有色金屬冶煉產(chǎn)生的重金屬類(lèi)危廢，一方面對(duì)人類(lèi)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)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(shí)現(xiàn)資源化利用將是未來(lái)科研人員研究的重點(diǎn)。
重金屬危廢污染是當(dāng)前和未來(lái)很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)人類(lèi)面臨的突出重大環(huán)境問(wèn)題之一。 無(wú)論從國(guó)家對(duì)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(huán)境管理以及科技創(chuàng)新體系建設(shè)的需要來(lái)看，都迫切需要開(kāi)展針對(duì)重點(diǎn)防控區(qū)重金屬污染控制關(guān)鍵工程技術(shù)研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化及其產(chǎn)業(yè)化、示范化推廣。
重金屬危廢來(lái)源及成分分析
重金屬危廢主要來(lái)源于有色金屬冶煉行業(yè)及化工行業(yè)。 國(guó)內(nèi)涉鉛、鎘、汞、砷、鉻等重金屬危廢污染企業(yè)較多，分布廣。 部分地區(qū)還堆存有大量的歷史遺留含重金屬?gòu)U渣，此類(lèi)重金屬危廢污染具有長(zhǎng)期性、累積性、潛伏性和不可逆性等特點(diǎn)，其危害大、治理難度大、成本高。我們分別對(duì)各大冶煉企業(yè)產(chǎn)生的冶煉廢渣采樣并做成分分析，各危廢中重金屬含量見(jiàn)表1。
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(diǎn)和分解溫度，能形成共熔體。锍能捕集重金屬危廢中有價(jià)金屬的原理，一般被認(rèn)為是重有色金屬硫化物具有與重金屬相似的晶格結(jié)構(gòu)和相近的晶胞參數(shù)。也有認(rèn)為锍捕集重金屬的原理主要在于熔锍具有類(lèi)金屬的性質(zhì)。 因此，重金屬危廢中含有的重金屬，在火法熔煉過(guò)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(guò)精煉制得金屬成品，從而實(shí)現(xiàn)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(xiǎn)廢物分為高砷類(lèi)重金屬危廢和其它低品位、難處理的重金屬危廢兩大類(lèi)。 高砷類(lèi)重金屬危廢入回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)低溫脫砷無(wú)害化，再進(jìn)入锍化處 理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)資源化利用；低品位、難處理的重金屬類(lèi)危險(xiǎn)廢物經(jīng)預(yù)處理后入電爐熔融锍化富集，經(jīng)過(guò)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(shí)現(xiàn)重金屬危廢的資源化。重金屬危險(xiǎn)廢物锍化處理基本工藝流程如圖1所示。
小樣實(shí)驗(yàn)
1、樣品采集與分析重金屬危險(xiǎn)廢物采集量為100kg，分析其主要化學(xué)成分及其含量、含水率、粒度、密度等。
2、試驗(yàn)設(shè)備小型電爐、小試用回轉(zhuǎn)窯、浸出槽、破碎機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)篩、攪拌機(jī)、電子天平、恒溫干燥箱、攪拌釜、電解槽等。
3、試驗(yàn)步驟
(1)重金屬危廢分類(lèi)：根據(jù)物料元素成分的不同，將含砷等易揮發(fā)的重金屬危廢入回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)害化處置后，再進(jìn)入锍化處理系統(tǒng)。
(2)預(yù)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(jī)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(nèi)，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(cè)，檢測(cè)相應(yīng)指標(biāo)特別是重金屬富集率、浸出毒性等。
4、分析測(cè)試指標(biāo)與方法 試驗(yàn)前和試驗(yàn)產(chǎn)物主要分析測(cè)試指標(biāo)見(jiàn)表2所示。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
將試驗(yàn)產(chǎn)生的尾渣送第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)做毒性浸出試驗(yàn)， 尾渣毒性浸出分析結(jié)果見(jiàn)表3所示。
毒性浸出數(shù)據(jù)顯示，重金屬類(lèi)危險(xiǎn)廢物經(jīng)锍化技術(shù)處理后產(chǎn)生的尾渣中， 砷、 汞、鎘、鉻、鉛、鋅等元素的含量均低于《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》(GB5085.3 2007)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到一般工業(yè)固廢標(biāo)準(zhǔn)。 在受熱溫度及爐內(nèi)氣氛一定的情況下，有價(jià)金屬的富集倍數(shù)隨造锍劑添加量的增加而產(chǎn)生的富集 規(guī)律曲線(xiàn)見(jiàn)圖2所示。
在受熱溫度、熱解時(shí)間、爐內(nèi)氣氛一定的條件下，造锍劑百分含量在 0.5~1 時(shí)，有價(jià)金屬富集效果不明顯。當(dāng)含量從1升至2.5時(shí)，有價(jià)金屬的富集效率明顯增加，富集倍數(shù)從35迅速上升至120。當(dāng)含量高于2.5時(shí)，其富集效果未有顯著變化，富集倍數(shù)基本保持120不變。
總結(jié)
(1)重金屬類(lèi)危險(xiǎn)廢物經(jīng)锍化技術(shù)處理后產(chǎn)生的尾渣達(dá)到一般工業(yè)固廢標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了重金屬危險(xiǎn)廢物的無(wú)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(dá)到2.5時(shí)，富集效果凸顯，較好地實(shí)現(xiàn)了重金屬類(lèi)危廢的資源化利用。
(3)重金屬類(lèi)危險(xiǎn)廢物锍化處理技術(shù)具有物料適應(yīng)面廣的特點(diǎn)，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(fā)性的重金屬危廢。
原標(biāo)題:【技術(shù)研究】重金屬類(lèi)危險(xiǎn)廢物锍化處理技術(shù)研究