水俣市附近新日氮肥公司的乙醛工厂污水中含有甲基汞化合物。,每年排入长江的废水量近百亿吨，占全国第一位。太湖每年承纳3亿t污水，主要污染物是有机物，有富营养化的潜在可能。滇池每年有1.5亿t未经处理的污水排入，其中以工业废水为主，达74%，结果造成草海污染严重。洞庭湖，年废水量达2.5亿t，以化工废水、造纸废水为主。该湖还有重金属污染物沉积在湖泥中。城区湖泊主要问题是富营养化趋势，如杭州西湖、武汉东湖、济南大明湖、南京玄武湖等，都出现C

46、OD、BOD超标，有机污染加重，水质下降等有毒物质的污染，并已超过国家饮用水水质标准，占监测井总数的34.9%。地下水硬度升高和超标是较普遍的现象；硝酸盐污染面积之大、超标之高也是值得注意的问题。,沈阳市某大学水源地1969年建立运行9个月，发现因电镀厂废水污染使铬含量超标31倍。山东省淄博市临淄区新建电厂、水厂等先后打深井148眼，大量超采地下水，导致2 040眼浅井枯竭，直接经济损失人民币1 000万元。据有关资料报道，发展中国家儿童死亡中有接近1/3是由腹泻引起的，饮用水不达标与卫生条件低劣在发展中国家的疾病与死亡原因中占80%。,3.3.5 冶金工业废水排放标准钢铁工业污水排放新标准

47、有色金属工业污水排放新标准。铜镍钴铅锌铝镁钛工业现有企业自2008年7月1日起、锡锑汞及钢铁工业现有企业自2009年1月1日起执行表中规定的现有企业水污染物排放浓度限值；有色金属工业现有企业自2010年1月1日起、有色金属工业新建企业自2008年1月1日起、钢铁工业新建企业自标准实施日起、钢铁工业现有企业自2011年1月1日起执行表中规定的新建企业水污染物排放浓度限值；,3.4 冶金固体废物冶金固体废物是指在冶金生产过程中所排放的暂时没有利用价值而被丢弃的固体废物。按照中华人民共和国固体废物污染环境防治法，固体废物分为城市垃圾、工业固体废物和危险废物三类。2006年我国工业固体废物排放情况如下

48、：工业固体废物产生量（万t）151 541.4 工业固体废物综合利用量（万t）92 601.0 工业固体废物综合利用率(%)59.6 工业固体废物贮存量（万t）22 398.1 工业固体废物处置量（万t）42 883.0 工业固体废物排放量（万t）1 302.1“三废”综合利用产品产值（亿元）1026.8,3.4.1冶金固体废物分类(1)矿业固体废物主要指开采金属矿石时，从主矿上剥离下来的各种围岩，这类废石数量巨大、从工业应用角度看，利用价值不大，多在采矿现场就地堆放。其次是尾矿，尾矿是选矿过程中经过提取精矿后剩余的尾渣，数量也相当大，一般选厂都专门设置尾矿库堆放。有色金属矿精选后的尾矿中还会

49、有Cu、Ni、Zn、Pb等有价金属以及硫、各种有用的氧化物等，可以回收利用。,(2)钢铁冶金工业固体废物主要是炼铁、炼钢冶炼过程中排出的废渣，这些废渣可以统称冶金渣，主要包括高炉渣、钢渣。此外还有在生产过程中产生的烟尘。高炉渣按冶炼生产方法可分为：铸造生铁矿渣、炼钢生铁矿渣、特种生铁矿渣。按化学成分可以分为：碱性矿渣R 1.1，中性矿渣R0.9-1.1，酸性矿渣R0.9。按物理性质及形态可分为：急冷矿渣；粒状矿渣、浮石状或球状矿渣；慢冷矿渣；块状矿渣、粉状矿渣。,钢渣按炼钢方法可分为：转炉钢渣、电炉钢渣和精炼钢渣。电炉渣可分为氧化渣和还原渣。按化学成分可分为：低碱度(1.8)钢渣。按物理形态可

50、分为：水淬粒状钢渣、块状钢渣、粉状钢渣。烟尘高炉每炼1t铁要产出50-100 kg含铁烟尘，转炉每炼1t钢要产生15 20 kg含铁烟尘。用湿法除尘或干法除尘，收集的烟尘统称为尘泥。按生产方法可分为：转炉尘泥和高炉尘泥；这些尘泥中，含铁和碱性氧化物较多，有害杂质少，接近铁矿粉，有很大的利用价值。,(3)有色金属工业固体废物 有色金属工业有害固体废物则是指具有浸出毒性、腐蚀性、放射性和急性毒性四种中的一种或一种以上的固体废物及列入表3-24的固体废物。,有色金属工业固体废物浸出毒性的鉴别，按GB5086-1985有色金属工业固体废物浸出毒性试验方法标准执行。,3.4.2固体废物污染的危害1侵占土