冶金能源与环境.pptx

1、,冶金能源与环境,学时：24主讲：李艳芬,1.1 能源能源的概念能源指现实生活中人类取得能量 的来源，包括已开采出来可供使用的自然 能源与经过加工或转换的能源。能源的分类一次能源和二次能源再生能源和非再生能源常规能源和新能源,第一章 绪论,能源的评价储藏量能流密度开发费用和用能费用供能连续性和存储可能性运输费用与耗损对环境的影响能源品位,4.世界及中国能源状况,世界常规能源日趋枯竭，急需开 发新能源及清洁能源我国能源储量及生产量均以煤炭 为最大，水能及其他能源开发程度较低化石能源消费占世界能源消费总 构成的85，其中石油和天然气占总能耗 的60左右，煤炭只占约30；发达国家 能源结构以石油为主

2、，我国以煤为主，占 70左右。,5.中国能源存在的主要问题：,能源严重不足能源资源分布与需求不匹配能源供应过分依赖煤炭，环境污染问题,十分严重能源利用技术落后，能源利用效率低,1.2人类环境,环境环境本意是指周围环境。环境总是相对 于某个中心而言。环境是人类生存的周围环境，是作用于人类这一客体的所有外界力量的总和。环境：原生环境（第一环境）、次生环 境（第二环境）人类与环境的关系人受环境的制约，又有能力改造环境。,1.3 环境科学1.环境科学的形成发达国家环境污染经历三个阶段：1）18和19世纪，煤烟尘和二氧化硫 造成的污染。2）20世纪2040年代，石油燃料造 成的污染。3）20世纪50年代

3、至今，新的污染源,2.环境科学的内容环境科学以“人类环境”系统为 研究对象。有认识和改造环境的双重任务。当前研究重点是：认识污染物在环 境中的运动规律及其引起的环境质量变化，污染物的生物效应和对人体健康的影响，以及控制和改善环境的原理、方法和技术.,环境保护的内容和重要性环境保护包括“保护自然环境”和“防治污染和其它公害”。重要性：环境是人类生存的基础随着生产力的发展，保护和改善 环境就成为再生产的必要条件环境污染的远期影响自然资源的破坏,目前，环境保护经历了三个阶段：1）20世纪50年代，排污口的单项治 理阶段20世纪60年代以后，改革工业生 产工艺阶段综合防治阶段,4.冶金环境保护问题特点

4、,1）采用的原料为矿石单位金属污染物排放量大工艺过程的污染源复杂所排放污染物质种类多所排放污染物毒性大,1.4环境污染及其分类,1.环境污染的分类 可分为三类：1）工业污染源我国“三废”排放量：,农业污染源1、农药造成的污染2、过多的施用化肥造成的污染3、土壤流失和农业废弃物的污染生活污染源1、生活用煤造成的污染2、生活污水造成的污染3、生活垃圾,2、几个重大的环境污染问题酸雨、臭氧层破坏和全球变暖已成为全球 性大气环境问题。全球气候变暖二氧化碳、一氧化碳、甲烷、臭氧、水蒸 气等都是温室气体，但主要的还是二氧化碳和 甲烷，其中二氧化碳占70%以上，燃煤、燃气、燃油都会排出大量二氧化碳。臭氧层破

5、坏由于使用含有各种碳氟氯化合物一类气溶 胶气体有关，也是目前癌症发病率急剧上升和 海洋食物链严重破坏的主要祸根。,3）酸雨,酸雨是指PH值小于5.6的雨、雪、雾或其 他形式的大气降水，是大气污染的一种表现。产生酸雨的罪魁祸首是二氧化硫和氮氧化合物，它主要来自含硫的煤和石油的燃烧及汽车尾气 的排放。,第二章 冶金工业废气的控制与治理,2.1大气污染1.大气的组成可分为恒定的、可变的和不定的三种组分。1）恒定组分：氮78.09、氧20.95、氩0.93，三者共占99.97。2）可变组分：二氧化碳0.020.04，水蒸气43）不定组分:煤烟、粉尘、硫氧化物、氮氧化物等,2.大气污染的概念自然界中局部

6、的质能变化和人类的 生产和生活活动改变了空气中某些原有成 分，或向空气中排放有毒有害物质，是其 中不定组分增加，导致空气质量恶化，影 响原有的生态平衡，严重影响人体健康和 正常的工农业生产，对建筑物和设备财产 等造成损害即为空气污染。,3、空气质量标准我国使用的大气标准仍然是1996年制 定的GB3096-1996标准。,一级标准：保护自然生态和人群健康，在长 期接触的情况下不发生任何危害的空气质量要 求。二级标准：保护人群健康和城市、乡村的动、植物，在长期和短期接触的情况下，不发生伤 害的空气质量要求。三级标准：保护人群不发生急、慢性中毒和 城市一般动、植物正常生长的空气质量。,4、大气污染

7、的成因,大气污染的成因可分为两类：一类来自 大自然的地壳运动，为天然污染源。污染程度 相对较小，污染物的平均浓度低。另一类是由 于人类的生产活动和日常生活中认为产生的污 染源，产生的大气污染物远远超过了自然过程 发生的大气污染。天然污染源：森林火灾、火山爆发、地 热流、油田和天然气等。人为污染源：煤、原油、天然气的燃 烧产物（烟气流）。主要成分为CO2、H2O、SO2、CO、NO、灰分、残渣和有机碳氢化合物。,5、大气污染物的分类,气溶胶状态污染物指固体粒子、液体粒子或它们在气体介质中 的悬浮物。可分为降尘、飘尘、浮尘、云尘、粉尘、烟尘、烟雾、烟气。气体状态污染物分为无机物和有机物两部分。无机

8、污染物：硫化物、碳的氧化物、氮氧化物、卤素及卤元素、光化学产物、氰化物、氨化物等。有机污染物：碳氢化合物、脂类化合物、有机 酸类、醇类等。,2.2冶金工业废气源,1、废气的来源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以分为三类：一类是生产工 艺过程中排放的的废气；第二类是燃料在炉、窖中燃烧 产生的烟气；第三类是原料、燃料运输、装卸和加工等 过程产生的粉尘。2、废气的种类a.含二氧化硫烟气煤炭占商品能源总消耗的73%，燃煤造成严重的 大气污染。有色金属多为硫化矿，所以在有色金属的焙烧、烧结、熔炼、精炼、钢铁冶炼的烧结、焦化过程中具有 二氧化硫烟气排出。,b、含氟和沥青烟气c、含铅烟

9、气d、含汞烟气e、煤气f、氮氧化物烟气,2.3 冶金工业废气的危害,1、烟粉尘的危害2、有害气体的危害一氧化碳的危害氮氧化物的危害二氧化硫的危害氟污染二噁英及多环芳烃硫化物的危害二氧化碳汞3、温室效应与臭氧层破坏,2.4 冶金工业废气的特点,排放量大，污染面广废气温度高，成分复杂，治理难度大烟尘颗粒细，吸附力强废气具有回收价值,2.5 冶金废气处理原则与步骤,1.处理原则密封性原则减量性原则完全性原则资源化原则处理与管理相结合2.处理步骤,除尘:除去废气中悬浮的尘粒。气体污染物净化能量利用烟尘和气体污染物的综合利用,2.6烟气除尘方法,1、除尘的意义,保护环境，维护生态平衡回收有价金属，提高金

10、属回收率和综合利用率 加速冶金技术的进步,2、烟气除尘原理与方法除尘：是将固体微粒与其载气分离，并将微粒加以捕 集，使气体得到净化的过程。按除尘的程度分：粗除尘、半精细除尘和精细除尘 按除尘是否用水或其他液体清灰分为干法除尘和湿法除尘按除尘作用原理分为：机械力除尘、湿法除尘、过 滤式除尘和电除尘。,烟气除尘原理烟气中微粒和载气的分离是利用微粒和载气分子间 二者的质量差别和所受力的差异来进行的。两个基本条件：分离作用力和沉积面。微粒分离方法一般采用机械或是物理方法。主要有重力沉降、惯性分离、离心分离、过滤、静电沉积、洗涤等方法。,3、除尘的设备,机械力除尘器湿法除尘器过滤式除尘器电除尘器,4、冶

11、金烟气除尘工艺,采选废气除尘现在常用的除尘设备有旋风除尘器、布袋除 尘器、文氏管、泡沫除尘器和单电极静电除尘器等。冶炼废气除尘烟气收尘分干式、湿式两类。目前90%以上含 尘烟气都采用干式收尘。现在常用的干式除尘设备有降 尘室、旋风除尘器、布袋除尘器和电除尘器等，可以单 独使用也可以组合使用。湿式收尘适用于净化含湿量大的含尘烟气，多在 南方冶炼企业使用。多数厂家采用旋风除尘加湿式除尘 的方法。,原料厂扬尘治理,原料的贮存、准备、加工运输中都会产生扬 尘，尤其在风的作用下四处飘散，恶化环境，因此扬尘治理十分必要。一般措施是喷水降尘、覆盖、添加扬尘 抑制剂、设置防尘网等。硫酸雾治理技术目前，国内外冶

12、炼企业脱除废气中硫酸雾的方 法多采用过滤除尘器。过滤除尘器是将含酸雾气体通过 滤料将晨雾粒捕集的装置。,2.7 冶金气态污染物的净化方法,气体污染物处理技术基本可以分为两大 类：分离法和转化法。分离法是利用外力等物 理方法将污染物从废气中分离出来；转化法是 使废气中污染物发生某些化学反应，然后分离 或转化为其他物质，再用其他方法进行净化。一般利用其不同的理化性质，采用冷凝、吸收、吸附、燃烧、催化转化等方法进行净化处理。,1、冷凝净化法,冷凝法是利用不同物质在同一温度下有 不同的饱和蒸汽压以及同一物质在不同温度有 不同的饱和蒸汽压这一性质，将混合气体冷却 或加压，使其中某种或几种污染物冷凝成液体

13、 或固体，从而由混合气体中分离出来。冷凝净化法可用于回收高浓度的有机蒸 汽和汞、砷、硫、磷等，通常用于高浓度废气 的一级处理，以及除去高湿废气中的水蒸气。,2、吸收法,吸收法是用适当的液体吸收剂处理气体 混合物，除去其中一种或多种组分的方法。吸收法是净化气态污染物最常用的方法，可用于净化含有SO2、NOx、HF、SiF4、HCl、NH3、汞蒸汽、酸雾、沥青烟和多种组分有机 物蒸汽。常用的吸收剂有：水、碱性溶液、酸 性溶液、氧化溶液和有机溶剂。主要几种吸收塔：空塔、板式塔、气泡 塔和湍球塔。,3、吸附法,吸附法主要用于净化废气中低浓度污染物，并用于回收废气中的有机蒸汽及其他污染物。基本原理：吸附

14、法使废气与多孔性固体 接触，使其中污染物吸附在固体表面上而从气 流中分离出来。常用的吸附剂：活性炭、硅胶、活性氧化 铝、分子筛。,4、燃烧法,燃烧法是通过燃烧废气中的污染物（可燃 气体、有机蒸汽、细微的尘粒等）转变成无害 物质或容易除去的物质。燃烧法的特点是可以处理污染物浓度很低 的废气，净化程度很高。燃烧法可以分为直接燃烧法、焚烧法和催 化燃烧法。5、催化转化法催化转化法是利用催化剂作用将废气中的污染物 转化成无害的化合物或转化成比原来的状况更容易除去 的物质。根据工作原理不同可分为催化氧化法和催化还原法,2.8 二氧化硫烟气的净化回收,1、二氧化硫性质及控制方法二氧化硫的性质SO2的化学性

15、质非常活泼，表现为：和水反应，同碱反应，同氧化剂反应，同还原剂反应，同金属氧化 物的反应。二氧化硫的控制方法我国有色行业硫的回收率大约是77%，而国外发 达国家在20世纪90年代冶炼烟气中SO2回收率已经达到90%以上。2、高浓度二氧化硫烟气的净化回收,3、低浓度二氧化硫烟气的净化回收,低浓度二氧化硫烟气控制方法低浓度二氧化硫烟气制酸工艺4、烟气脱硫技术烟气脱硫技术氨法烟气脱硫其他湿法烟气脱硫技术干法排烟脱硫半干法烟气脱硫,烟气脱硫技 术,氨法烟气脱,硫传统湿式氨法,其他湿法烟气脱硫技术,(4)双碱 法,干法排烟脱 硫,（4）催化氧化法,（5）催化还原法,2.9 其他烟气治理技术,1、含氟烟气

16、的处理湿法净化含氟烟气,干法净化含氟烟气,2、氮氧化物的净化技术,改进燃烧条件，减少氮氧化物的排放水喷射法烟气循环法二段燃烧法使用NOx型燃烧器含氮氧化物废气的净化处理催化还原法,吸收法,水吸收法,稀硝酸吸收法 碱液吸收法,熔融盐吸收法,3、沥青烟气的净化,电除尘器净化沥青烟气吸附法水洗涤法碱吸收湿法焦粉吸附净化法燃烧法,4、含铅烟气净化技术稀醋酸吸收法5、汞的净化技术冷凝吸附法高锰酸钾溶液吸收法液体吸收-充氯活性炭吸附法,6、二氧化碳烟气净化与综合利用吸收法膜分离法纯氧/烟气再循环燃烧煤气化联合循环低温分离法,7、煤气净化与利用,高炉煤气除尘工艺转炉烟气净化与利用烟气及烟尘的综合利用,高炉煤气除尘工艺,第三章 冶金废水的控制与治理,一、冶金工业废水1、水及水污染 水资源状况我国90%的地表径流和70%以上的地下径流分布在 面积不到全国50%的南方，现有耕地面积的2/3却在北方，这就造成我国北方17个省市干旱地区地下水资源短缺。水污染自然水体受到来自废水、大气、固体废料中污染 物的污染，叫水污染。废水对水体、大气、土壤、生物的污染，叫做废水 污染。水污染有两类：自然污染和人为污染。工业