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【技术研究】重金属类危险废物锍化处理技术研究
更新时间:2019-04-11 15:10:51      来源:中环协工业固废危废专委会      浏览量:
有色金属冶炼产生的重金属类危废,一方面对人类生态环境构成了严重威胁,但另一方面它是一种宝贵的不可再生资源。将其中的重金属元素实现资源化利用将是未来科研人员研究的重点。
 
  重金属危废污染是当前和未来很长时间内人类面临的突出重大环境问题之一。 无论从国家对重金属污染综合防治的需求,还是到地方重金属污染治理、环境管理以及科技创新体系建设的需要来看,都迫切需要开展针对重点防控区重金属污染控制关键工程技术研发、成果转化及其产业化、示范化推广。
 
  重金属危废来源及成分分析
 
  重金属危废主要来源于有色金属冶炼行业及化工行业。 国内涉铅、镉、汞、砷、铬等重金属危废污染企业较多,分布广。 部分地区还堆存有大量的历史遗留含重金属废渣,此类重金属危废污染具有长期性、累积性、潜伏性和不可逆性等特点,其危害大、治理难度大、成本高。我们分别对各大冶炼企业产生的冶炼废渣采样并做成分分析,各危废中重金属含量见表1。
 
  锍化处理基本原理
 
  锍是2种以上贱金属硫化物的共熔体。铁、钴、镍、铜硫化物都具有很高的熔点和分解温度,能形成共熔体。锍能捕集重金属危废中有价金属的原理,一般被认为是重有色金属硫化物具有与重金属相似的晶格结构和相近的晶胞参数。也有认为锍捕集重金属的原理主要在于熔锍具有类金属的性质。 因此,重金属危废中含有的重金属,在火法熔炼过程均可被捕集到锍或最终的重金属相中而被富集,这些富集的重金属混合物通过精炼制得金属成品,从而实现重金属危废的资源化利用。
 
  研究目的
 
  本研究的主要目的是将重金属危险废物分为高砷类重金属危废和其它低品位、难处理的重金属危废两大类。 高砷类重金属危废入回转窑系统低温脱砷无害化,再进入锍化处 理系统实现资源化利用;低品位、难处理的重金属类危险废物经预处理后入电炉熔融锍化富集,经过造锍,重金属被全部集中在锍相,渣脱毒后用作建筑材料,从而实现重金属危废的资源化。重金属危险废物锍化处理基本工艺流程如图1所示。
 
  小样实验
 
  1、样品采集与分析重金属危险废物采集量为100kg,分析其主要化学成分及其含量、含水率、粒度、密度等。
 
  2、试验设备小型电炉、小试用回转窑、浸出槽、破碎机、标准筛、搅拌机、电子天平、恒温干燥箱、搅拌釜、电解槽等。
 
  3、试验步骤
 
  (1)重金属危废分类:根据物料元素成分的不同,将含砷等易挥发的重金属危废入回转窑系统进行无害化处置后,再进入锍化处理系统。
 
  (2)预处理。取有代表性的24份重金属危废物料,每份重量为1000g,混炼成小球体、烘干待用。
 
  (3)混料。向样品中加入适量造锍剂,用搅拌机搅拌直至样品充分混合。
 
  (4)造锍熔炼。 将混合好的样品置于炉内,控制好真空度,升温至1300℃加热2h以上,直至物料充分熔融,以便重金属被熔体锍充分捕集,含重金属的锍扣沉入炉底,和其他物相相分离。
 
  (5)分析检测,检测相应指标特别是重金属富集率、浸出毒性等。
 
  4、分析测试指标与方法 试验前和试验产物主要分析测试指标见表2所示。

 
  实验结果
 
  将试验产生的尾渣送第三方检测机构做毒性浸出试验, 尾渣毒性浸出分析结果见表3所示。

 
  毒性浸出数据显示,重金属类危险废物经锍化技术处理后产生的尾渣中, 砷、 汞、镉、铬、铅、锌等元素的含量均低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3 2007)标准,达到一般工业固废标准。 在受热温度及炉内气氛一定的情况下,有价金属的富集倍数随造锍剂添加量的增加而产生的富集 规律曲线见图2所示。

 
  在受热温度、热解时间、炉内气氛一定的条件下,造锍剂百分含量在 0.5~1 时,有价金属富集效果不明显。当含量从1升至2.5时,有价金属的富集效率明显增加,富集倍数从35迅速上升至120。当含量高于2.5时,其富集效果未有显著变化,富集倍数基本保持120不变。
 
  总结
 
  (1)重金属类危险废物经锍化技术处理后产生的尾渣达到一般工业固废标准,实现了重金属危险废物的无害化。
 
  (2)在其他条件保持不变的情况下,造锍剂的百分含量达到2.5时,富集效果凸显,较好地实现了重金属类危废的资源化利用。
 
  (3)重金属类危险废物锍化处理技术具有物料适应面广的特点,既可以处理低品位难处理的重金属危废,也可以处理含砷等易挥发性的重金属危废。
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