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株冶集團(tuán)工作人員在檢測(cè)收塵器。(資料照片) 本報(bào)記者 趙持 攝
本報(bào)記者 胡宇芬
鉛、鎘……這些越來越眼熟的重金屬名稱，正成為環(huán)保的眼中釘。其在人體的蓄積達(dá)到一定數(shù)量，皮膚潰爛、骨頭疼痛、神經(jīng)受損、癌癥等疾病便接踵而至。
國(guó)家將危害最大的鉛、汞、鎘、鉻、砷列入一類防治對(duì)象，要求到2015年，重點(diǎn)防控區(qū)重金屬污染排放量比2007年減少15%。
長(zhǎng)期粗放式開發(fā)利用礦產(chǎn)資源，讓湘江成為我國(guó)重金屬污染最嚴(yán)重的河流之一。如何控制新污染、治理舊污染，最終讓污染離我們遠(yuǎn)去?產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，科技全面發(fā)力。
10月中下旬，記者走訪了省科技廳、省環(huán)保廳、中南大學(xué)、省有色金屬研究院等單位，對(duì)我省重金屬污染防治技術(shù)作了疏理。讓人欣慰的是，從采礦到選礦、從冶煉到加工的各個(gè)環(huán)節(jié)，一批關(guān)鍵瓶頸技術(shù)取得了突破，陸續(xù)應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中。
8大專項(xiàng)攻關(guān)治污
重金屬污染防治的技術(shù)思路，概括起來三句話。開發(fā)清潔生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)源頭減排;生產(chǎn)中的“三廢”循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)過程控制;已經(jīng)排到了企業(yè)圍墻外的重金屬污染，進(jìn)行環(huán)境治理與生態(tài)恢復(fù)。
從2006年開始，我省加快了重金屬污染防治的科技攻關(guān)步伐。據(jù)省科技廳社會(huì)發(fā)展科技處處長(zhǎng)陳松介紹，依托省內(nèi)大型企業(yè)、優(yōu)勢(shì)高校院所，以株洲清水塘、湘潭竹埠港、衡陽水口山等污染源相對(duì)集中的重點(diǎn)工業(yè)區(qū)和大中型有色采選、冶化企業(yè)為載體，我省在湘江流域重金屬污染治理直接相關(guān)領(lǐng)域組織實(shí)施了8個(gè)科技重大專項(xiàng)，投入科技經(jīng)費(fèi)近億元，集中突破了一批行業(yè)清潔生產(chǎn)和治理修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)。我省還承接了國(guó)家水專項(xiàng)、“863計(jì)劃”、科技支撐計(jì)劃等一批國(guó)家項(xiàng)目。近3年來，在重金屬污染治理領(lǐng)域，我省爭(zhēng)取國(guó)家科技項(xiàng)目資金3億多元，瞄準(zhǔn)有色冶煉清潔生產(chǎn)、廢物循環(huán)利用、污染土壤修復(fù)等重大技術(shù)難題攻關(guān)，為湘江流域重金屬污染治理提供有力支持。
同時(shí)，我省還獲準(zhǔn)依托中南大學(xué)組建國(guó)家重金屬污染防治工程技術(shù)研究中心，這是我國(guó)重金屬污染防治領(lǐng)域第一個(gè)國(guó)家級(jí)工程技術(shù)研究中心;中南大學(xué)重金屬污染防治團(tuán)隊(duì)已入選國(guó)家人才推進(jìn)計(jì)劃重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。“重金屬污染防治產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”、“有色重金屬短流程節(jié)能冶金”等一批相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，也相繼組建。
革新工藝 源頭減排
源頭減排，靠的是清潔生產(chǎn)。
從開采出來的礦石中提取需要的金屬，氰化物曾是最得力的幫手。它雖然有劇毒，但功力強(qiáng)大，能讓回收率維持在90%以上，企業(yè)都舍不得放棄。可要改成無氰選礦，提高回收率是最大難題。
省有色金屬研究院開發(fā)出電位調(diào)控浮選、高效組合捕收劑等高效清潔選礦新技術(shù)，配合無氰藥劑一起“發(fā)功”，解決了氰化物劇毒藥劑的使用和排放問題。在郴州寶山礦業(yè)公司實(shí)施后表明，與原工藝相比，提高鉛鋅回收率3%—4%，提高金回收率10%。
株冶集團(tuán)是我國(guó)最大的鉛鋅冶煉企業(yè)。傳統(tǒng)煉鋅方法要首先把鋅精礦進(jìn)行高溫焙燒，才能酸浸處理形成硫酸鋅溶液。這種方法不僅有價(jià)金屬回收率低，而且二氧化硫等“三廢”排放量較大。
在國(guó)家和省科技計(jì)劃項(xiàng)目的聯(lián)合支持下，經(jīng)過引進(jìn)、消化、吸收再創(chuàng)新，世界上最先進(jìn)的煉鋅工藝之一——常壓富氧浸出工藝在株冶集團(tuán)成功實(shí)施。新工藝不僅沒有大氣污染，而且鋅、鉛、銦等有價(jià)金屬綜合回收率也提高了12個(gè)百分點(diǎn)以上，并可將老工藝形成的含有許多有價(jià)金屬的浸出渣搭配再利用。
傳統(tǒng)的燒結(jié)—鼓風(fēng)爐還原煉鉛工藝，存在能耗高、自動(dòng)化水平低、“三廢”排放量大等先天不足。從去年起，株冶集團(tuán)采用目前世界最先進(jìn)的基夫賽特直接煉鉛工藝，解決了傳統(tǒng)鉛冶煉工藝的嚴(yán)重污染問題。
廢水回用可超9成
重金屬廢水，伴隨著礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的全過程。廢水回用，方為治本之道。
傳統(tǒng)的石灰中和沉淀法，雖然工藝簡(jiǎn)單，但由于廢水中重金屬離子種類多、濃度大，很難達(dá)到國(guó)家最新排放標(biāo)準(zhǔn)。而且，由于石灰的沉淀作用，水中鈣離子濃度高容易結(jié)垢，影響后續(xù)工藝，很難回收利用。
由中南大學(xué)教授柴立元領(lǐng)銜攻關(guān)的“重金屬廢水生物制劑法深度處理新技術(shù)”，使得廢水回用率提高到90%以上。與石灰“單兵作戰(zhàn)”不同，生物制劑是“兵團(tuán)作戰(zhàn)”，含有很多功能各異的基團(tuán)，可同時(shí)出擊捉拿多種重金屬離子。他告訴記者：“該技術(shù)在株冶集團(tuán)應(yīng)用后，年減排廢水500萬噸，已在湘江流域多家重金屬冶煉企業(yè)推廣并輻射應(yīng)用于國(guó)內(nèi)20多家企業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，已實(shí)現(xiàn)年回用2000多萬噸廢水，年減排重金屬近200噸。”2011年，該技術(shù)還獲得了國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。
選礦中常用的浮選法，是耗水大戶。每浮選1噸礦，要用去4—5噸水。而且，浮選后留下的各種藥劑最終都?xì)埩粼趶U水中，很難回用。省有色金屬研究院對(duì)選礦廢水采用調(diào)節(jié)酸堿度、氧化混凝、吸附處理新工藝，并根據(jù)不同金屬對(duì)水質(zhì)的不同要求分質(zhì)分段回用，可實(shí)現(xiàn)選礦廢水全部回收。該院副院長(zhǎng)陳偉告訴記者，在郴州寶山礦業(yè)公司應(yīng)用該技術(shù)后，每年可回用選礦廢水453.75萬噸。如果在全省鉛鋅礦推廣該技術(shù)，以每天處理量3萬噸、每天產(chǎn)生選礦廢水15萬噸計(jì)算，每年可以節(jié)約水資源4500萬噸。
固廢利用“吃干榨盡”
相比廢水回用，重金屬固體廢物因類型多、分布廣、數(shù)量大，處理難度更大。有價(jià)金屬的回收和廢渣綜合利用，是研發(fā)的兩條思路。
冷水江被稱為世界銻都。砷堿渣是銻冶煉過程中產(chǎn)生的廢渣，由于其中的砷是以砷酸鈉形式存在，劇毒且易溶于水，多年沒有較好的處理技術(shù)，成為“老大難”。
在國(guó)家“863計(jì)劃”支持下，省有色金屬研究院聯(lián)合錫礦山閃星銻業(yè)公司等單位進(jìn)行了“銻冶煉砷堿渣綜合利用關(guān)鍵技術(shù)與示范”研究,取得階段性成果。實(shí)現(xiàn)了砷銻分離、砷堿分離、砷酸鈉干燥等三大關(guān)鍵技術(shù)的突破，可以將砷堿渣全部回收利用，再無新的“三廢”產(chǎn)生。如今，錫礦山閃星銻業(yè)公司“5000噸砷堿渣回收利用工程”建成投產(chǎn)，預(yù)計(jì)將在5年內(nèi)處理掉歷年積存的砷堿渣，達(dá)到治理要求。
在株洲清水塘工業(yè)區(qū)，幾十年工業(yè)生產(chǎn)累積了近千萬噸固體廢物，過去企業(yè)請(qǐng)人運(yùn)走還要花錢。隨著“冶化工業(yè)固廢梯級(jí)利用產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)”省科技重大專項(xiàng)的實(shí)施，固體廢棄物制備凝膠材料的技術(shù)取得突破，這些過去討人嫌的包袱也能賣錢了，預(yù)計(jì)將在5年內(nèi)全部變成又輕巧又保溫的建筑材料。
“高鐵低鉛重金屬固廢清潔處理技術(shù)”，則突破了高鐵、低鉛高危固廢同時(shí)還原造锍過程的關(guān)鍵技術(shù)難題及工程實(shí)踐問題，將之轉(zhuǎn)化為粗鉛、鐵锍和水淬渣等有用資源，已在郴州國(guó)大有色金屬冶煉有限公司成功應(yīng)用。
“我們將伴生在鉛鋅礦里的含砷廢渣富集后，形成一種礦物質(zhì)，并進(jìn)一步通過固化技術(shù)形成類水晶固化體，因?yàn)槠渲猩楹窟_(dá)到25%以上，而且十分穩(wěn)定，可以作為未來的資源安全存放。”柴立元教授向記者透露最新的技術(shù)進(jìn)展。
土壤修復(fù)“中西結(jié)合”
不論是廢水、廢氣，還是固廢，土壤都是它們的歸宿。湘江流域重金屬污染土壤如何修復(fù)?多種技術(shù)正在摸索中。
化學(xué)和物理的方法類似西醫(yī)。比如用特制的化學(xué)試劑給土壤“洗澡”，以提取、溶解污染土壤中的重金屬，但通常影響土壤肥力。又比如用化學(xué)藥劑作為固化劑，把土壤中的重金屬團(tuán)團(tuán)包圍，讓其“冬眠”，不遷移到植物中去。
今年6月，省內(nèi)首條重金屬土壤修復(fù)藥劑生產(chǎn)線在永清環(huán)保正式運(yùn)行,開始批量生產(chǎn)，這是國(guó)內(nèi)唯一一家以自有技術(shù)生產(chǎn)重金屬土壤修復(fù)藥劑的環(huán)保企業(yè)。永清環(huán)保根據(jù)我國(guó)土壤污染的實(shí)際情況，通過消化、創(chuàng)新、改進(jìn)，研發(fā)出重金屬污染土壤離子礦化穩(wěn)定化技術(shù)，其原理是利用離子礦化穩(wěn)定劑與污染土壤中不穩(wěn)定的重金屬離子發(fā)生礦化反應(yīng)，使其生成自然界存在的多種重金屬礦石晶體，從而避免進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng),可有效降低土壤各種重金屬的遷移。目前，該技術(shù)已成功應(yīng)用在永興縣重金屬污染和湘江流域水污染綜合防治一期項(xiàng)目中。據(jù)悉，永清藥劑預(yù)計(jì)年產(chǎn)離子礦化穩(wěn)定劑8萬噸，可治理重金屬污染土壤約140至260萬噸，按污染土壤容重為1.8噸/立方米估算，可以修復(fù)污染土壤工程量為80至145萬立方米。
生物的方法類似中醫(yī)。比如在土壤上種植吸附力強(qiáng)的植物，把重金屬從土壤中引出來，只不過植物修復(fù)法周期較長(zhǎng)，資金需求很大。據(jù)了解，湖南桃林鉛鋅礦尾礦區(qū)種植了狗牙根和芒草，郴州也種植了砷超富集植物蜈蚣草。
由中南大學(xué)研發(fā)的“鉻渣堆場(chǎng)重污染土壤微生物治理技術(shù)”，則開辟了新的路徑。鉻是個(gè)非常有意思的重金屬，六價(jià)鉻劇毒，毒性是三價(jià)鉻的100倍。于是，科學(xué)家培養(yǎng)出一種神奇的微生物，以千軍萬馬之勢(shì)沖開六價(jià)鉻藏身之處的大門，快速將之變成三價(jià)鉻。該技術(shù)在五礦(湖南)鐵合金有限公司建立了100平方米中試示范，原長(zhǎng)沙鉻鹽廠留下的幾十萬噸鉻渣堆場(chǎng)重污染土壤亟待處理，目前該技術(shù)已開始發(fā)揮作用。
記者還了解到，我省對(duì)鎘污染的治理攻關(guān)也取得了顯著進(jìn)展。10月15日，省科技廳組織專家對(duì)省農(nóng)科院承擔(dān)的省科技重大專項(xiàng)“稻米鎘污染消減及快速檢測(cè)技術(shù)與裝備研究”進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)評(píng)議。專家組認(rèn)為，通過兩年多來的科技攻關(guān)，初步建立了湖南省稻田鎘污染地理信息系統(tǒng)，有望為我省全面控制稻米鎘污染提供技術(shù)支撐;篩選和研制出一批低積累鎘的穩(wěn)定型水稻品種和土壤重金屬鈍化劑，構(gòu)建了以鎘低積累型品種、土壤鈍化和植物調(diào)控相結(jié)合的組合技術(shù)模式，鎘累積量最多可降低68.8%，能確保中、輕度鎘污染水平下稻米鎘含量不超標(biāo)。同時(shí)，項(xiàng)目組研發(fā)了便攜式快速檢測(cè)儀器及配套檢測(cè)技術(shù)，能滿足田間稻米鎘快速檢測(cè)要求，并已向全省基層糧食和農(nóng)業(yè)系統(tǒng)推廣應(yīng)用。
個(gè)案
零排放生產(chǎn)線
放飛綠色希望
本報(bào)記者 余蓉
在冷水江錫礦山閃星銻業(yè)公司，廠區(qū)內(nèi)外兩個(gè)堆放劇毒砷堿渣的倉庫，將逐漸成為歷史。
走進(jìn)廠區(qū)的西南角，只見占地面積1500平方米、年處理5000噸砷堿渣的零排放生產(chǎn)線，正不斷把砷堿渣分步回收，吃干榨盡。這條投資2000萬元的生產(chǎn)線，從今年1月11日正式投入運(yùn)行。預(yù)計(jì)5年后，公司歷史遺留的約2萬噸砷堿渣將處理完畢。經(jīng)測(cè)算，每年可減排砷0.222噸、銻1.31噸。
銻用處很大，但銻冶煉中產(chǎn)生的大量砷堿渣一直奈它不何。砷堿渣中砷的平均含量為1%—15%，并以砷酸鈉形式存在，有劇毒，如溶于水將造成重大的環(huán)境污染。歷史上的砷堿渣大多進(jìn)行深挖填埋，污染了地下水。后來各個(gè)冶煉廠又建專門的倉庫長(zhǎng)期堆存。不但造成銻、砷、堿大量積壓浪費(fèi)，而且環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)與日俱增，嚴(yán)重制約了銻冶金工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。目前，我國(guó)砷堿渣的堆存總量已達(dá)到20多萬噸，且每年還增長(zhǎng)5000噸左右。
砷堿渣不能有效處理，根源在于砷、銻分離得不徹底，砷、堿難以分離。砷在冶煉系統(tǒng)中惡性循環(huán)，堿含砷高，循環(huán)利用的效率低，導(dǎo)致產(chǎn)生更多的砷堿渣。湖南有色金屬研究院聯(lián)合錫礦山閃星銻業(yè)、南昌航空學(xué)院、北京師范大學(xué)等單位，突破了分步誘導(dǎo)結(jié)晶砷堿高效分離關(guān)鍵技術(shù)來解決砷、堿難以分離的問題，實(shí)現(xiàn)了砷堿渣的完全資源化。
這條綠色生產(chǎn)線還有望對(duì)周邊民營(yíng)冶煉廠的砷堿渣實(shí)施治理，從根本上改善錫礦山地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。
手記
“科技武器”亟須好用又經(jīng)濟(jì)
胡宇芬
如果把湘江流域的重金屬污染防治比作一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)，科技就是我們的“武器”。我們手中的“武器”門類全不全，功能好不好，關(guān)乎戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)。
從這些年一些采選、冶化企業(yè)的變化看，凡是采用了新工藝、新技術(shù)的，都打了不少勝仗。要么把重金屬污染早早攔截在生產(chǎn)中，要么把重金屬污染變成了“朋友”，為自己所用。可以說，這些年湘江流域重金屬主要污染物排放得到有效削減，我們的“武器庫”功不可沒。
但是，我們的“武器庫”還沒強(qiáng)大到想啥就有啥。有的重金屬污染，我們暫時(shí)拿它沒辦法。有的“武器”雖然厲害，但是用起來不劃算。還有的“武器”雖然厲害，但是副作用大，用起來糾結(jié)。
比如對(duì)重金屬廢氣，目前主要通過布袋除塵、電除塵及濕式石膏脫硫等方法進(jìn)行脫硫除塵，效果不甚理想，特別是對(duì)無組織排放廢氣缺乏有效的控制技術(shù)措施。又比如對(duì)重金屬固體廢物的處理，目前有許多磁選、浮選、濕法浸提和高溫焙燒等技術(shù)可從廢渣中回收有價(jià)金屬，但這些工藝存在經(jīng)濟(jì)效益低和二次污染問題。還比如對(duì)重金屬污染土壤的治理修復(fù)，基礎(chǔ)研究比較薄弱、工程應(yīng)用與裝備嚴(yán)重不足等問題都困擾著我們。
也就是說，在湘江流域重金屬污染防治中，我們最缺乏技術(shù)和經(jīng)濟(jì)都可行的“武器”。這是我們的軟肋，也是科技攻關(guān)的努力方向。期待著多造些這樣的“武器”，讓我們?cè)缛沾騻€(gè)大勝仗!
