冶金与环境保护(共12页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上冶金与环境保护班级：冶金2班学号：姓名：任云强冶金与环境保护 任云强环境是人类生存和发展的基本前提，为人类的生存和发展提供了必须的资源和条件。随着社会经济的发展，环境问题已经成为了一个不可回避的重要问题。环境保护、减轻环境污染、修复生态环境已经成为各国政府的一项重要任务。保护环境是我国的一项基本国策，解决环境问题，促进经济、社会与环境的协调发展和实施可持续发展战略，是政府面临的重要而艰巨的任务。冶金工业是一个以开发金属矿产资源、生产各类金属产品原料工业，与国计民生息息相关。冶金企业在生产过程中，需要处理大量的物料，这些物料在整个流程中具有不同的物理、化学状态，在冶炼提取主金属的同时，产生大量的“三废”（废水、废气、废渣）。这些废水、废气、废渣的排放将会造成严重的环境污染，如何将这些污染物实现减量化、资源化、无害化是当前冶金工作者的主要任务之一。冶金工业会造成对大气的污染。大气污染通常是指由于人类的活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。凡是能使空气质量变差的物质都是大气污染物。大气污染物目前已知的约有100多种。有自然因素（如森林火灾、火山爆发等）和人为因素（如工业废气、生活燃煤、汽车尾气等）两种，并且以后者为主要因素，尤其是工业生产和交通运输所造成的。主要过程由污染源排放、大气传播、人与物受害这三个环节所构成。影响大气污染范围和强度的因素有污染物的性质（物理的和化学的），污染源的性质（源强、源高、源内温度、排气速率等），气象条件（风向、风速、温度层结等），地表性质（地形起伏、粗糙度、地面覆盖物等）。防治方法很多，根本途径是改革生产工艺，综合利用，将污染物消灭在生产过程之中；另外，全面规划，合理布局，减少居民稠密区的污染；在高污染区，限制交通流量；选择合适厂址，设计恰当烟囱高度，减少地面污染 ；在最不利气象条件下，采取措施，控制污染物的排放量。中国已制订中华人民共和国环境保护法（试行），并制订国家和平共地区的“废气排放标准”，以减轻大气污染，保护人民健康。按其存在状态可分为两大类。一种是气溶胶状态污染物，另一种是气体状态污染物。气溶胶状态污染物主要有粉尘、烟液滴、雾、降尘、飘尘、悬浮物等。气体状态污染物主要有以二氧化硫为主的硫氧化合物，以二氧化氮为主的氮氧化合物，以二氧化碳为主的碳氧化合物以及碳、氢结合的碳氢化合物。大气中不仅含无机污染物，而且含有机污染物。并且随着人类不断开发新的物质，大气污染物的种类和数量也在不断变化着。就连南极和北极的动物也受到了大气污染的影响。大气污染后，由于污染物质的来源、性质、浓度和持续时间的不同，污染地区的气象条件、地理环境等因素的差别，甚至人的年龄、健康状况的不同，对人均会产生不同的危害。大气污染对人体的影响，首先是感觉上不舒服，随后生理上出现可逆性反应，再进一步就出现急性危害症状。大气污染对人的危害大致可分为急性中毒、慢性中毒、致癌三种。在冶金过程中，一般都产生烟气和烟尘。冶炼烟气的性质与冶炼工艺过程、设备及其操作条件有关，冶炼烟气的特点是烟气温度高，含尘量大，波动范围大，有些烟气还具有很高的湿度，并含有腐蚀性的气体（SO2、SO3 ）和有毒有害气体。冶炼过程中形成烟尘的主要原因有两类：（1） 机械作用。冶金炉料的细微颗粒被流动的烟气带走而形成烟气，如在矿石、熔剂的破碎、筛分，粉煤的制备、输送和精矿的干燥、焙烧等过程中产生烟尘。此类烟尘的粒径一般大于10um，其成分与原料相近，易于被普通除尘器所收集。（2） 挥发作用。某些金属常以元素或化合物状态挥发逸出，遇冷而形成细微烟尘。此类烟尘的颗粒很细，其成分与物料发生化学变化时所生成的物质组成相同，仅能在滤袋除尘器、电除尘器或某些湿式除尘器中收集。如在矿物的熔炼、冰铜的吹炼、炉渣的烟化、金属的精炼等过程中产生的凝结性烟尘。 根据烟气、烟尘的特性选择不同的除尘设备。一般冶金厂常采用的净化烟气的除尘设备，根据除尘设备工作原理不同可分为机械除尘、湿式除尘、过滤除尘、点除尘等。 A 机械除尘 机械除尘是利用机械力（重力、离心力、惯性力）将悬浮物从气流中分离出来，主要设备有沉降室、旋风除尘器等。这种除尘设备结构简单，气流阻力和功率消耗小，基建投资、维修费用都比较省，适于处理含尘浓度高及悬浮颗粒度较大的含尘气体。缺点是除尘效率不高，出不掉细微粒子。(1) 重力沉降室。重力沉降室主要是利用含尘气流通过横断面比管道大得多的空间时，流速降低，尘粒在自身重力作用下自然沉降，落入灰斗。(2) 惯性力除尘。惯性力除尘器是使含尘气流方向急剧变化或与挡板、百叶等障碍物碰撞时，利用尘粒自身惯性力从含尘气流中分离尘粒的设备。(3) 旋风除尘器。旋风除尘器是使寒尘气流旋转而产生离心力，利用气流的离心力将尘粒从含尘气流中分离出来的除尘设备。B 过滤式除尘器（1）袋式除尘器。净化气体时，使含尘气体通过一多孔织物，气体分子可以通过纤维间隙，悬浮的烟尘则通不过去而被截留下来。（2）颗粒除尘器。颗粒除尘器是一种用石英砂、河沙、焦炭、金属屑、陶粒、玻璃球等颗粒状物料构成过滤层的除尘器，能耐高温，不燃不爆，耐磨损。且滤料来源广，价格低，使用时间长，除尘效率高，捕集灰尘种类多，出尘效率受气温、气量、灰尘波动的影响小。C 静电除尘 静电除尘器基本上由两个部分组成，一部分为电器设备，将外线路所供给的交流电（380V）转变为高压直流电（4500090000V），以供给积尘室的电晕电极。另一部分为积尘室，由于电晕电极的放电，形成电场，将气体电离，使烟尘荷电，从而在电场作用下将烟尘捕集起来。冶金也会导致水污染。由有害化学物质（harmful chemical）造成水的使用价值降低或丧失，污染环境。污水中的酸、碱、氧化剂，以及铜、镉、汞、砷等化合物，苯、酚、二氯乙烷、乙二醇等有机毒物，会毒死水生生物，影响饮用水源、风景区景观。污水中的有机物被微生物分解时消耗水中的溶解氧，影响鱼类等水生生物的生命，水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、硫醇等难闻气体，使水质进一步恶化。还会因石油漂浮水面，影响水生生物的生命，引起火灾。日趋加剧的水污染，已对人类的生存安全构成重大威胁，成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大障碍。据世界权威机构调查，在发展中国家，各类疾病有80%是因为饮用了不卫生的水而传播的，每年因饮用不卫生水至少造成全球2000万人死亡，因此，水污染被称作"世界头号杀手"。影响工业生产、增大设备腐蚀、影响产品质量，甚至使生产不能进行下去。水的污染，又影响人民生活，破坏生态，直接危害人的健康，损害很大。(1)危害人的健康水污染后，通过饮水或，污染物进入人体，使人急性或慢性中毒。砷、铬、铵类、b等，还可诱发。被、或其它致病菌污染的水，会引起多种传染病和寄生虫病。的水，对人的健康均有危害。被污染的水、食物，人饮食后，会造成肾、骨骼病变，摄入20毫克，就会造成死亡。铅造成的中毒，引起贫血，神经错乱。有很大毒性，引起皮肤溃疡，还有致癌作用。饮用含的水，会发生急性或慢性中毒。砷使许多受到抑制或失去活性，造成机体代谢障碍，皮肤角质化，引发皮肤癌。农药会造成神经中毒，农药会在脂肪中蓄积，对人和动物的、免疫功能、生殖机能均造成危害。多数具有致癌作用。氰化物也是物质，进入血液后，与细胞的色素氧化酶结合，使呼吸中断，造成呼吸衰竭窒息死亡。我们知道，世界上80%的疾病与水有关。伤寒、霍乱、胃肠炎、痢疾、传染性肝类是人类五大疾病，均由水的不洁引起。(2)对工农业生产的危害水质污染后，工业用水必须投入更多的处理费用，造成资源、的浪费，用水要求更为严格，水质不合格，会使生产停顿。这也是效益不高，质量不好的因素。农业使用污水，使减产，品质降低，甚至使人畜受害，大片农田遭受污染，降低土壤质量。的后果也十分严重，如，造成和死亡。(3)水的富营养化的危害在正常情况下，氧在水中有一定溶解度。溶解氧不仅是得以生存的条件，而且氧参加水中的各种氧化-还原反应，促进污染物转化，是天然水体具有自净能力的重要原因。含有大量氮、磷、钾的生活污水的排放，大量有机物在水中降解放出营养元素，促进水中藻类丛生，植物疯长，使水体通气不良，溶解氧下降，甚至出现无氧层。以致使水生植物大量死亡，水面发黑，水体发臭形成“死湖”、“死河”、“”，进而变成沼泽。这种现象称为水的富营养化。富营养化的水臭味大、颜色深、细菌多，这种水的水质差，不能直接利用，水中断。冶金废水的主要特点是水量大、种类多、水质复杂多变。按废水来源和特点分类，主要有冷却水、酸洗废水、洗涤废水(除尘、煤气或烟气)、冲渣废水、炼焦废水以及由生产中凝结、分离或溢出的废水等。冶金废水治理发展的趋向是：(1)发展和采用不用水或少用水及无污染或少污染的新工艺、新技术，如用干法熄焦，炼焦煤预热，直接从焦炉煤气脱硫脱氰等；(2)发展综合利用技术，如从废水废气中回收有用物质和热能，减少物料燃料流失，(3)根据不同水质要求，综合平衡，串流使用，同时改进水质稳定措施，不断提高水的循环利用率；(4)发展适合冶金废水特点的新的处理工艺和技术，如用磁法处理钢铁废水具有效率高，占地少，操作管理方便等优点。工业废水处理 活性炭可分为粉末状和颗粒状，是一种经特殊处理的炭，具有无数细J,?L隙，表面积巨大，每克活性炭的表面积为500l 500 m 。粉末状的活性炭吸附能力强，制备容易，价格较低，但再生困难，一般不能重复使用；颗粒状的活性炭价格较贵，但可再生后重复使用，并且使用时的劳动条件较好，操作管理方便。因此，水处理中较多采用颗粒状活性炭3。工业废水处理中，活性炭主要应用在以下几个方面。1、处理含氰废水在工业生产中，金银的湿法提取、化学纤维的生产、炼焦、合成氨、电镀、煤气生产等行业均要使用氰化物或副产氰化物，生产过程中必然要排放一定数量的含氰废水。活性炭用于净化废水已有相当长的历史，应用于含氰废水处理的文献报道也越来越多。2、处理含甲醇废水活性炭可以吸附甲醇，但吸附能力不强，只适宜于处理甲醇含量低的废水。工程运行结果表明，活性炭用于处理低甲醇含量的废水，可将混合液的COD从40 mgL降至12 mgL以下，对甲醇的去除率可达9316% 100% ，处理后可满足回用锅炉脱盐水系统进水的水质要求 。3、处理含酚废水含酚废水广泛来源于石油化工厂、树脂厂、焦化厂和炼油化工厂。实验证明：活性炭对苯酚的吸附性能好，但温度升高不利于吸附，会使吸附容量减小，但升高温度可使达到吸附平衡的时间缩短。活性炭用于处理含酚废水时，其用量和吸附时间存在最佳值，在酸性和中性条件下，去除率变化不大，但强碱性条件下，苯酚去除率急剧下降，碱性越强，吸附效果越差。4、处理含汞废水 活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能，但吸附能力有限，只适宜于处理汞含量低的废水，如果是处理汞含量较高的废水，可先用化学沉淀法处理(处理后含汞约1 mgL，高时可达23mgL)，然后再用活性炭作进一步处理。5、处理含铬废水铬是电镀中用量较大的一种金属原料，废水中，六价铬随pH的不同分别以不同的形式存在。因此，利用活性炭处理含铬废水的过程是活性炭对溶液中Cr()的物理吸附、化学吸附、化学还原等综合作用的结果。活性炭处理含铬废水，吸附性能稳定，处理效率高，操作费用低，经济效益明显引。随着科学技术的进步和废水处理的特殊要求，活性炭的研究已从本身的孑L结构和比表面积逐步发展到研究表面官能团对活性炭吸附性能的影响。人们发现，活性炭不仅有吸附特性，而且还表现出了催化特性，由此而发展起来的催化氧化法现在也日益受到重视，其研究也在不断深入。高浓度的有机废水对我国宝贵的水资源造了巨大破坏，然而现有的生物处理方法对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难，而高级氧化法(Advanced Oxidation Process，简称AOPs)可将其直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，同时还在环境类激素等微量有害化学物质的处理方面具有很大的优势，能够使绝大部分有机物完全矿化或分解，具有很好的应用前景。常见的高级氧化技术主要包括空气湿式氧化法、催化湿式氧化法、临界水氧化法、光化学氧化法等。1、湿式空气氧化法湿式空气氧化法是以空气为氧化剂，将水中的溶解性物质(包括无机物和有机物)通过氧化反应转化为无害的新物质，或者转化为容易从水中分离排除的形态(气体或固体)，从而达到处理的目的。通常情况下氧气在水中的溶解度非常低1 atm、20时氧气在水中溶解度约9 mgL左右)，因而在常温常压下，这种氧化反应速度很慢，尤其是高浓度的污染物，利用空气中的氧气进行的氧化反应就更慢，需要借助各种辅助手段促进反应的进行(通常需要借助高温、高压和催化剂的作用)。一般来说，在200300、100200atm条件下，氧气在水中的溶解度会增大，几乎所有污染物都能被氧化成二氧化碳和水。湿式空气氧化法的关键在于产生足够的自由基供给氧化反应。虽然该法可以降解几乎所有的有机物，但由于反应条件苛刻，对设备的要求很高(要耐高温高压)，燃料消耗大，因而不适合大水量废水的处理。2、催化湿式氧化法催化湿式氧化法(Catalytic Wet OxidationProcess，CWOP)是一种工业废水的高级处理方法(属于物理化学方法)。它是依据废水中的有机物在高温高压下进行催化燃烧的原理来净化处理高浓度有机废水的，其最显著的特点是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应，反应中生成的有机自由基可以继续参加OH的链式反应，或者通过生成有机过氧化物自由基后进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO和H0，从而达到氧化分解有机物的目的。近年来，膜技术发展迅速，在电力、冶金、石油石化、医药、食品、市政工程、污水回用及海水淡化等领域得到了较为广泛的应用，各类工程对膜技术及其装备的需求量更是急速增加。目前已经熟和不断研发出来的微滤、超滤、反渗透、纳滤、渗析、电渗析、气体分离、渗透汽化、无机膜等技术正在广泛用于石油、化工、环保、能源、电子等行业中，并产生了明显的经济和社会效益，将对21世纪的工业技术改造起着重要的战略作用。同时，国家和政府相关部门的高度支持和重视也给膜行业的发展带来了前所未有的机遇 。微滤的分离目的是溶液脱粒子和气体脱粒子，截留粒径为00210 m的粒子，是所有膜过程中应用最普遍且总销售额最大的一项技术，主要用于制药行业的过滤除菌和高纯水的制备。超滤(包括纳滤)的分离目的是溶液脱大分子、大分子溶液脱小分子、大分子分级，截留粒径为1020 nm的粒子。超滤技术可用于回收电泳涂漆废水中的涂料，现已广泛用于世界各地的电泳涂漆自动化流水线上。日本等国一些造纸厂的工业废液也已采用超滤技术进行处理。在采矿及冶金工业中，超滤技术的应用正日益受到重视，采用该技术处理酸性矿物排出液，其渗透液可环使用，浓缩液可回收有用物质。同时，电子工业集成电路生产和医药工业用水过程也已开始广泛应用超滤技术。纳滤是在反渗透基础上发展起来的新型分离技术，在废水处理方面，用纳滤膜对木材制浆碱萃取阶段所形成的废液进行脱色，脱色率可达98%以上。还可用纳滤膜从酸性溶液中分离金属硫酸盐和硝酸盐，其中对硫酸镍的截留率可达95%。反渗透分离的目的是溶剂脱溶质、含小分子溶质溶液的浓缩，截留粒径为011 nm的小分子溶质。反渗透技术已成为海水和苦咸水淡化、纯水和超纯水制备及物料预浓缩的最经济手段，而且随着性能优良的反渗透膜及膜组件的工业化，反渗透技术的应用范围已从最初的脱盐放到电子、化工、医药、食品、饮料、冶金和环保等领域。现正在开发反渗透技术在化工和石油化工中的应用，如：工艺用水的生产和再利用；废液处理；水、有机液体的分离；电镀漂洗水再利用和金属回收等。食品工业正用反渗透技术开发奶品加工、糖液浓缩、果汁和乳品加工、废水处理、低度酒和啤酒的生产。电渗析技术目前已发展成为一个大规模的化工单元过程，广泛用于苦咸水脱盐，是电渗析技术应用最早且至今仍最大的应用领域，前景极好。锅炉及工业过程用初级纯水的制备是电渗析技术应用的第二大领域。近年来，我国废水、污水排放量以每年18×10。kt的速度增长，全国工业废水和生活污水每天的排放量近164×10 kt，其中约80%未经处理而直接排人水域。因而，我国环保水处理方面对膜应用的需求量将很大，这一领域将成为水处理工业增长潜力最大的领域。含酚废水含酚废水主要来自焦化厂、煤气厂、石油化工厂、绝缘材料厂等工业部门以及石油裂解制乙烯、合成苯酚、聚酰胺纤维、合成染料、有机农药和酚醛树脂生产过程。含酚废水中主要含有酚基化合物，如苯酚、甲酚、二甲酚和硝基甲酚等。酚基化合物是一种原生质毒物，可使蛋白质凝固。水中酚的质量浓度达到01一02mg/L时，鱼肉即有异味，不能食用；质量浓度增加到1mg/L，会影响鱼类产卵，含酚510mg/L，鱼类就会大量死亡。饮用水中含酚能影响人体健康，即使水中含酚质量浓度只有0.002mgL，用氯消毒也会产生氯酚恶臭。通常将质量浓度为1000mg/L的含酚废水称为高浓度含酚废水，这种废水须回收酚后，再进行处理。质量浓度小于1000mg/L的含酚废水，称为低浓度含酚废水。通常将这类废水循环使用，将酚浓缩回收后处理。回收酚的方法有溶剂萃取法、蒸汽吹脱法、吸附法、封闭循环法等。含酚质量浓度在300mg/L以下的废水可用生物氧化、化学氧化、物理化学氧化等方法进行处理后排放或回收。含汞废水含汞废水主要来源于有色金属冶炼厂、化工厂、农药厂、造纸厂、染料厂及热工仪器仪表厂等。从废水中去除无机汞的方法有硫化物沉淀法、化学凝聚法、活性炭吸附怯、金属还原法、离子交换法和微生物法等。一般偏碱性含汞废水通常采用化学凝聚法或硫化物沉淀法处理。偏酸性的含汞废水可用金属还原法处理。低浓度的含汞废水可用活性炭吸附法、化学凝聚法或活性污泥法处理，有机汞废水较难处理，通常先将有机汞氧化为无机汞，而后进行处理。各种汞化合物的毒性差别很大。元素汞基本无毒；无机汞中的升汞是剧毒物质，有机汞中的苯基汞分解较快，毒性不大；甲基汞进入人体很容易被吸收，不易降解，排泄很慢，特别是容易在脑中积累。毒性最大，如水俣病就是由甲基汞中毒造成的。冶金工业也会造成其他的污染，总之，冶金工业与环境有密不可分的关系,做好冶金工业的污染处理是环境保护的基础和前提。参考书目：冶金环境保护。专心-专注-专业