冶金工業及其污染源第一張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月冶金工藝概述金屬及其分類鐵金屬和非鐵金屬前者系指鐵及其合金；后者則指除了鐵及其合金以外的金屬元素。黑色金屬和有色金屬有色金屬則是指除鐵、鉻、錳三種金屬以外的所有金屬。有色金屬可分為有色金屬純金屬和有色金屬合金。有色金屬純金屬分為重金屬、輕金屬、貴金屬、半金屬和稀有金屬五類；有色金屬合金分為重有色金屬合金、輕有色金屬合金、貴金屬合金、稀有金屬合金等；按合金用途則可分：變形（壓力加工用合金）、鑄造合金、軸承合金、印刷合金、硬質合金、焊料、中間合金、金屬粉末等。有色金屬材按化學成分分類：銅和銅合金材、鋁和鋁合金材、鉛和鉛合金材、鎳和鎳合金材、鈦和鈦合金材、鎂和鎂合金材。按形狀分類可分為：板、條、帶、箔、管、棒、線、型等品種。第二張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月(1)有色輕金屬：指密度小于4.5g/cm3的有色金屬，有鋁、鎂、鈣等及其合金；有色重金屬：指密度大于4.5g/cm3的有色金屬、有銅、鎳、鉛、鋅、錫、銻、鈷、鉍、鎘、汞等及其合金；貴金屬：指礦源少、開采和提取比較困難、價格比一般金屬貴的金屬，如金、銀和鉑族元素及其合金；半金屬：指物理化學性質介于金屬與非金屬之間的硅、硒、碲、砷、硼等，也有人將硼、碳、砹、釙劃入半金屬，所有半金屬元素都呈現金屬光澤；稀有金屬：指在自然界中含量很少、分布稀散或難以提取的金屬，稀有金

屬又分為鈦、鈹、鋰、銣、銫等稀有輕金屬；鎢、鉬、鈮、鉭、鋯、釩等稀有高熔點金屬；鎵、銦、鉈、鍺等稀有分散金屬；鈧、釔和鑭系元素等稀土金屬；鐳、錒系元素等稀有放散性元素。第三張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月3.1.2冶金及冶金方法從礦石中提取金屬及金屬化合物的生產過程稱為提取冶金(extractivemetallurgy)，簡稱冶金。礦石的主要成分是金屬的氧化物及硫化物（少數鹵化物）。由于在冶金生產過程中，離不開化學反應，所以又稱為化學冶金(chemical

metallurgy)。按提取金屬工藝過程的不同，區分為火法冶金、濕法冶金及電冶金。電冶金包括電爐冶煉、熔鹽電解及水溶液電解。第四張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月3.1.3火法冶金工藝火法冶金(pyrometallurgy)是在高溫下從冶金原料提取或精煉金屬的冶煉工藝，是物理化學原理在高溫化學反應中的應用。實現火法冶金過程所需熱能，通常是依靠燃料燃燒來供給，也有依靠過程中的化學反應來供給的，比如，硫化礦的氧化焙燒和熔煉就無需由燃料供熱；金屬熱還原、氧氣轉爐煉鋼等過程均為自熱進行的過程。火法冶金一般包括三大過程：①原料準備；②熔煉、吹煉；③精煉。其中進行的化學反應則有熱分解、還原、氧化、硫化、鹵化、蒸餾等。過程中的產物除金屬或金屬化合物之外，還有爐渣、煙氣和煙塵（包括荒煤氣）。煙氣由高溫的粉塵、煙霧及氣體組成，通過對煙氣處理和煙塵綜合利用來回收其中的熱量、有價組分以及把對環境有害的氣體轉化為有用產品。第五張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月原料準備原料準備一般包括采礦、選礦、原料貯存、配料、混合、干燥、制粒（造球）、制團、焙燒、煅燒、燒結（造塊）、焦化等工序。有些火法工藝并不要求制粒（制團）或焙燒，精礦可以直接冶煉。焦化雖然是化工過程，但它是鋼鐵冶金的重要組成部分。熔煉熔煉是指爐料在高溫熔煉爐內發生一定的物理、化學變化，產出粗金屬或金屬富集物和爐渣的冶金過程。熔煉可以分為還原熔煉和氧化熔煉。精煉精煉是粗金屬去除雜質的提純過程。對于高熔點金屬，精煉還具有致密化作用。精煉分化學精煉和物理精煉兩大類。第六張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月3.1.4濕法冶金工藝濕法冶金(hydro-metallurgy)是利用浸出劑將礦石、精礦、焙砂及其他物料中有價金屬組分溶解在溶液中或以新的固相析出，進行金屬分離、富集和提取的冶金工藝，它是水溶液化學及電化學原理的應用。由于這種冶金過程大都是在水溶液中進行，故稱濕法冶金。濕法冶金溫度不高，一般低于100℃，現代濕法冶金中的高溫高壓過程，溫度也不過200℃左右，極個別情況溫度可達300℃。隨著礦石品位的下降和對環境保護要求的日益嚴格，濕法冶金在有色金屬生產中的作用越來越大。濕法冶金主要包括浸出、液固分離、溶液凈化、溶液中金屬提取及廢水處理等單元操作過程。第七張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月浸出浸出是利用溶劑（浸出劑）選擇性地從礦石、精礦、焙砂等固體物料中提取某些可溶性組分的濕法冶金單元過程。根據浸出劑的不同可分為酸浸出、堿浸出和鹽浸出；根據浸出化學過程分為氧化浸出和還原浸出；根據浸出方式分為堆浸、就地浸、滲濾浸、攪拌浸出、熱球磨浸出、管道浸出、流態化浸出；根據浸出過程的壓力可分為常壓浸出和加壓浸出。固液分離將浸出液分離成液相和固相的過程，常用的固液分離方法有沉降分離和過濾兩種方法，過濾通常又有離心分離和過濾分離。溶液凈化溶液凈化是除去溶液中雜質的濕法冶金過程。工業上常用的有結晶、蒸餾、沉淀、置換、溶劑萃取、離子交換、電滲析和膜分離等凈化方法。為獲得純凈溶液，往往多種方法綜合使用。從溶液中提取金屬將凈化后水溶液中所含的金屬離子以金屬或其化合物形式析出回收的過程。可分為電解法和化學法兩種。電解提取可歸入電冶金中進行介紹。第八張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月3.1.5電冶金電冶金是利用電能提取金屬的冶金工藝。根據電能作用的不同，電冶金分為電熱冶金和電化冶金兩類。電熱冶金是利用電能轉變為熱能進行冶煉的方法，其物理化學變化本質與火法冶金差別不大，主要區別是冶煉時熱能來源不同，故電熱冶金也可列入火法冶金。按電能轉變為熱能的方法即加熱的方法不同，分為電弧熔煉、電阻熔煉、感應熔煉、電子束熔煉和等離子熔煉等。電化冶金（電解和電積）是利用電化學反應，使金屬從含金屬鹽類的溶液或熔體中析出。根據電解液不同，電化冶金分為水溶液電解和熔鹽電解；根據陽極不同又分為不溶陽極電解和可溶陽極電解。前者又稱電解提取，后者又稱電解精煉。熔鹽電解亦可看做是一種不溶陽極電解精煉。第九張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月冶金過程雖可分為火法和濕法，但火法是主要的。因為大多數的金屬主要是通過高溫冶金反應取得的。即使某些采用濕法的有色金屬提取中，也仍然要經過某些火法冶煉過程作為原料的初步處理，如焙燒。這是因為火法冶金生產率高，流程短，設備簡單及投資省，但卻不利于處理成分結構復雜的復合礦或貧礦。從礦石或精礦中提取金屬的生產工藝流程，常常是既有火法過程，又有濕法、電冶金過程，即便是以火法為主的工藝流程，比如，硫化銅精礦的火法冶煉，最后還須有電解精煉過程；而在濕法煉鋅中，硫化鋅精礦還需要用高溫氧化焙燒對原料進行煉前處理。第十張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月3.1.6冶金工藝實例1．鋼鐵冶金工藝第十一張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月2．銅冶金工藝煉銅以火法熔煉為主，火法煉銅占銅生產量的90%，主要是處理硫化礦。火法煉銅出現最早，工藝成熟，應用普遍，生產規模大，可以綜合回收自然資源。缺點是建設投資和生產費用大，能源消耗高，難以處理低品位氧化礦、復雜難選礦等含銅原料。第十二張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第十三張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第十四張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第十五張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第十六張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月3．鎳冶金工藝地殼中平均含鎳0.008%。鎳礦床分為硫化礦和氧化礦兩大類，硫化礦約占13%，氧化礦約占87%。硫化礦的火法冶煉占硫化礦提鎳的86%，其處理方法是預先焙燒和熔煉制取冰鎳或銅冰鎳，然后吹煉，類似于火法煉銅的工藝。第十七張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第十八張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第十九張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第二十張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月4．鉛冶金工藝鉛在地殼中的平均含量為0.0016%，主要有硫化礦和氧化礦，其中硫化礦分布最廣。鉛礦石一般含鉛不高，必須進行選礦富集，得到適合冶煉要求的鉛精礦。現代鉛的生產方法多為火法，濕法用的較少。第二十一張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第二十二張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月氧氣底吹直接煉鉛法QSL第二十三張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月5．鋅冶煉工藝自然界的主要含鋅礦物是硫化礦和氧化礦，硫化礦儲量遠大于氧化礦，是煉鋅的主要礦物原料。硫化鋅礦多為共生礦，如鉛鋅礦、銅鋅礦、銅鉛鋅礦。這些礦石中除含銅、鉛、鋅外，還含有金、銀、鎘、鉍、砷、銻等有價金屬。冶煉廠的煉鋅原料主要是硫化鋅礦經浮選而得的鋅精礦，其次是含鉛鋅的混合精礦。鋅提取冶金分為火法煉鋅和濕法煉鋅兩類。火法煉鋅歷史較久，工藝成熟，但能耗較高，而且需要價格較貴的冶金焦；而濕法煉鋅能耗相對較低，生產易于機械化和自動化，自20世紀70年代以來，濕法煉鋅逐漸取代了火法煉鋅，生產能力不斷擴大。目前，濕法煉鋅總產量已占世界鋅總產量的80%。第二十四張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第二十五張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第二十六張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第二十七張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月6．鋁冶金工藝金屬鋁生產原料主要是鋁土礦。金屬鋁生產分為兩大步驟：一是以鋁土礦為原料生產氧化鋁，二是將氧化鋁進行熔鹽電解生產金屬鋁。國外90%以上的氧化鋁生產采用能耗低、污染小的拜耳法工藝生產。因為礦石類型和品位的原因，我國普遍采用燒結法和聯合法生產工藝。近幾年，我國氧化鋁企業經技術改造，普遍采用間接加熱管道化溶出、多效降膜蒸發、流態化焙燒、赤泥干法輸送及堆存等國際先進技術和設備，總體上說，我國氧化鋁廠技術裝備水平已經接近世界先進水平。第二十八張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第二十九張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月冶金工業廢氣大氣污染1．大氣質量標準目前，我國使用的大氣環境質量標準仍然是1996年制定的GB3095-1996標準。一級標準為保護自然生態和人群健康，在長期接觸情況下不發生任何危害影響的空氣質量要求；二級標準為保護人群健康和城市、鄉村的動、植物，在長期和短期接觸情況下，不發生傷害的空氣質量要求；三級標準為保護人群不發生急、慢性中毒和城市一般動、植物（敏感者除外）正常生長的空氣質量要求。共限定了六種污染物的濃度值：SO2、TSP、PM10、NOx、NO2、CO、O3、Pb、B[a]P、F。第三十張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第三十一張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月2．大氣污染的成因大氣污染是指大氣中污染物（不定組分）的濃度及持續時間超過大氣環境質量標準，達到了有害程度，以致破壞生態系統和人類正常生存和發展的條件，對人和動物造成危害的現象。大氣污染的成因可分為兩類：一類來自大自然的地殼運動，為天然污染源，在目前的科學技術條件下，還無法預測也無法防治與控制，但它相對于人類的生產活動所造成的大氣污染來說程度較小，污染物的平均濃度較低，在一定時間內由于沉積，氧化，吸收而進入海洋和泥土，因而大氣能自然得到凈化。另一類是由于人類的生產活動和日常生活過程中人為產生的污染源，往往集中在一個比較小的地理區域內，且往往又是在人口稠密的都市，所產生的大氣污染物及其對人類的危害遠遠超過了自然過程發生的大氣污染。第三十二張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月(1)天然污染源森林火災：主要污染物為NOx、CO、CO2、烴類、顆粒物等。火山爆發：向大氣噴灑出大量氣體和顆粒物質，其數量最多的物體是SO2、HCl和HF氣體。硫化物來源于熔巖中存在的硫酸鹽。地熱流：有的地熱流釋放出的氣體中負有硫化物、甲烷、氨氣等。油田和天然氣：主要是有機硫化物、硫化氫、甲烷等各種烴類化合物。其他：各種類型的植物產生幾百種烴類化合物，如陸地和海洋水體中大量生物的腐爛分解產生CO2、NH3、H2S、CH4、HCHO等。第三十三張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月(2)人為污染源燃料燃燒：燃燒過程主要產物為煙氣流，由固體、液體和氣體物質組成，其主要成分為：空氣中未參與燃燒反應的氧和氮，燃燒過程的最終產物CO2，H2O和SO2；不完全燃燒的產物CO，NO和殘余燃料；燃燒中的灰分，殘渣，燃燒后生成的煙塵；燃燒反應生成的有機碳氫化合物。工農業生產過程。工農業生產是產生工業廢氣的主要來源。各種生產過程都需要有能量和動力供應，而這些都來自于化學燃料的燃燒。全球范圍內燃料的燃燒每年釋放出的CO2量估計可高達109t，成為大氣中CO2歷年上升的主要原因之一。交通運輸，城市垃圾焚燒等行業也是造成空氣污染的主要原因之一。第三十四張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第三十五張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第三十六張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第三十七張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月3．大氣的污染物分類(1)氣溶膠狀態污染物在大氣污染中，氣溶膠狀態污染物通常指固體粒子、液體粒子或它們在氣體介質中的懸浮物。降塵：直徑大于10

μm的粒子飄塵：直徑小于10μm的粒子

浮塵：粒徑小于0.1μm。云塵：粒徑在0.25～10

μm。粉塵：在工業生產中由于燃料的破碎、篩分、堆放、轉運或其他機械處理方

面產生直徑介于1～100

μm之間的固體微粒稱為粉塵或灰塵。煤燃燒時產生直徑大于1μm的微粒稱為煤塵；直徑小于0.1

μm的微粒稱為煤煙。煙塵：由于燃燒、熔融、蒸發、升華、冷凝等過程所形成的固體或液體懸浮微粒，其粒徑大于1μm，稱為煙塵。煙霧：其原意是空氣中的煤煙和自然界的霧相結合的產物。進而，人們把環境中類似于上述產物的現象通稱為煙霧。煙氣：含有粉塵、煙霧及有害有毒氣體成分的廢氣統稱為煙氣。第三十八張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月(2)氣體狀態污染物無機污染物有：第三十九張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月(2)氣體狀態污染物有機污染物有：第四十張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月3.2.2冶金工業廢氣源1．廢氣的來源與種類冶金工業涉及到多種金屬和非金屬礦產，鋼鐵廠的燒結、球團、煉焦、煉鐵、煉鋼、軋鋼、鍛壓、金屬制品與鐵合金、耐火材料、炭素制品以及動力等生產環節，有色金屬冶煉廠的原料準備、燒結、焙燒、制粒制團、熔煉、吹煉、精煉等環節，擁有排放大量煙塵的

各種窯爐。冶煉加工過程中，消耗大量的礦石、燃料和其他輔助原

料，產生大量的廢物，特別是廢氣，幾乎所有的冶金窯爐都會產生

廢氣。每生產1t鋼需要消耗6～7

t原料，其中包括鐵礦石、燃料、石灰石、錳礦等，這些原料的80%，即5t左右變為廢物。全國鋼鐵企業每年廢氣排放量可達12000億m3左右。二氧化硫排放量僅次于電力工業，居全國第二位，鋼鐵工業在各工業部門中是廢氣污染環境的大戶之一。第四十一張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月鋼鐵及多數有色金屬主要是通過火法冶金方法提取的，因此火法冶金是冶金工業廢氣的主要污染源。火法冶金廢氣大體可分為三類：第一類是生產工藝過程化學反應中排放的廢氣，如采礦、選礦、燒結、焙燒、焦化、金屬冶煉、化工產品和鋼材酸洗過程中產生的煙氣（煤氣）和有害氣體；第二類是燃料在爐、窯中燃燒產生的煙氣；第三類是原料、燃料運輸、裝卸和加工（鑿巖、爆破、礦石破碎、篩分）等過程產生的粉塵。第四十二張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第四十三張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第四十四張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第四十五張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第四十六張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月2．含二氧化硫煙氣對于所排放的SO2控制，已成為人們十分關心的問題。我國是一個以煤為主要能源的國家，2006年原煤產量為23.25億t，煤炭占商品能源總消費的73%，燃煤造成嚴重的大氣污染。據資料統計，2006年，全國廢氣中二氧化硫排放量2

588.8萬t，比上年增加1.5%。其中，工業二氧化硫排放量為2

234.8萬t，占二氧化硫排放總量的86.4%，比上年增加3.1%；生活二氧化硫排放量354.0萬t，占二氧化硫排放總量的13.6%，比上年減少7.1%。工業燃料燃燒二氧化硫排放達標率和工業生產工藝二氧化硫排放達標率分別為82.3%和81.0%，分別比上年增加1.4%和10.0%。第四十七張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月有色金屬冶煉屬SO2煙氣污染大戶，雖經多年努力，有色金

屬冶煉SO2的排放強度有所降低，但仍在五大重污染行業中排名第三。由于大多數有色金屬礦為硫化礦，所以在有色金屬冶煉的焙燒、燒結、熔煉、精煉、鋼鐵冶煉的燒結、焦化過程等環節中均有含二氧化硫煙氣排出。煙氣中SO2般用于制酸，所以要求煙氣SO2濃度盡可能高。第四十八張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第四十九張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月3．含氟和瀝青煙氣氟化物的溶解度差別很大，20℃時，氟化鈣的溶解度只有40mg/L，而氟化鈉則達到40

540

mg/L。氟化物較高的溶解度使

它廣泛存在于土壤，水體和動植物體中，是生物必需的微量元素。當其濃度超過一定臨界濃度時，成為生物的有毒污染元素。環境中氟化物的主要來源是鋼鐵，鋁電解，化學化工，玻璃，陶瓷，氟化工等工業和燃煤過程中排放出含氟廢物。工業過程排放主要是使用冰晶石（Na3AlF6），螢石(CaF2)，磷礦石3Ca(PO4)2，CaF2和HF的企業排放的。第五十張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月電解鋁企業主要使用冰晶石為電解質，以NaF，CaF2、AlF3為添加劑，在高溫電解過程中產生HF氣體及含氟粉塵。每生產1t鋁要排放15

kgHF氣體。某些稀有金屬的冶煉過程也有含氟氣體的排出。氟和氟化物主要來源于

精礦中所含的氟及采用氫氟酸作為反應劑的過程。如包頭精礦氯化廢氣中含氟6.45

kg/m3，稀土精礦用硫酸焙燒時焙燒窯尾氣產生的含氟廢氣達

14

g/m3。在鉭鈮冶煉中氟化氫為主要的污染物。煤中含氟約0.034～0.26

mg/m3，煤燃燒時有78%～100%的氟排出。第五十一張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月4．含鉛煙氣鉛加熱熔化時產生大量鉛蒸氣，它在空氣中可生成鉛的氧化物微粒。廢氣中含有鉛蒸氣極細小的氧化鉛微粒成為鉛煙。鉛的氧化物包括以氧化二鉛、一氧化鉛、二氧化鉛、三氧化二鉛、和四氧化鉛。鉛精煉廢氣中的顆粒物則主要是鉛熔化所產生的蒸氣冷凝形成的鉛煙，顆粒微細，對人體危害性較大，而其產生濃度一般不大，在1

000mg/m3以下。第五十二張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月鉛煙氣產生的主要原因是人類活動所產生的鉛煙、鉛塵，發生鉛污染的原因是：①含鉛礦石的開采和冶煉，使鉛塵鉛煙進入空氣；②燃燒煤和油所產生的飄塵中含鉛；③鉛的二次熔化和加工產生鉛煙、鉛塵；④汽油燃燒時所含的烷基鉛排入大氣；⑤含鉛油漆、涂料在生產和使用中產生煙、塵，油漆脫落使鉛進入空氣中；⑥鉛化合物與鉛合金生產中產生含鉛煙塵。第五十三張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月5．含汞煙氣自然界進入大氣中的汞主要是由巖石風化和火山爆發等產生的，每年達15萬t。人為來源主要是層砂采礦，汞冶煉和使用汞的生產過程，由于設備不嚴密而漏失的汞分裂成極小的顆粒并滲入地面縫隙或土壤中，且隨著溫度升高，汞的氣化速率急劇增加，從而造成汞蒸氣污染。汞精礦電熱回轉窯焙燒中，蒸餾出的汞蒸氣除塵冷凝后

排出的冷凝廢氣含汞約15mg/m3，沸騰爐煉汞煙氣量約為420~

570

m3/t礦，出爐煙氣成分為(%)：Hg

0.024、SO2

0.8、H2O

14、CO2

15、O2

2.1、其余為N2，高爐還原煉汞亦排出含汞煙氣，另外在混汞法提金過程中也有汞的揮發與泄漏。根據資料介紹，人為排出汞每年約為5

000

t。第五十四張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月6．煤氣煤氣主要來源于碳作還原劑的還原熔煉過程（如高爐煉鐵，鉛、鋅、鎳氧化焙砂還原）以及煉鋼過程。高爐煉鐵產出大量含CO、CO2的荒煤氣，高爐冶煉每噸生鐵

可產生1

600~3

500

m3煤氣，煤氣量隨著焦比水平和鼓風含氧量的不同而變化。焦化過程則產生焦爐煤氣，每噸干精煤可產生焦爐煤氣290~

350

m3。煤氣中除含有可燃成分外，還含有大量爐塵，需進行煤氣除塵。第五十五張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第五十六張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月7．氮氧化物煙氣氮氧化物的種類很多，總稱，包括NO、N2O、NO3、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等，造成大氣污染的主要是NO和NO2。一氧化氮是無色、無臭、不活潑的氣體，在標準狀況下密度為1.3403

kg/m3；二氧化氮是棕紅色、有刺激性臭味的氣體，在標準狀況下密度為2.05665kg/m3；二氧化氮能溶于水、堿液和二氧化碳中。自然界的雷電、森林和枯草的失火都會產生氮氧化物。人為來源主要由重油、煤、和天然氣的燃燒以及空氣中的氮被氧化而產生，如熱風爐煤氣高溫燃燒過程會產生氮氧化物。第五十七張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月3.2.3冶金工業廢氣的危害1．煙粉塵的危害冶金工業煙塵一般多為極細的微粒，能在空中飄浮較長時間，容易進入人的呼吸系統。由于飄塵幾乎不能被上呼吸道表面體液截留并隨痰排出，所以很容易直接進入肺部并在肺泡內沉積，因此對人體的危害最大。侵入肺部沒有被溶解的沉積物會被細胞所吸收，損傷并破壞細胞，最終侵入肺組織而引起塵肺，如吸入煤灰形成的煤肺，吸入金屬粉塵形成的鐵肺、鋁肺，吸入硅酸鹽粉塵形成矽肺等。如果沉積物被溶解，則會侵入血液，并送至全身，造成血液系統中毒。例如妨礙血紅蛋白生成的鉛煙塵可以引起急性中毒或慢性中毒，其癥狀是精神遲鈍、大腦麻痹、癲癇，甚至死亡。僅鋼鐵企業內部，每年就要增加“矽肺”患者1

800—2

000人，死亡人數每年達數百人，高于同期生產事故死亡人數。第五十八張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月煙粉塵危害程度取決于固體顆粒物的粒徑、種類、溶解度以及吸附的有害氣體的性質等。煙粉塵顆粒物的毒性隨粒徑減小而增大。粒徑大于10μm的顆粒物因其自身的重力作用而易于沉降，被吸入呼吸道的幾率減小、對人類健康的不利影響相對較小；粒徑小于10

μm的煙粉塵顆粒物一般不易重力沉降，可以被吸入呼吸道，對人類健康的不利影響比較大；粒徑在2μm左右或小于2μm的顆粒物，90%—100%可以到達肺泡區，對人體健康的不利影響最大。經過布袋除塵器凈化后排放的煙粉塵粒徑都在10

μm以下、2μm左右或小

于2μm顆粒物占相當的比例，從影響人類健康環境毒理學角度考慮也要求對這類污染物嚴加控制。煙塵還具有很強的吸附力，很多有害氣體，如二氧化硫、氟等都能以煙塵微粒為載體被帶入人的肺部，沉積于肺泡中或被吸收到血液、淋巴液中，促成急性或慢性病的發生。煙塵最終沉積到植物表面或土壤中，積累一定程度也會造成污染。第五十九張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月2．有害氣體的危害(1)一氧化碳的危害一氧化碳為無色、無臭、難溶于水、毒性很大的氣體。CO在空氣中的體積分數為0.06即有害于人體，0.2時可使人知去知覺，0.4時可致人死亡，也就是所謂煤氣中毒。空氣中允許的CO濃度為0.02

g/m3。CO與血液中血紅蛋白也有較強的親合力，比氧與血紅蛋白的親和力大200~

300倍。由呼吸道吸入并進入血液的CO與血紅蛋白結合后，生成碳氧血紅蛋白，降低了血液輸送氧氣的功能。而碳氧血紅蛋白的分解速度非常慢，不到氧合血紅蛋白的萬分之三，這更加劇了血液中的缺氧程度，所以CO中毒會出現各種缺氧的癥狀。當血液中碳氧血紅蛋白占總血紅蛋白的百分比濃度濃度為2%~5%時，中樞神經受到影響，出現眩暈、頭痛等癥狀，降低人對各種意識（如時間、

視覺、亮度等）的運動和分辨能力；濃度超過5%，則影響心肺功能，可能引起心血管痙攣；超過10%會出現昏迷、呼吸困難，甚至導致窒息死亡。第六十張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月(2)氮氧化物的危害NO和NO2都是有毒氣體，其中NO2比NO的毒性高4~5倍。NO與血液中血紅蛋白的親合力非常強，生成亞硝基血紅蛋白或亞硝基鐵血紅蛋白，降低血液輸氧能力，引起組織缺氧和中樞神經麻痹。一般正常人的NO容許最高體積百分數為25×10-6。NO2刺激呼吸系統后會引起急性或慢性中毒，主要表現為對肺的損害，此外還對心、肝、腎及造血組織等均有影響。由于NO2不易溶于水，因而能進入呼吸道深部組織，溶解成亞硝酸或硝酸后產生刺激和腐蝕作用。若發生高濃度NO2的急性中毒，則會迅速產生肺水腫，甚至導致窒息死亡；慢性中毒引發的是慢性支氣管炎和肺水腫。第六十一張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月與SO2相似，NO2與氣溶膠顆粒物具有協同作用。NO2與SO2和懸浮顆粒物共存時，其對人體的危害遠大于NO2單獨存在時，而且也大于各自污染物的影響之和。自然環境中的NO2除了與碳氫化物反應形成光化學煙霧外，還能抑制

植物的光合作用，使植物發育受阻，生長受到損害，并可能是人體致癌的有關因素。氧化亞氮(N2O)還是溫室氣體，能引起溫室效應。氮氧化物還形成酸性降雨，即酸雨。第六十二張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月(3)二氧化硫的危害二氧化硫是一種無色不可燃的有毒氣體，具有強烈的辛辣、刺激性氣味。通常大氣對流層中SO2的平均本底體積分數約為0.2×10-9，當空氣中SO2的體積分數達到(1~5)×10-6時，就會對人體健康產生明顯危害，鼻腔和呼吸道黏膜都會出現刺激感；若體積分數超過10×10-6時，能夠引起支氣管收縮與聲帶痙攣，進而還會發生鼻腔出血、呼吸困難等現象，還會誘發支氣管炎、肺水腫、肺硬化等疾病，甚至死亡。此外，SO2還可增強致癌物苯并[a]芘的致癌作用。第六十三張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月SO2(SO3)能形成硫酸霧和硫酸鹽，直接危害人體健康和農作物生長，并腐蝕金屬器材和建筑物。硫酸霧還形成酸性降雨，即酸雨。通常，在酸雨形成過程中，硫酸占60%—70%，硝酸占30%，鹽酸占5%，有機酸占2%。NO2和SO2是形成酸雨的大氣污染物的主要成分。酸雨的危害極大，主要表現在：①酸雨使水生生態系統酸化，浮游植物和動物減少，影響魚類繁殖、生存。當pH小于5.5時，大部分魚類難以生存；當pH小于4.5時，水生生物大部分死亡；第六十四張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月②酸雨使陸生生態系統酸化，土壤中的營養元素鉀、鎂、鈣、硅等不斷流失和有毒元素溶出，抑制了微生物固氮和分解有機質的活動，加速了土壤貧瘠化過程，影響各種綠色植物的生存及產量；③酸雨腐蝕建筑材料和金屬制品等各種材料，尤其對主要化學成分為

CaCO3的大理石所構建的文物古跡，如古代建筑、雕刻、繪畫等，由酸雨溶解下來的CaSO4部分侵入顆粒間縫隙，大部分被雨水沖走或以宜于脫落的結殼形式沉積于大理石表面，造成無法挽回的損失；④酸雨間接影響和危害人體健康，如飲用由于酸雨的溶侵作用，使地下水中Al、Cu、Gd等金屬元素的濃度超出正常值幾十、上百倍的水，食用酸性水體中被食物鏈的富集作用污染的魚類等，必然對人體健康造成傷害。第六十五張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月(4)氟污染氟污染，主要來自礦石、螢石和冰晶石。包鋼的白云鄂

博鐵礦，其礦石含氟量高達4%左右，冶煉過程中排出大量氟化氫和塵氟，對當地大氣有較大影響。鋁電解車間亦排出含氟煙氣。氟化氫對人體的危害比SO2大20倍，對植物的危害比SO2大10~100倍。氟化氫由廢氣排放進入大氣后，可在環境中積蓄，通過食物影響人體和動物，造成骨骼、牙齒病變、骨質疏松、變形，也影響植物的生長。第六十六張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月(5)二噁英及多環芳烴二噁英是毒性很強的一類三環芳香族有機化合物。主要是以煙塵形式進入大氣，部分沉降到排放源的下風處地表。研究表明，二噁英在環境中有很強的“持久性”，難以被生物降解，可能以數百年的時間存在于環境中。因此存在各種機會被人體所吸收。二噁英微量攝入人身不會立即引起病變，但由于其穩定性極強，一旦攝入不易排出，如長期食用含二噁英的食品，這種有毒成分會蓄積下來逐漸增多，最終對人身造成危害。焦化廠、碳素廠、煉鋼廠的焦油磚車間、疊軋薄板廠、焦油加工、瀝青加工等生產過程產生的多環芳烴是強烈致癌物質，經常接觸煤焦油、瀝青和某些焦化溶劑等類物質的人員，患皮膚癌、陰囊癌、喉癌、肺癌的比率相當高。據中華全國總工會勞動保護部提出的報告，有些重點鋼廠的焦化廠，在生產過程中大量排放苯并芘，其職工癌癥發病率比一般地區高幾十倍。第六十七張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月(6)硫化氫的危害硫化氫是無色、具有濃厚腐蛋氣味的有毒氣體，易溶于水。空氣中H2S的體積

分數為0.04時便有害于人體健康，0.1時就可致人死亡，大氣中允許的硫化氫濃度為0.01g/m3。H2S的刺激性作用能引起眼結膜炎；如果侵入血液中能與血紅蛋白結合，生成硫化血紅蛋白而使人缺氧，窒息死亡。二氧化碳二氧化碳(CO2)雖然沒有毒性，但卻是溫室氣體，特別是以焦炭為主要冶金能源和還原劑的鋼鐵冶金企業每年排出大量CO2，從而造成地球溫室效應。汞汞能引起植物神經功能紊亂，使人易怒、心悸、出汗、出現皮膚花紋癥，也容易出現肌肉顫抖、手指顫抖和顏面痙攣。而經過呼吸道吸入的汞蒸氣或汞化合物比其他途徑進入人體的汞要吸收的快，而且以較高的沉積速率積累于腦神經中，從而對神經系統、呼吸系統和生殖系統產生影響。第六十八張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月3.2.4冶金工業廢氣排放標準1．鋼鐵工業大氣污染排放標準2006年5月至2007年9月期間，國家有關部門對《鋼鐵工業污染物

排放標準》初稿、征求意見稿第一稿、征求意見稿第二稿進行了審查、修改、補充和完善，最終形成《鋼鐵工業污染物排放標準》（征求意見稿第三稿）并報國家環保總局科技標準司標準處。新標準包括采選礦、燒結（球團）、煉鐵、煉鋼、軋鋼、鐵合金大氣污染物排放標準和水污染物排放標準。新標準從2008年7月1日起開始實施。新標準出臺后將取代已實行十幾年的舊標準，并且和國際接軌。現有企業自2008年7月1日實施之日起執行標準中現有企業排放限值，自2010年7月1日起執行新建企業排放限值。新建企業自標準實施之日起執行標準中新建企業排放限值。第六十九張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第七十張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第七十一張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第七十二張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第七十三張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月2．有色金屬工業大氣污染物排放標準2003年至2007年期間，有關部門和科研院所對有色金屬工業污染物排放標準進行了一系列工作，最終形成了新標準，包括《銅鎳鉆工業污染物排放標準》、《鉛、鋅工業污染物排放標準》、《錫、銻、汞工業污染物排放標準》、《鋁工業污染物排放標準》、《鎂鈦工業污染物排放標準》。新標準從2008年1月1日起實施。現有企業自2008年1月1日執行現有企業標準，2010年1月1日起執行新建企業標準，新建企業則從2008年1月1日執行新建企業標準。第七十四張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第七十五張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第七十六張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第七十七張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第七十八張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第七十九張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月第八十張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月3.3冶金工業廢水3.2.1工業廢水污染物種類第八十一張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月3.2.2水質標準為了表征廢水水質，規定了許多水質指標，分為物理性水質指標、化學（生化）性水質指標和水生物水質指標。主要有有毒物質、有機物質、懸浮物、細菌總數、pH、色度、溫度等。物理性水質指標包括溫度、色度、臭、味、懸浮物，鹽量等；化學（生化）性指標包括pH、CODcr、BOD、氨氮、氰化物、氟化物、鋅、鉻、鎘、鎳、汞、鉛、酚、石油類等；水生物水質指標包括細菌、病毒等，如大腸桿菌。第八十二張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月(1)懸浮物和濁度固體污染物常用懸浮物和濁度兩個指標來表示。懸浮物的主要危害：溝渠管道和抽水設備的阻塞、淤積和磨損接納水體的淤積和土壤孔隙的堵塞水生動物的呼吸困難給水水源的混濁。濁度是對水的光傳導性能的一種測量，表征廢水中膠體和懸浮物的含量。主要是水體中含有泥沙、有機質膠體、微生物以及無機物質的懸浮物和膠體物，產生的混濁現象，導致水的透明度降低，從而影響感官甚至影響水生生物的活動。第八十三張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月(2)生化指標①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溶解氧(DO)量。通常是以20℃培養5日后1L水中消耗的DO的mg數來表示，亦稱5日

生化需氧量(BOD5)。BOD值越高，間接說明水體受有機物污染的程度越高。如采用20℃和20天，測定值常用BOD20表示：BOD20>BOD5。優點能真實地反映生物降解的規律及其耗氧量缺點完成檢驗所需的時間較長，某些工業廢水不能做或者很難做BOD檢驗。所以有時用另一個指標一化學需氧量(COD)來代替它。第八十四張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月②化學需氧量(COD)指用適當的氧化劑處理水樣時，以水中被氧化的物質（指所需污染物）所消耗的氧化劑量相對應的氧量(mg/L)來表示，簡稱COD。COD值越高，則說明水體污染程度越高。一般用重鉻酸鉀法測定COD。重鉻酸鉀能氧化直連脂肪族化合物，但不能分解芳香族化合物和吡啶等雜環化合物。第八十五張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月③總有機碳量(TOC)總有機碳量表示廢水中所含有的全部有機碳數量。測定方法：1、常將有機物氧化，產生二氧化碳和水，然后用滴定法測定被釋放出收集在標準苛性鈉溶液中的氣體。2、利用碳分析儀測定水樣中總有機碳，簡便快捷。④總需氧量(TOD)在900℃的高溫下，以鉑為催化劑，使水樣汽化燃燒，然后測定氣體載體中氧的減少量，作為有機物完全氧化所需要的氧量，稱為總需氧量。第八十六張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月(3)

pH世界衛生組織規定的國際飲用水標準中，pH的含量范圍是

7~8.5。在漁業水體中，pH一般不應低于6或高于9.2。農業用水允許pH在5.4-9.0之間。第八十七張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月3.3.3冶金工業廢水源2006年，全國廢水排放總量為536.8億t，比上年增加2.3%。工業廢水排放量240.2億t，占廢水排放總量的4.7%，比上年減少1.1%；城鎮生活污水排放量296.6億t，占廢水排放總量的55.3%，比上年增加5.8%。廢水中氨氮排放量141.3萬t，比上年減少5.7%。其中，工業氨氮排放量42.5萬t，占氨氮排放量的30.0%，比上年減少19．O%；生活氨氮排放量98.8萬t，占氨氮排放量的70.0%，比上年增加1.6%。工業廢水排放達標率92.1%，比上年下降0.5個百分點，工業用水重復利用率80.6%，比上年提高4.5個百分點。第八十八張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月工業廢水的來源主要集中在3大部門：冶金、化學、電力，6大企業類型：火電廠、鋼鐵廠、煉油廠、石油化工廠、有色金屬廠、造紙廠。冶金工業水污染源是指冶金工業在采礦、選礦、冶煉和煙氣制酸生產過程中產生的污水。第八十九張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月采礦污水來自采礦場和廢石場，主要是由降水形成。水質水量波動大、呈酸性和采礦結束后仍有產生。選礦污水來自洗礦、除塵、精礦脫水和尾礦沉清等作業。污水量大，主要污染物為懸浮物、多為堿性污水且不含重金屬離子（洗礦水除外）、水質水量較為穩定。冶煉污水來自冷卻、沖渣、煙氣洗滌、濕法收塵、濕法冶煉、金屬電解、沖洗地面等作業。其中沖渣水經沉降、冷卻水經降溫后均可重復使用，且二者的污水量占冶煉污水量的90%以上。其他污水則污染物種類多且含量高，并呈酸性。冶煉污水的水質水量相對較為穩定。第九十張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月3.3.4冶金工業廢水的危害重金屬的危害重金屬及其化合物能在魚類及其他水生物體內以及農作物組織內積累富

集。人通過飲水和食物鏈作用，使重金屬物質在體內累積富集而中毒致死。汞、鎘、鉻、鉛、鎳、銅、鋅、鈷、錳、銻、釩非金屬危害砷、硒、含氰[CN-]廢水、含氟[F-]廢水、亞硝酸鹽有機廢水、酸堿廢水、放射性廢水、營養廢水危害、熱廢水危害第九十一張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月汞中毒案例：日本水俁病。自1950年春，相繼發生以中樞神經為主的一種怪病，共82人患病，死亡10人，后又在水俁灣附近小漁村中發現一些貓的步態不穩、抽筋麻痹，最后跳入水中，當地人稱為“自殺貓”。1953年水俁市又發現一種怪病，開始時病人口齒不清，步履艱難，面部癡呆，進而耳聾眼瞎，全身麻木，最后精神失常，時而酣睡，時而興奮異常，身體呈彎弓狀，高叫而死。1956年出現了大批患者，進行調查發現是水俁市附近新日氮肥公司的乙醛工廠污水中含有甲基汞化合物。第九十二張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月每年排入長江的廢水量近百億噸，占全國第一位。太湖每年承納3億t污水，主要污染物是有機物，有富營養化的潛在可能。滇池每年有1.5億t未經處理的污水排入，其中以工業廢水為主，達74%，結果造成草海污染嚴重。洞庭湖，年廢水量達2.5億t，以化工廢水、造紙廢水為主。該湖還有重金屬污染物沉積在湖泥中。城區湖泊主要問題是富營養化趨勢，如杭州西湖、武漢東湖、濟南大明湖、南京玄武湖等，都出現COD、BOD超標，有機污染加重，水質下降等有毒物質的污染，并已超過國家飲用水水質標準，占監測井總數的34.9%。地下水硬度升高和超標是較普遍的現象；硝酸鹽污染面積之大、超標之高也是值得注意的問題。第九十三張，課件共一百零五張，編輯于2022年5月沈陽市某大學水源地1969年建立運行9個月，發現因電鍍廠廢水污染使