【技术猿】锍化技术如何在危险废物处置中应用？

有色金属冶炼产生的重金属危险废物一方面对人类生态环境造成严重威胁，但另一方面又是宝贵的不可再生资源，其中重金属元素的资源化利用将是未来研究的重点。

重金属危险废物污染是当前及今后一段时期人类面临的重大环境问题之一。无论从国家对重金属污染综合防治的需求，还是从地方重金属污染防治、环境管理、科技创新体系建设的需要，都迫切需要开展重点防控区域重金属污染防治关键工程技术研发、成果转化、产业化和示范推广。

重金属危险废物来源及成分分析

重金属危废主要来源于有色金属冶炼行业和化工行业，国内涉及铅、镉、汞、砷、铬等重金属危废污染的企业较多，分布较广，部分地区还存在大量历史遗留的重金属废渣。该类重金属危废污染具有长期性、累积性、潜伏性和不可逆性的特点，其危害性大、控制难度大、成本高。我们对主要冶炼企业产生的冶炼废渣进行了取样，并对其成分进行了分析，各危废中重金属含量见表1。

垫子处理的基本原理

冰铜是两种或两种以上贱金属硫化物的共晶，铁、钴、镍、铜的硫化物均有很高的熔点和分解温度，能形成共晶。冰铜能捕获重金属危废中有价金属的原理，一般认为是由于重有色金属硫化物与重金属具有相似的晶格结构和晶胞参数，也有人认为冰铜捕获重金属的原理主要得益于熔融冰铜的类金属性质。因此，重金属危废中所含的重金属可在冰铜或最终的重金属相中被捕获并在火法冶炼过程中得到富集。这些富集的重金属混合物经精炼可生产出金属成品，从而实现重金属危废的资源化利用。

研究目的

本研究主要目的是将重金属危废分为高砷重金属危废和其他低品位、难处理的重金属危废两大类。高砷重金属危废进入回转窑系统进行低温脱砷无害化处理，再进入锍处理系统进行资源化利用；低品位、难处理的重金属危废经预处理后进入电炉进行熔炼、锍富集。锍制后重金属全部富集在锍相中，炉渣经无毒化处理后可作为建筑材料利用，从而实现重金属危废的资源化利用。重金属危废锍处理基本工艺流程如图1所示。

示例实验

1.样品采集与分析重金属危废收集体积为100kg，分析其主要化学组成及含量、水分含量、粒度、密度等。

2、试验设备：小型电炉、小型试回转窑、浸出槽、破碎机、标准筛、搅拌器、电子天平、恒温干燥箱、搅拌釜、电解池等。

3. 测试步骤

（1）重金属危废分类：根据物料元素组成的不同，将含有砷等挥发性金属的重金属危废先进入回转窑系统进行无害化处置，之后进入冰锍处理系统。

（2）预处理：取有代表性的24份重金属危废物料，每份重1000g，混合成小球，干燥备用。

（3）混合。向样品中加入适量熔剂，用搅拌器搅拌，直至样品充分混合。

（4）锍冶炼。将混合好的试样放入炉内，控制真空，加热至1300℃，加热2小时以上，直至材料充分熔化，使重金属充分被熔融的锍捕获。含有重金属的锍沉至炉底，与其他相分离。

（5）分析检测：检测相关指标，特别是重金属富集率、浸出毒性等。

4.分析测试指标及方法试验前及试验产品的主要分析测试指标如表2所示。

实验结果

试验产生的尾矿送第三方检测机构进行毒性浸出试验，尾矿毒性浸出分析结果见表3。

毒性浸出数据显示，采用消光剂技术处理重金属危险废物产生的尾矿中砷、汞、镉、铬、铅、锌等元素含量均低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（2007.3）标准，满足一般工业固体废物标准。在加热温度、炉内气氛恒定的条件下，随消光剂加入量的增加有价金属的富集规律曲线如图2所示。

在一定的加热温度、热解时间和炉内气氛条件下，制锍剂含量在0.5～1%之间时，有价金属的富集效果不明显；当含量由1%增加到2.5%时，有价金属的富集效率明显提高，富集倍数由35迅速增加到120倍；当含量高于2.5%时，富集效果变化不明显，富集倍数在120倍时基本保持不变。

总结

（1）重金属危废经硫化物处理技术处理后，产生的尾矿达到一般工业固废的标准，实现了重金属危废的无害化。

(2)在其他条件不变的情况下,当成锍剂的比例达到2.5时,富集效果最佳,较好地实现了重金属危废的资源化利用。

（3）硫化物处理重金属危废技术具有物料适应性广的特点，不仅可以处理低品位、难处理的重金属危废，还可以处理含有砷等挥发性物质的重金属危废。