钢铁工业大气汞污染控制技术-北极星大气网

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汞是危害人体健康的元凶之一，人类每年向大气中排放大量的汞，钢铁行业的汞源主要来自煤炭和铁矿石等原燃料。本期特邀请有关专家按照原燃料处理、原燃料使用过程控制和烟气控制分阶段阐述了汞污染控制的各种方法，分析了各种方法能达到的效果和应用情况，希望能为各钢铁企业提供参考。

汞(Hg)是环境中毒性最强的重金属元素之一，极大地危害人类健康，20世纪60年代~80年代日本发生的水俣病事件使人们充分认识到汞的危害。人类向大气中排放的汞主要来自矿石燃料的燃烧、市政垃圾的焚烧、汞矿和其他金属的冶炼、氯碱工业和电器工业。中国每年向大气排放的汞量非常大，已经超过全世界排放总量的1/3。针对最大排放源燃煤汞排放的控制，国家标准已经涉及，将来随着对主要排放源的有效控制，未来国家层面很可能会对钢铁行业汞排放提出新要求。

钢铁行业的汞源主要来自煤炭和铁矿石，还有少部分来自石灰石等原料，输入源中约50%会最终排放进入大气。我国排入大气的元素汞(Hg0)、二价汞(Hg2+)、颗粒汞(Hgp)3种形态的比例分别为56%、32%、12%，其中钢铁行业中这个排放比例为80%、15%、5%，即元素汞排放比例非常高。这也是因为燃烧和热解过程不一样、产生飞灰等颗粒物情况不一样造成的。目前燃煤汞污染控制处于研究热点，有许多方法值得钢铁行业借鉴。

钢铁行业的汞污染控制，可以综合采用各阶段技术，如煤的选择性开采、提高洗选率、增加粗磨工序、优化烧结和燃烧方式、后端吸附控制、利用现有脱硫脱硝设备等技术联合应用，通过全流程控制手段减少向大气中排放汞，可有效改善大气环境质量。

原燃料处理———减少进入总量

钢铁行业的原燃料主要包括铁矿石和煤，在使用前对其中的汞进行处理，有利于减少后续工序向大气中排放汞。目前，对铁矿石中的汞研究较少，而关于铁矿石采选过程中的脱汞措施则未见报道。而对于燃料煤，因为涉及燃煤汞污染，研究较多，主要包括选择性开采、洗煤和热处理、煤的粗磨等。

首先是选择性开采煤。当煤中含汞量存在梯度时，可以采用选择性开采，即先开采含汞量低的煤，等到将来脱汞技术更加成熟后再开采其余部分，这将大幅减少钢铁厂用煤中汞的含量。但要实现选择性开采，需要对煤床各个部位的汞含量进行测定。我国现在比较缺失这样的数据，不过选择性开采的方法早已应用在其他矿石的开采中，如金川二矿区的选择性开采。

其次是洗煤和热处理。洗煤是减少汞排放最简单有效的方法之一。汞元素主要存在煤的无机物当中，当进行浮选时，汞和其他重金属随无机物大量富集在浮选废渣中，起到脱汞的目的。浮选法可以去除原煤中21%~37%的汞，去除效率与煤种、清洗和分选技术、原煤汞含量等有很大关系。目前我国原煤入洗率只有22%，而发达国家为40%~100%，由此看来，应该尽快提高我国原煤入洗率，以更好地保护环境。除了洗煤以外，煤中的汞也可以通过热解脱除。由于汞具有高挥发性，煤在加热的过程中汞会受热挥发出来，试验结果显示在400℃范围内可以最高达到80%的脱汞率。然而，在此范围内，煤因为热分解而导致挥发分的减少也会减少煤的热值。

最后是煤的粗磨。影响汞被飞灰捕集的一个重要因素就是飞灰中未燃尽碳的数量和种类，因此，可以改变煤的磨细粒径来改变这些因素，进而改进飞灰对汞的吸附。

过程控制———加快热解转化

钢铁行业中的焦化、烧结、自备燃煤电厂锅炉等工序是汞从原燃料中释放的主要渠道。焦化过程与汞污染的研究很少，美国学者研究了无回收焦炉（热回收焦炉）的汞排放情况。结果显示，在这种焦炉产生的烟气中，汞的形态会影响后续烟气处理设施汞控制的效果；参考燃煤过程控制，生产低温焦炭使用的流化床和载流干馏炉可能对汞的形态也有一定改善作用；烧结过程汞释放与含汞物质热解过程相关，热解过程的温度是影响汞释放的主要因素，如国内近几年出现的烟气循环烧结工艺，因改变温度情况可能会改变汞释放的形态，但具体的研究尚未见报道。

钢铁厂自备燃煤电厂，可以采用优化燃烧方式来减少汞排放。国内外关于燃烧方式优化的研究主要是利用改进燃烧方式，在降低NOx的同时，抑制一部分汞排放；或者将更多的汞转化成Hg2+，减少Hg0存在形式，以利于飞灰或者后续装置对汞的捕捉。目前，改变燃烧方式主要是针对流化床燃烧（FBC）方式的研究。在流化床燃烧器中进行的高氯烟煤（氯含量达到0.42%）试验，几乎所有的汞都会氧化成HgCl2。在烟气中鼓入15%的二次风（基于最初的气/煤比）对捕捉汞十分有利，大约55%的Hg2+被飞灰所捕集，只有给煤中4.5%的汞以气态Hg0的形式排入大气中。用FBC研究高氯煤的结果表明：较长的炉内停留时间增加了微细颗粒吸附汞的机会，大幅减少汞排放；炉内操作温度较低增加了氧化态汞的含量，同时抑制了Hg0的重新生成；氯元素的存在大大促进了汞的氧化。经过10多年的快速发展，中小型流化床燃烧锅炉技术在我国趋于成熟。近年来，我国热电建设中较广泛采用了FBC锅炉，目前国内已有近20家锅炉厂能生产FBC锅炉的本体，运行的FBC锅炉已达1200多台。

原标题：钢铁工业大气汞污染控制技术

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