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            紅土鎳礦濕法煉鎳水足跡研究論文

            發布時間:2022-05-06 14:37:18 文章來源:SCI論文網 我要評論














            SCI論文(www.0546wclm.com)

            摘  要 :基于 GB ∕ T 37756-2019 方法研究我國濕法煉鎳的全生命周期, 計算紅土礦濕法煉鎳的水足跡。結果表明, 紅土礦濕法 煉鎳工藝中電積工序的綜合水環境影響最為顯著。

            關鍵詞 :水足跡 ;紅土礦 ;鎳冶煉

            中國水資源總量約29041.0 億m3[1],水資源總量豐富,但根 據世界銀行WDI 數據庫 [2] 統計,2017 年中國人均可再生淡水資 源 2029.0m3,僅為世界平均水平的 35.4%,用水問題嚴峻。2020 中國鎳產品表觀需求量 130.97 萬 t[3],已成為世界上最大的金屬 鎳消費國。鎳冶煉過程的多個環節中都會產生含有大量污染物 的廢水 [4],造成多方面的環境影響。因此,采取科學的水資源管 理方法作為應對危機的首要方式日益受到關注,水足跡方法更 是成為眾多水環境評價方法中的研究熱點。

            水足跡概念于2002 年由荷蘭學者Hoekstra 等 [5] 在虛擬水理 論基礎上首次提出,指公眾在日常生活中消費的產品、服務、過 程等消耗的全部水資源 [6]。水足跡可根據研究對象的差異被劃分 為區域水足跡、過程水足跡和產品水足跡。我國的產品水足跡研 究已經應用于農產品 [7]、基礎能源產品 [8] 和輕工業產品 [9],但目 前仍然缺乏對有色金屬產品全生產流程的水足跡分析。

            水足跡評價的兩種主流核算方法可分為兩種,Hoekstra 等學者聯合國際非政府組織“水足跡網絡”(Water Footprint Network,WFN) 確立的WFN 水足跡評價方法 [5] 和國際標準化組 織基于生命周期評價框架制訂的國際標準水足跡評價方法 ISO14046[10]。WFN側重于水資源消耗量的核算,缺乏統一的關于水 體污染的核算方法 ;而 ISO 水足跡評價方法將水足跡定性為一 種綜合性環境評價指標,量化評估人類活動對水資源及相關環 境造成的消耗和污染,更適用于廢水污染物種類繁雜的有色金 屬產品?!禛B/T 37756-2019 產品水足跡評價和報告指南》[11] 立 足ISO 14046 水足跡評價方法編制,對水足跡評價方法,特別是 影響評價環節進行了本土化的轉化?;?GB/T 37756-2019 方法 建立紅土礦濕法煉鎳過程的生命周期清單,計算紅土鎳礦濕法 煉鎳的水足跡, 辨析鎳冶煉過程中問題產生的關鍵工序, 有助于 鎳冶煉企業節水減排進行針對性的改進。

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            1  金屬鎳冶煉水足跡評價模型建構

            1.1  金屬鎳冶煉水足跡評價方法

            國際標準化組織于 2014 年根據生命周期評價方法發布的 ISO 水足跡評價方法側重于由產品或組織機構消耗或影響的水 資源的輸入、輸出和潛在環境的匯編和評價?;谏芷谠u價 的水足跡評價過程分為四個階段,分別是 :目標與范圍的確定、 水足跡清單分析、水足跡影響評價和水足跡結果解釋。

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            鎳礦資源可分為硫化礦床和紅土鎳礦兩類,紅土鎳礦在世 界范圍內占有量高, 而我國鎳礦資源類型以硫化礦床為主。近年 來我國精煉鎳需求日益提升,大量進口印度尼西亞和菲律賓等 國的紅土礦進行生產,由于進口鎳礦品位差異大且成分不穩定, 多用濕法進行冶煉。鎳冶煉系統邊界包含金屬鎳產品生命周期 的鎳礦開采和金屬鎳冶煉兩個階段,選取生產 1kg 品位為 99.9% 的金屬鎳作為功能單位紅土鎳礦濕法煉鎳的水足跡。

            1.2  金屬鎳濕法冶煉系統邊界

            紅土鎳礦成分較于硫化鎳礦更為復雜,且品位較低,生產流 程需針對礦石具體成分進行調整。紅土鎳礦的濕法冶煉工藝主 要有三種,分別是氨浸、常壓酸浸和加壓浸出。其中氨浸工藝應 用最早, 適用于處理鎂含量較高的表層紅土礦, 但不能有效分離 礦石中的銅、鈷等成分,現已被企業淘汰。加壓酸浸工藝的鈷鎳 浸出率高達 90%以上,具有能耗低的優點,雖然工藝復雜,操作 條件嚴格, 仍廣泛被全球新建鎳礦冶煉工廠所采用。紅土鎳礦濕 法冶煉用水可依據性質分為一般用水、高鹽廢水和酸性廢水三 類。一般用水包括設備循環冷卻水、洗滌用水和裝置污水排放, 此類用水水質較高, 重金屬和有機成分含量低。高鹽廢水含有大 量重金屬及鹽物質, 例如原料帶入水、沉淀出水、電絮凝廢水等, 酸性廢水來源于酸浸環節的沖洗液及萃取過程的萃余液等。

            研究范圍包括采礦、運輸、酸浸等過程, 系統邊界如圖 1所示。 1.3  基于 GB/T 37756-2019 的金屬鎳濕法冶煉水足跡影響 評價

            基于 GB/T 37756-2019 的金屬鎳濕法冶煉水足跡包括水稀 缺足跡和水劣化足跡兩類。水稀缺足跡用于評價與生產活動相 關的潛在環境影響,一種產品或工藝的水稀缺足跡通過水資源 消耗來計算, 其表達式如下 :

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            式中 :為金屬鎳產品水稀缺足跡,m3 ;Cj 為工序j 的用 水量, m3 ;i,n 為金屬鎳產品生產的各單元過程, i=1,2,3...

            水劣化足跡用于評價產品水污染物排放到水體中導致的水 降解的潛在環境影響。水劣化足跡通常通過以下影響類別進行 評價 :水體富營養化足跡、水酸化足跡、水體生態毒性足跡等。 水劣化足跡的計算方法分為臨界稀釋體積法和當量系數法,本 文選取適用于污染物排入水體而產生水劣化足跡的當量系數法 進行計算, 每種影響類型選取不同污染物當量進行評價, 其表達 式如下 :

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            式中 :為金屬鎳產品水劣化足跡,m3 ;為排入水體 的污染物k 的特征化因子,污染物當量 /kg-污染物 ;為排入
            水體的污染物的量, kg ;k為污染物種類 ;d 為水劣化足跡的類型, 可為水體富營養化足跡、水體酸化足跡、水體生態毒性足跡等。

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            2  數據清單分析

            濕法煉鎳的采礦環節涉及國內采礦和海外采礦,國內采礦 數據源于廣西銀億科技礦冶有限公司的企業調研 [12],該企業電 積鎳年產量 5000t,紅土鎳礦出礦品位 1.12%, 金屬鎳綜合回收率 約 86%,鎳礦采礦損失率和貧化率均為 3%。2016-2018 國家鎳礦 進口量 [13] 中菲律賓進口鎳礦約占 79%,故取用瑞士 Ecoinvent3 數據庫 [14] 中菲律賓鎳礦開采的新水消耗和污染排放數據作為海 外采礦的數據。海外紅土鎳礦的品位取 1.7%[15],采礦損失率和 礦石貧化率均假設為 5%。特征化因子如表 1 所示,其中水體生 物毒性特征化因子分為淡水生物毒性和海洋生物毒性兩部分。 余下工序的新水取用及污染物排放清單來自文獻 [16]。酸浸工序 鎳浸出率為 96.2%[17],萃取工序鎳常溫萃取率取 96.91%[18],假設 酸浸工序浸出液含鎳量 70g/L,依據上述數據可折算生產 1kg鎳 所需的各工序新水消耗量。

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            假設國內濕法冶煉鎳原礦至冶煉廠的運輸為公路運輸20 公 里,濕法冶煉的輔助材料運輸距離均依據我國近 5 年公路貨物運 輸平均運輸距離取 180.3 公里 [19],結合文獻中獲取的公路運輸污 染排放清單 [20] 計算得國內紅土礦濕法冶煉過程中的運輸工序污 染排放。海外紅土礦采用海運方式運輸, 水體污染排放數據難以 獲得, 予以忽略。表2 為紅土鎳礦濕法煉鎳水污染物排放數據。

             

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            3  紅土鎳礦濕法煉鎳水足跡評價

            紅土鎳礦濕法煉鎳水稀缺足跡為 0.12m3,各工序占比如圖2 所示。紅土鎳礦濕法煉鎳水稀缺足跡最高的三個工序依次為酸 浸、萃取和國內開采。酸浸工序首先應注意溫度和壓強對鎳浸出 率的影響, 以便降低工序間新水投入。萃取工序的水耗主要用于 對酸浸工序制得的鎳浸出液進行pH 等參數調整,便于后續反應 進行, 故應整體考慮這一過程中的各類物料投入, 不斷優化配料 比,減小水稀缺足跡。水劣化足跡計算過程中涉及的特征化因子取自 Simapro 軟 件中的ReCiPe2016 方法體系。紅土鎳礦濕法煉鎳的水體富營養 化足跡為 0.02kg N eq,水酸化足跡為 0.10molc H+ eq,水體生物 毒性足跡為 0.01kg 1,4-DCB, 各工序水劣化足跡結果見表 3。

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            海外開采的污染排放受鎳礦進口地區的礦場環境和技術水 平制約,進口海外紅土礦有效避免了國內紅土礦煉鎳的部分水 體富營養化足跡和水體酸化足跡。電積工序中的水體富營養化 足跡更多地受到NOx 排放量的影響,可考慮酸霧凈化等方法進 行處理。酸浸工序的水酸化足跡主要由 SO2 引起,結合廢氣制酸 等處置方法可在治理排放的同時減少原料投入。電積過程產生 的各類水污染物中, 釩排放對水體生物毒性足跡的貢獻最大。運 輸過程對濕法煉鎳水劣化足跡的影響較小。

            4  結論

            基于 GB/T 37756-2019 方法研究我國紅土礦濕法生產 1kg 品 位為 99.9%的金屬鎳的水足跡。GB/T 37756-2019 方法水稀缺足跡 0.12m3,水體富營養化足跡 0.02kg N eq,水酸化足跡 0.10molcH+ eq,水體生物毒性足跡 0.01kg 1,4-DCB。紅土鎳礦濕法煉鎳的 水稀缺足跡主要來源于酸浸工序,水體富營養化足跡和水體酸 化足跡主要來源于海外開采和電積兩個工序,水體生物毒性足 跡主要來源于電積過程。電積工序的水環境影響包含耗水和酸 性氣體排放兩個方面,電積工序脫硝應成為濕法煉鎳企業優化 生產技術方向。

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            參考文獻

            [1]  中華人民共和國水利部 .2019 中國水資源公報 [M]. 北京 :中國水利水電出版社 .2020.[2]  WorldBank.World-Development-Indicators[EB/OL].[2020-12-07].https:// databank.worldbank.org/source/world-development-indicators.html.
            [3]  World Metal Statistics. World Metal Statistics Yearbook[R]. London: World Bureau of Metal Statistics, 2019.
            [4]  沈軍 . 有色金屬冶煉廢水凈化處理工藝的研究 [J]. 世界有色金屬 ,2020,(16):200- 201.
            [5]  HOEKSTRA A Y, CHAPAGAIN A K, ALDAYA M M, et al. The water footprintassessment manual :setting the global standard [M]. London:Earthscan, 2011.
            [6]  馬晶 , 彭建 . 水足跡研究進展 [J]. 生態學報 , 2013, 33(18):5458-5466.
            [7]  Wang Y B.Water footprint of grain product in irrigated farmland of China [J]. Water Resources Management ,28(8) :2213-2227.2014.
            [8]  檀勤良 , 姚洵睿 , 艾柄均 . 考慮生命周期的中國煤電水足跡評估 [J]. 華北電力 大學學報(社會科學版) ,2020,(5):41-50.
            [9]  高妍 , 馬廣奇 . 中國紡織工業2008—2017 年藍水足跡與經濟發展關系研究 [J].經濟研究導刊 ,2020,(3):38-40.
            [10] International Organization for Standardization (ISO). ISO 14046: Environmental Management - WaterFootprint -Principles, Requirements and Guidelines[S]. Geneva, Switzerland,2014.
            [11] GB/T 37756-2019, 產品水足跡評價和報告指南 [S].
            [12] 王曉霞 . 無鉛焊料的生命周期評價 [D]. 碩士學位論文 . 北京 : 北京工業大學 , 2008.
            [13] 中國有色金屬工業協會 . 中國有色金屬工業年鑒2017-2019[M]. 中國有色金屬 工業協會 .2018-2020.
            [14]  Ecoinvent."Ecoinvent3”[EB/OL].[2018-03-27].https://www.ecoinvent.org/ database/database.html.
            [15] 李宜軒 , 楊立明 , 胡順峰 . 進口印尼紅土鎳礦質量狀況及貿易對策 [J]. 金屬礦 山 ,2008(06):6-8+26.
            [16]  鄧書亞 . 鎳基高溫合金材料的生命周期評價 [D]. 北京 : 北京工業大學 ,2018.   [17] 郭歡 , 付海闊 , 靖青秀 , 等 . 用硫酸從紅土鎳礦中常壓浸出鎳鈷鐵試驗研究 [J].濕法冶金 ,2020,39(3):190-193,202.
            [18] 朱紅斌 , 韋志偉 , 趙夢夢 , 何嘉靖 , 李勇賓 , 李曉輝 , 甘紹鳳 , 楊宏斌 , 唐富順 , 張 淑華 . 電鍍污泥和紅土鎳礦浸出液中鎳的直接萃取分離研究 [J]. 中國有色冶金 ,2018,47(04):74-80.
            [19] 國 家 統 計 局 .  國 家 數 據 [EB/OL].[2018-12-21].http://data.stats.gov.cn/ easyquery.htm?cn=C01.html.
            [20] 馬麗萍 . 材料生命周期評價基礎之道路交通運輸本地化研究 [D]. 碩士學位論文 . 北京 : 北京工業大學 , 2007.

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