汞污染是當(dāng)前全球最為關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題之一。有色金屬冶煉是人為汞排放的重要來(lái)源,也是《關(guān)于汞的水俁公約》的重點(diǎn)管控源。但是,有色金屬冶煉行業(yè)的汞排放特征尚不清楚,排放清單仍有很大的不確定性。因此,研究有色金屬冶煉行業(yè)的汞排放特征并完善汞排放清單,對(duì)中國(guó)控制汞污染和履行國(guó)際汞公約具有重要意義。本研究在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展精礦的采集和汞濃度分析,結(jié)合文獻(xiàn)數(shù)據(jù)建立了中國(guó)有色金屬精礦的汞濃度數(shù)據(jù)庫(kù)。選擇典型有色金屬冶煉廠開(kāi)展汞排放特征測(cè)試,分析了有色金屬冶煉行業(yè)的汞輸入、煙氣汞形態(tài)轉(zhuǎn)化和向環(huán)境的汞排放特征。在此基礎(chǔ)上,建立了基于原料 過(guò)程的概率排放模型,計(jì)算了中國(guó)有色金屬冶煉行業(yè)的汞排放清單,量化了該行業(yè)的汞減排潛力并提出控制對(duì)策。研究結(jié)果表明,中國(guó)消耗的鋅、鉛和銅精礦汞濃度的最佳估計(jì)值分別為77.5μg/g、31.4μg/g和5.8μg/g。精礦中98.3 99.4%的汞在焙燒/熔煉工段釋放到煙氣。大部分的汞在煙氣污染控制設(shè)備中被脫除。除塵器組合(WHB+CYC+ESP)、煙氣凈化系統(tǒng)(FGS+ESD)、單轉(zhuǎn)單吸制酸系統(tǒng)(APS)、雙轉(zhuǎn)雙吸制酸系統(tǒng)(APD)和濕法煙氣脫硫系統(tǒng)(WFGD)的平均脫汞效率的分別為17.0%、82.5%、55.4%、82.1%和52.0%,其中APD后的汞形態(tài)主要以Hg2+為主。在副產(chǎn)物利用過(guò)程中,污酸中的汞主要富集到處理渣中;硫酸生產(chǎn)化肥的過(guò)程汞主要釋放到磷石膏和磷肥產(chǎn)品中。浸出渣和吹煉渣處理過(guò)程的大氣汞排放量約占渣中汞量的41.6 87.1%,且以Hg0排放為主。2012年,中國(guó)有色金屬冶煉行業(yè)排放到大氣、水體和土壤的汞量分別為158.3 t、45.1 t和12.3 t。大氣汞排放中,Hg2+、Hg0和Hgp的比例分別為36.2%、62.1%和1.7%。以2012年為基準(zhǔn)年,2030年中國(guó)有色金屬冶煉行業(yè)大氣、水體和土壤汞的最大減排潛力分別為130.0 t、38.3 t和9.6 t。未來(lái)有色金屬冶煉行業(yè)大氣汞減排主要通過(guò)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)煙氣制酸和脫硫以及安裝專門脫汞設(shè)備實(shí)現(xiàn)。
【學(xué)位單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：X758
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 有色金屬精礦汞濃度的研究
        1.2.2 有色金屬冶煉行業(yè)汞排放特征研究
        1.2.3 中國(guó)有色金屬冶煉行業(yè)汞排放清單研究
    1.3 研究目的、意義和內(nèi)容
        1.3.1 研究目的和意義
        1.3.2 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線
第2章 有色金屬精礦汞濃度數(shù)據(jù)庫(kù)的建立
    2.1 精礦的采樣及分析方法
        2.1.1 精礦采樣點(diǎn)的分布
        2.1.2 精礦樣品的采集和制備
        2.1.3 精礦樣品的分析方法
        2.1.4 質(zhì)量保證與質(zhì)量控制
    2.2 國(guó)產(chǎn)精礦的汞濃度分析
        2.2.1 國(guó)產(chǎn)精礦樣品的汞濃度分布特征
        2.2.2 不同省份生產(chǎn)精礦汞濃度
    2.3 進(jìn)口精礦的汞濃度分析
    2.4 冶煉廠消耗精礦的汞濃度分析
        2.4.1 精礦進(jìn)口與跨省傳輸
        2.4.2 消耗精礦的汞濃度分析
    2.5 小結(jié)
第3章 有色金屬冶煉過(guò)程的汞排放特征
    3.1 測(cè)試冶煉廠的選取
    3.2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的方法
        3.2.1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試點(diǎn)位的確定
        3.2.2 采樣和分析方法
        3.2.3 質(zhì)量保證和質(zhì)量控制
    3.3 測(cè)試冶煉廠汞的輸入
        3.3.1 不同原料汞濃度分析
        3.3.2 不同原料汞的輸入比例分析
    3.4 冶煉過(guò)程汞的行為
        3.4.1 冶煉過(guò)程汞的釋放
        3.4.2 大氣污染控制設(shè)備的脫汞效率分析
        3.4.3 汞在污染控制設(shè)備中的形態(tài)轉(zhuǎn)化
        3.4.4 鋅冶煉浸出/電解過(guò)程汞的行為
    3.5 冶煉過(guò)程汞的輸出
        3.5.1 大氣汞濃度及形態(tài)分析
        3.5.2 冶煉過(guò)程大氣汞的形態(tài)分布
        3.5.3 冶煉副產(chǎn)物的汞濃度
        3.5.4 冶煉過(guò)程汞的去向
    3.6 小結(jié)
第4章 冶煉副產(chǎn)物利用過(guò)程的汞排放特征
    4.1 污酸的處理與汞的排放
        4.1.1 污酸的處理工藝
        4.1.2 污酸處理過(guò)程對(duì)汞的脫除效果
        4.1.3 污酸處理的汞排放特征
    4.2 硫酸的利用與汞的排放
        4.2.1 硫酸的利用方式
        4.2.2 硫酸利用過(guò)程的汞排放
    4.3 鋅冶煉渣的利用與汞的排放
        4.3.1 浸出渣的處理工藝
        4.3.2 浸出渣處理過(guò)程對(duì)汞的脫除
        4.3.3 浸出渣處理過(guò)程汞的排放特征
        4.3.4 金屬渣利用過(guò)程汞的排放特征
    4.4 鉛、銅冶煉渣的利用與汞的排放
    4.5 冶煉副產(chǎn)物利用過(guò)程的汞排放特征
    4.6 小結(jié)
第5章 中國(guó)有色金屬冶煉行業(yè)汞排放清單
    5.1 有色金屬冶煉行業(yè)概率排放模型的建立
        5.1.1 汞的概率輸入模型
        5.1.2 冶煉過(guò)程的概率排放模型
        5.1.3 冶煉副產(chǎn)物利用過(guò)程的概率排放模型
    5.2 模型主要參數(shù)輸入
        5.2.1 精礦消耗量
        5.2.2 污染控制設(shè)備使用比例
        5.2.3 焙燒/熔煉煙氣污染控制設(shè)備組合的脫汞效率
        5.2.4 汞形態(tài)分配因子
    5.3 模型計(jì)算結(jié)果
        5.3.1 有色金屬冶煉行業(yè)汞的輸入
        5.3.2 有色金屬冶煉行業(yè)汞的輸出
        5.3.3 有色金屬冶煉行業(yè)大氣汞排放
        5.3.4 清單不確定度計(jì)算
    5.4 與其他清單結(jié)果對(duì)比
    5.5 小結(jié)
第6章 中國(guó)有色金屬冶煉行業(yè)汞減排潛力分析
    6.1 情景設(shè)計(jì)
        6.1.1 精礦消耗量發(fā)展情景
        6.1.2 污染控制情景
    6.2 汞減排潛力分析
        6.2.1 有色金屬冶煉行業(yè)汞排放趨勢(shì)
        6.2.2 汞減排效果分析
    6.3 有色金屬冶煉行業(yè)汞污染控制對(duì)策建議
        6.3.1 有色金屬冶煉行業(yè)汞減排目標(biāo)
        6.3.2 有色金屬冶煉行業(yè)汞污染控制實(shí)施路徑
    6.4 小結(jié)
第7章 結(jié)論與建議
    7.1 結(jié)論
    7.2 建議
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 排放清單計(jì)算的其他參數(shù)
附錄B 精礦傳輸矩陣
個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果

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