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干貨|重金屬類危險廢物锍化處理技術研究

時間:2019-03-26 13:56

來源:中環協工業固廢危廢專委會

有色金屬冶煉產生的重金屬類危廢,一方面對人類生態環境構成了嚴重威脅,但另一方面它是一種寶貴的不可再生資源。將其中的重金屬元素實現資源化利用將是未來科研人員研究的重點。

重金屬危廢污染是當前和未來很長時間內人類面臨的突出重大環境問題之一。 無論從國家對重金屬污染綜合防治的需求,還是到地方重金屬污染治理、環境管理以及科技創新體系建設的需要來看,都迫切需要開展針對重點防控區重金屬污染控制關鍵工程技術研發、成果轉化及其產業化、示范化推廣。

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重金屬危廢來源及成分分析

重金屬危廢主要來源于有色金屬冶煉行業及化工行業。 國內涉鉛、鎘、汞、砷、鉻等重金屬危廢污染企業較多,分布廣。 部分地區還堆存有大量的歷史遺留含重金屬廢渣,此類重金屬危廢污染具有長期性、累積性、潛伏性和不可逆性等特點,其危害大、治理難度大、成本高。我們分別對各大冶煉企業產生的冶煉廢渣采樣并做成分分析,各危廢中重金屬含量見表1。

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锍化處理基本原理

锍是2種以上賤金屬硫化物的共熔體。鐵、鈷、鎳、銅硫化物都具有很高的熔點和分解溫度,能形成共熔體。锍能捕集重金屬危廢中有價金屬的原理,一般被認為是重有色金屬硫化物具有與重金屬相似的晶格結構和相近的晶胞參數。也有認為锍捕集重金屬的原理主要在于熔锍具有類金屬的性質。 因此,重金屬危廢中含有的重金屬,在火法熔煉過程均可被捕集到锍或最終的重金屬相中而被富集,這些富集的重金屬混合物通過精煉制得金屬成品,從而實現重金屬危廢的資源化利用。

研究目的

本研究的主要目的是將重金屬危險廢物分為高砷類重金屬危廢和其它低品位、難處理的重金屬危廢兩大類。 高砷類重金屬危廢入回轉窯系統低溫脫砷無害化,再進入锍化處 理系統實現資源化利用;低品位、難處理的重金屬類危險廢物經預處理后入電爐熔融锍化富集,經過造锍,重金屬被全部集中在锍相,渣脫毒后用作建筑材料,從而實現重金屬危廢的資源化。重金屬危險廢物锍化處理基本工藝流程如圖1所示。

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小樣實驗

1、樣品采集與分析重金屬危險廢物采集量為100kg,分析其主要化學成分及其含量、含水率、粒度、密度等。

2、試驗設備小型電爐、小試用回轉窯、浸出槽、破碎機、標準篩、攪拌機、電子天平、恒溫干燥箱、攪拌釜、電解槽等。

3、試驗步驟

(1)重金屬危廢分類:根據物料元素成分的不同,將含砷等易揮發的重金屬危廢入回轉窯系統進行無害化處置后,再進入锍化處理系統。

(2)預處理。取有代表性的24份重金屬危廢物料,每份重量為1000g,混煉成小球體、烘干待用。

(3)混料。向樣品中加入適量造锍劑,用攪拌機攪拌直至樣品充分混合。

(4)造锍熔煉。 將混合好的樣品置于爐內,控制好真空度,升溫至1300℃加熱2h以上,直至物料充分熔融,以便重金屬被熔體锍充分捕集,含重金屬的锍扣沉入爐底,和其他物相相分離。

(5)分析檢測,檢測相應指標特別是重金屬富集率、浸出毒性等。

4、分析測試指標與方法 試驗前和試驗產物主要分析測試指標見表2所示。

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實驗結果

將試驗產生的尾渣送第三方檢測機構做毒性浸出試驗, 尾渣毒性浸出分析結果見表3所示。

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毒性浸出數據顯示,重金屬類危險廢物經锍化技術處理后產生的尾渣中, 砷、 汞、鎘、鉻、鉛、鋅等元素的含量均低于《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》(GB5085.3 2007)標準,達到一般工業固廢標準。 在受熱溫度及爐內氣氛一定的情況下,有價金屬的富集倍數隨造锍劑添加量的增加而產生的富集 規律曲線見圖2所示。

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在受熱溫度、熱解時間、爐內氣氛一定的條件下,造锍劑百分含量在 0.5~1 時,有價金屬富集效果不明顯。當含量從1升至2.5時,有價金屬的富集效率明顯增加,富集倍數從35迅速上升至120。當含量高于2.5時,其富集效果未有顯著變化,富集倍數基本保持120不變。

總結

(1)重金屬類危險廢物經锍化技術處理后產生的尾渣達到一般工業固廢標準,實現了重金屬危險廢物的無害化。

(2)在其他條件保持不變的情況下,造锍劑的百分含量達到2.5時,富集效果最好,較好地實現了重金屬類危廢的資源化利用。

(3)重金屬類危險廢物锍化處理技術具有物料適應面廣的特點,既可以處理低品位難處理的重金屬危廢,也可以處理含砷等易揮發性的重金屬危廢。

編輯:劉影

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