重有色冶金与环境保护

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重有色冶金与环境保护

北京矿冶研究总院邱定蕃・

摘要：本文论述了重有色冶金与环境保护的关系。在古代，由于有色雅金规模小．环境枵染｜可囊不突出。２０世纪中期，由于世界有色冶叠的规摸越来越大，环境污染事件频繁发生．环境樗槊成为重有色冶金发展的｛｝Ｉ约因素。作者认为．近年来几乎所有取得重大进展的重有色冶金技术都是在环境保护方面压力加剧的背景中产生，而又在环境保护方面取得突破后而告成功。田此．任何一个环境柯染严重的冶金工艺息要靛淘汰．代之以一个较为清怙的新工艺。

关ｔ调：重有色暗盎环境保护环境羁染清洁工艺

重有色金属在有色金属中占据了举足轻重的地位。在我国，铜、铅、锌、镍、钴、锡、汞等占了有色金属总产量的一半以上。重有色金属与人类社会的文明史息息相关。历史上铜器进人人类的生活比铁器还早。今天，从人们的生活用具、房屋建造及装修到航天、核能、微电子、计算机都离不开重金属。然而，重金属的生产往往又伴随着环境污染。冶炼厂高耸人云的烟囱冒出的二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳及种种有毒元素造成了可惜的酸雨、大气层臭氧空洞和其它严重的大气污染。有色金属工业的废水废渣污染了许多河流、湖泊和海洋。难道重有色金属给我们带来的物质文明和环境污染就注定了不可调和吗？要么任意环境枵染对人类的肆虐，要么关闭有色冶炼工厂了事。不，人类总是在社会的发展中不断进行调整，科学技术的进步使得我们可以在这两者中进行协调。只要我们高度重视环境保护，支持无枵染的冶炼新工艺、新技术的研究，我们就可以在拥有蓝天、青山、绿水的环境中享受重有色金属给我们带来的种种好

‘邱定着中茸工程院酶士北京１０００４４处。

ｌ中国古代重有色冶金的辉煌人类由石器石代进入金属时代是以青铜的创造和应用作为重要标志。早在原始社会晚期，人类就使用了铜器。ｉ９７８年在甘肃马家窑遗址中出土的青铜小刀是中国发现的最早青铜器物，该遗址经测定其年代为距今４７００年前。小刀是铸造的，台锝量为６．１０％，这说明当时在配制青铜及模铸技术方面已经达到了一定的水平。根据２０００年１１月ＣＣＴＶ公布的“九五”科技攻关重大成果“夏商周断代工程”，夏代应为公元前２０１０年至公元前１６００年，商为公元前１６００年至公元前１０４６年，而西周则为公元前１０４６年至公元前７７１年。中国的奴隶社会是从夏代发展起来的。因此，马家窑出土的青铜小刀可以说明原始社会的晚期铜器已经进入了人类的社会生活。进人奴隶社会之后，冶铜技术逐步发展到了商朝初期即已出现高度的青铜文化。商、西周是使用青铜的极盛时期。我国曾出土了大量的晚商

青铜器，这些精美的青铜器已充分说明，西周时期我国的铜冶炼和铸造技术已经达到相当高的水平。

湿法炼铜应该是起源于中国。战国时期的著作“山海经”中就有矿山流出“酸水”的记载。铁能置换胆矾溶液中的铜这一现象在西汉“淮南万毕术”中已有记载。北宋末年的胆铜产量约占总产量的１５％～２０％。“宋史・艺文志”和已经失传的“浸铜要录”对铜浸出和置换都有记载。

中国的青铜时代大约延续了夏、商、周三个朝代。在这一时期，除铜和锡之外，金、铅、银、汞的冶炼方法也逐步得到了发展。到了唐代，即公元９世纪上半叶，铜的年产量约为１３０－－３３０ｔ，锡约２５ｔ，银约５ｔ。宋代王安石变法时，制订了一些有利于矿业发展的措施，使金属产量大大增加。到元丰元年（公元１０７８年），铜的产量达到７３６０ｔ。锡１１６０ｔ，铅４６００ｔ，银６．７ｔ，汞１．７ｔ，金３３５ｋｇ。可见，中国古代有色金属的规模和技术在世界上都是领先的。

中国古代出现了很多新工艺、新技术，创造了象鎏金工艺、胆水炼铜、表面处理、蒸馏法炼锌等具有世界意义的成就。从清代中期起，实行闭关锁国的政策使中国的有色金属工业由先进变为落后。正当中国处于停滞不前时．欧洲进入了文艺复兴时期。到１８世纪，欧洲有色金属不管在产量方面还是技术方面都有很大的进展。而中国却对西方正在发生的工业革命茫然不知。到解放前夕，中国的有色金属工业已处于奄奄一息的状态。１９４９年，中国的有色产量仅为ｉ．３３万ｔ。当然，对如此小的生产规模，伴随着有色金属生产排出的废气、废水和废渣对生态环境的影响不大。解放后，有色金属工业得到迅速的发展，特别是改革开放之后，有色金属产量迅速提高。１９９９年，中国有色金属产量达到６９９．７万ｔ，居世界第２位。２环境污染成为重有色冶金发展的头号制约因素

２０世纪中期，随着各国工业化的进程，重有色金属工业规模越来越大。在一些工业发展较快的国家，环境污染事件频繁发生。重有色冶金对环境污染主要表现在三个方面：大气污染、水污染和固体废弃物污染。

２．１大气污染

二氧化硫是有色冶炼废气中最引人注目的有害成分。世界上发生过许多严重的二氧化硫烟雾事件。如历史上震惊一时的伦敦烟务事件和美国匹兹堡南郊的多偌拉镇和日本东部海岸的四日市都发生过二氧化硫烟雾事件，造成了严重的灾难。

通常认为空气中的二氧化硫浓度大于０．５ｐｔ：ｒｍ就可能对人体造成危害，当浓度增加到１～３ｐｐｍ时，大部分感到呼吸遭受刺激，到１０ｐｐｍ时就有可能出现严重支气管痉挛。吸入高浓度二氧化硫，能引起喉水肿和声带痉挛而窒息，．并可并发支气管炎、肺炎和肺水肿。二氧化硫与空气中的飘尘结合，危害要比二氧化硫大得多，它有可艟导致支气管哮喘、肺气肿和肺组织硬化等。

全世界每年有大量二氧化硫排至大气中。根据２０世纪８０年代末的统计。每年排出的二氧化硫达到】．５亿ｔ。这就是世界上许多地方形成严重酸雨的原因。中国１９９７年二氧化硫的排放量１４０８万ｔ，１９９９年为１１１４万ｔ，其中．９０％来自煤的燃烧。１９９０年，重有色金属企业随精矿（原料）代人企业的硫量约为９４．４万ｔ。在橹炼过程中９０％的硫以二氧化硫形式随烟气排出，当烟气中二氧化硫浓度高于３．５％时，一般都用于嗣取硫酸，但仍有大量的低浓度二氧化硫未被利用。１９９０年硫的利用率仅为６３．５％。经过这些年的治理，到１９９７年硫的利用率达７７．２％，重有色金属工业产出的二氧化硫浓度比煤燃烧时排出的二氧化

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硫浓度要高，危害仍然是严重的。

重有色金属冶炼时除产生二氧化硫造成环境污染外．矿石中的一些有害元素如铅、汞、镉等也对生态环境造成危害。据１９９０年有色金属工业环境统计，每年有色金属工业从废气中有１４５２ｔ铅，６．４７ｔ汞，９．０５ｔ镉排出。

重有色金属冶炼企业排出的废气量大，成分复杂，有可能对周围环境造成污染。据１９９０年的统计，遍布在全国２４个省（市）、自治区内的有色金属冶炼厂生产过程总释放的废气量为２９７０亿ｍ３，占全国工业废气总排放量的１１％。这其中，重有色金属冶炼企业占了很大的比例。大型企业直径在５～ｌＯｋｍ，中小型企业在１～２ｋｍ范围内，人、畜、植被和土壤等都会受到有害气体的污染影响。

２．２水污染

水污染显我国面临的主要环境问题之一。随着工业的发展，工业废水排放量不断增加。据“中国２０００年水环境预测与对策研究”报道，我国在１９９０年的污水总量为４１４亿ｔ，工业废水为２９８亿ｔ；２０００年污水总量达７９０亿ｔ，工业废水为６０ｌ亿ｔ。

现在全国有色金属工业每年废水排放量约为５～５．６亿ｔ。１９９７年有色金属工业废水复用率已达７２．８％，但仍有大量的含重金属离子的废水排出。１９８７年对１１个重有色金属联合企业和９个重有色金属冶炼厂废水排出的调查，全年从这些企业排出的汞１．７ｔ、韬５８．２ｔ、铅１２５．２ｔ、铜６０８ｔ、锌２０４８．３ｔ、砷１８９．９ｔ，对部分地区污染非常严重。

重金属废水对环境污染会产生非常严重的后果。２０世纪６０～７０年代，日本发生了举世闻名的四大公害事件，即四日市气喘病、富山骨痛病、熊本县水侯病、新泻县水俣病。其中三起严重公害都是含重金属废水造成的。

２０世纪７０年代之前，西方一些工业发达国家环境污染严重，英国的泰晤士河、欧洲的莱茵河水质变坏。到了２０世纪７０年代之后，随着发达国家环境意识的加强，加大了环境保护措施才使一些河段水质有了明显改善。美国环保局宣称，全国７０多条河流的水质变好，５大湖已从死亡边缘复生，鳟、鲑等名贵鱼种又出现了，许多关闭过的海滨浴场又重新开放。其它国家如德、法、俄曾受严重污染的河流，通过治理情况也在好转。

我国在２０世纪７０年代后期至９０年代中期，工业发展速度很快，在不长的时间里，中国社会从短缺经济的阴影中走出来，多种产品产量迅速增加。在这一期间，环境保护问题往往被人们巨大的“增产”热情所掩盖。据国家环境保护局编写的“有色金属工业废水治理”一书中披露，在长江以北地区，找不到一条未被污染的主要江、河。天津市评价的５３２条（个）江、河、湖、水库中，已受到污染的达８２．３％。大城市附近的太小河流都受到较重的污染。有色金属工业特别是重金属离子及其相关有害元素对水体的污染，是水污染中应引起特别重视的部分，一旦造成危害，国外历史上的一些悲剧也可能在中国重演。

２．３固体废弃物污染

我国有色金属资源贫矿较多，有价金属品位低，单位产率的固体废物产生量大。一般大中型露天矿年剥离量都在数百万吨，地下采矿井巷工程每年也要产生几十万吨以上的废石。在选矿作业中每选出一吨精矿平均耍产出几十吨甚至上百吨尾矿。我国几个规模较大的露天矿山，在整个服役年限内的总废石量均高达几千万ｍ３。如白银１号露天矿为５０００多万Ｈ，，金堆城钼矿为３．３亿ｍ３，德兴铜矿高达５亿ｏ。据１９９０年统计，有色金属工业固体废物产生量为６２９９．６２万“不包括采矿废石）。其中，冶