一、重金属废气污染物特征分析

1)化学组分

用X-射线荧光光谱对鼓风炉产生的烟尘进行组分分析。

烟尘含量最多的是Sb(28.1% Sb2O3)、Fe(20.7% Fe2O3）和Si(16.0% SiO2)，这些元素均为鼓风炉挥发熔炼过程中氧化挥发进入布袋收尘器中。

2）形态特征

鼓风炉尘是粒径为1-3μm的粉末，按照其XRD检索结果，鼓风炉尘中的主要化合物为锑氧Sb2O3，锑的高价（V）氧化物Sb2O5和石英SiO2以及一些金属氧化物如PbO。鼓风炉中的高温和氧化环境使得粉尘的主要组分都是金属氧化物。进一步用X射线光电子能谱XPS探究烟尘的化学组成及其中金属的价态。XPS分析结果显示烟尘颗粒表面的化学组成，其主要元素为O、Sb、C、Si，而XRF的分析结果粉尘的主要元素组成为Sb、Fe、Si、S，造成两组结果差异较大的原因可能为烟尘的异质性，即其表面组成与内部组成并不完全一致。XPS对金属价态的分析结果显示烟尘中同时存在Sb(Ⅲ）和Sb(V)。不过Sb（Ⅲ）比Sb(V）含量高，其比例约为5：3。

3）重金属的化学形态分布

采用BCR连续提取法分析烟尘中的重金属形态，以确定其环境风险和生物可利用性。

在锑冶炼烟尘中，超过50％的As以酸可溶态存在，约15％为可还原态。烟尘中的Cd总量较低，不过酸可溶态和可还原态这些不稳定形态超过50%，而Cr、Pb、Sb有90％以上为残渣态。但是，由于Cr、Pb、Sb有较大的总量，即便不稳定形态只占很小比例，其绝对含量仍不容忽视，尤其是Sb。因此，烟尘中可能会对环境产生威胁的重金属污染物主要为Sb、As。

二、重金属固度排放污染物特征分析

1)化学组分

用X射线荧光光谱对水淬渣、砷碱渣、脱硫渣进行组分分析。由于每种固废的产生节点都不同，受冶炼工序影响，各个固废的主要组分也迥异。

水淬渣是鼓风炉挥发熔炼产生的固废，在鼓风炉冶炼过程中，锑精矿和焦煤、铁矿石、石灰在1300-1400℃温度下熔炼，在这一过程中几乎全部的锑和锑精矿中大部分的伴生重金属被氧化挥发，剩下的残渣排出鼓风炉，经水淬即得水淬渣。所以，水淬渣的主要成分由投进鼓风炉的原料决定，Si含量有40.4%(SiO2),Fe含量为21.8%(Fe2O3),Ca含量为21.4%(CaO)。脱硫渣是烟气脱硫工序中采用石灰水吸收二氧化硫以后经压滤排出的渣，因此脱硫渣也含有大量的Ca，以CaO计有30.2%。除Ca以外，脱硫渣的主要组分是S(40.5%SO3)。砷碱渣是在反射炉精炼过程中用碱（纯碱、苛性碱）去除重金属杂质As时产生的固废，在除砷的过程中一并带走部分锑，因此，此固废中主要成分为Sb、As、Na，其含量分别为37.8%(Sb2O3)、11.4%(As2O3)、35.8(NaO)。

2）形态特征

脱硫渣在扫描电镜下呈现出具有清晰边缘的块状结构，具有光滑表面，具有很好的晶体特征。X-射线图谱具有尖锐的特征峰，同样具有良好晶体特征的表现。XRF的分析结果表明脱硫渣的主要元素组成为Ca、S，据此对XRD图谱进行物相检索确认脱硫渣中的主要化合物为CaSO4·2H2O和CaSO3·0.5H2O，其结晶水来源于湿法脱硫。脱硫渣中含的少量重金属以合金或氧化物形式存在。

砷碱渣在扫面电镜下也呈现出完整的晶体形状，具有尖锐而强烈X射线衍射峰。在高温熔融除砷的过程中，As与碱形成Na3AsO4和Na2As4O11等化合物。砷碱渣中的Sb以Na3SbO4、NaSbS2和Na3SbS4等化合物存在。

与以上脱硫渣和砷碱渣的晶体结构不同，水淬渣颗粒没有规则的形状、清晰的边缘结构和平滑的表面，没有表现出任何的晶体特征。其XRD图谱没有尖锐的衍射峰且衍射强度较低，这些都表明水淬渣为无定型态。这种无定型结构可能是因为在水淬过程中温度骤降从而使晶体化过程被破坏或抑制。对水淬渣的XRD物相检索结果表明，水淬渣中主要的化合物为Ca-Fe硅化物和Ca-Al氧化物，同时有Ca2Fe5Si8O22(OH)2和Cal2Al14O13。

3）重金属的化学形态分布

采用BCR连续提取法分析固废中的重金属形态，以确定其环境风险和生物可利用性。

各金属的不同形态含量和所占比例。在4种固废中Sb的含量都很高，并且主要以残渣态存在，残渣态Sb的比例为58%-95%。然而在脱硫渣和水淬渣中，可提取态Sb分别有41.0％和27.2%，具有较高环境活性。由于所有固废中Sb都有很高的总量，即便是很小比例的可提取态仍具有较高的绝对浓度，在4种固废的各级提取态中，都有从几百到几千mg/kg不等的锑含量。比如，水淬渣中最低浓度的酸可溶态锑有670mg/kg，而其他几种固废中酸可溶态锑的质量分数达到1.8×10³-2.5×10³mg/kg之多。

固废中的As由于总量大，即便可提取态只占很小的百分比却仍具有较大的绝对含量，在脱硫渣和水淬渣中，酸可溶态As分别只有1.48％和0.04%，但其代表的绝对质量分数分别有10.4mg/kg、2.53mg/kg。尤其需要引起注意的是砷碱渣中的酸可溶态As，其百分含量和绝对含量都相当大。砷碱渣中的As有90％以上以酸可溶态存在，绝对质量分数高达1.1×10⁵mg/kg。而3种固废中可还原态As都很少，并且可氧化态的As在3种固废中的提取量也都很小。

针对以卜锡冶炼含重金属污染物特征分析结果，归纳总结见下表。