涉重危廢概念的提出及其資源化利用探究

傅翠利，肖智

1.連云港高新技術產業開發區新浦工業園管理辦公室；2.江蘇洋井環保服務有限公司

危險廢物作為影響生態環境的重要因素之一，會導致廣大人民群眾的生命安全受到威脅。因此，應了解涉重危廢概念以及重要意義，根據固體廢物的構成情況選擇更加科學合理的金屬提取技術，以此確保固體廢棄物能夠實現資源化利用。

一、涉重危廢概念的提出及其意義

（一）涉重危廢概念

涉重危廢通常是指重金屬含量較高的危險廢物，所顯現的危險特性主要來自重金屬毒性。從另一層面而言，涉重危廢大致分為材料源危廢以及工業源危廢兩種類別。材料源危廢主要是指重金屬功能材料或者產品失效后最終形成的危險廢物，例如廢舊電池、廢催化劑等相關材料；而工業源危廢主要是指重金屬生產、加工以及處理過程中所生成的各種重金屬危險廢物，其中包含電鍍污泥以及酸洗污泥等。

金屬基功能材料通常運用在儲能以及通信等各個領域，現如今，已然成了現代工業正常生產以及社會生活正常運作的重要基準。如若這類金屬基功能材料的運用范圍持續擴大，各種失效或者廢棄材料就會不斷增多。而金屬作為工業制造行業極其重要的基礎材料，支撐著我國工業制造世界第一大國的地位。例如，我國鋁以及銅等20多種有色金屬以及黑色金屬產量均在全球首位，所以，重金屬生產以及加工處理等流程致使我國各類工業源危廢產排量也是全球最高。再加上我國工業生產的整體規模仍在不斷擴大，對于金屬材料的需求也在持續提升，由此可見，我國工業涉重危廢的產排總量也在逐漸增加[1]。

（二）涉重危廢概念提出的意義

涉重危廢概念的提出，不僅明確了該類別危險廢物的內涵以及外延，還能夠充分體現出概念要求的科學合理性。并且這一概念與關聯概念“危險廢物”以及“固體廢物”在具體形式上大致相同，相關內容也有著更深層次的關聯，由此可見，涉重為廢品概念的提出既能夠充分彰顯出固體廢物學科的整體性，還能將各種危廢物分成三種等級。2021年頒布的《國家危險廢物名錄》有46種大類、467種小類，其中涉重危廢占了18種大類以及148種小類，涉重危廢無論從大小類別還是產排量而言，都大約占危險廢物總量的1/3。從另一種角度而言，涉重危廢概念包含了金屬冶金生產、金屬加工處理以及廢棄再生循環全產業鏈，并且彰顯出了類別共性特征，同時實現了科學分類，促使危險廢物風險評估以及管理工作能夠順利開展，資源化利用也能夠實現最大化[2]。

由于環境污染具備極強的滯后性以及隱蔽性，這就導致固體廢物在環境科學以及工程整體學科中發展較為落后，致使最終創設的固體廢物學科體系尚不健全。通常情況下，危險廢物不僅屬于固體廢物中對環境危害較大的類別，也屬于危險廢物中資源回收價值和環境污染危害都是極為突出的類別，由此可見，重金屬所顯現的不可降解性既說明了涉重危險廢物有著時間較長的環境污染性，同樣也決定了涉重危廢資源的回收價值。

二、不同類型危險廢物有價金屬提取的技術原理和技術體系

（一）火法工藝技術原理及其在涉重危廢資源化利用中的適用性

火法冶金主要是指通過高溫反應熱動力學調控，充分運用金屬以及金屬化合揮發性差異或者熔融體密度的差異，對金屬以及金屬化合物實施分離提取作業。從另一種角度而言，此種工藝技術較為成熟，主要優勢在于處理量大、物料適用范圍較廣，但缺點在于投資成本過高、能耗情況過于嚴重以及煙氣治理工作開展難度較大，通常適用于處理組分穩定、結構簡單以及金屬含量較高的各類物料。與此同時，此種處理工藝重點在于將目標金屬通過揮發以及熔體方式分離過后，有毒金屬處于高溫環境時就會固化在熔渣之中，最終生成相應的水淬渣，促使物料脫離危廢等級[3]。雖然此種工藝技術不僅能夠促使組成穩定、構成成份簡單以及金屬含量較高的廢物脫離危廢等級，還能充分顯現更為優秀的實用性，但對于多金屬混合、中低濃度含量以及構成成分較為復雜的廢物并不適應，嚴重時，各種類型的金屬以及劇毒金屬還會與其他有害元素同步揮發到煙氣中，導致煙氣治理作業的整體難度等級不斷提升，再加上部分昂貴金屬經常固化在水淬渣中，就會出現極為嚴重的金屬資源流失的狀況。由此可見，這種工藝技術主要體現為無害化處理功能，并非資源化回收作業。再加上此種工藝最終產生的金屬富集煙灰以及金屬富集熔體仍然是多元素混合種類廢料，還要通過實施濕法工藝對目標金屬實施分離提純作業。

（二）濕法工藝技術原理及其在涉重危廢資源化利用中的適用性

濕法冶金工藝通常是以運用強酸以及過氧化氫為介質，從原本的固相原料中提取目標中富含的金屬，再通過選擇性萃取、專性吸附以及蒸發等相關步驟開展分離、提取作業，最終支取單質態金屬或者相應的高純金屬鹽。從另一種角度而言，此項工藝技術的主要優勢在于，操作難度較低、投資成本較少以及靈活性較強等，這就促使此種工藝技術能夠仔細處理組分復雜多變以及多金屬含量較高的物廢料，但缺點明顯在于整體處理流程過長、處理量較小以及占地面積較大等，再加上需要有著配套的廢水處理系統，此種工藝技術才可以順利開展。同時涉及較多的涉重廢污類型，例如，污泥類以及煙灰類都屬于氧化物粉體的主要物料之一，并不需要相應的處理工作就可以運用濕法溶釋目標金屬，這就促使固液浸提成本極低。除此之外，雖然此種工藝的整體流程較為繁瑣，尤其萃取工序需要較大的占地面積，但可以通過萃取以及電積（蒸發）作業將金屬富集液中的各類金屬分離并提純出來，從而保證金屬能夠實現同步回收，最終獲得相應的資源化產品[4]。

通常情況下，此種工藝技術主要運用在電子線路板以及廢棄鋰電池等多種金屬組分涉重危廢中有價金屬的分離以及提取過程中。我國新實施的《危險廢物鑒別標準通則》(GB5085.7-2019)也曾明確提出，毒性危險廢物利用過后所剩的殘渣可再次進行鑒別工作，從而為保證運用此種處理工藝的廢物能夠脫離危廢等級。傳統形式的濕法工藝最終顯現的浸提效率大約為60%-90%之間，殘渣中仍由0.5%-2.0%的有毒以及有價金屬，即便對殘渣實施二次鑒定也難以達到預期標準。所以，應注重研發浸提效率更高的工藝技術，尤其針對金屬含量較低的物料金屬，如若能夠運用更加科學合理的工藝技術，就能夠對有價金屬進行最大程度回收，從而保證最終獲得的殘渣達到托標標準。

（三）生物瀝浸技術原理及其在涉重危廢資源化利用中的適用性

生物瀝浸通常是指借助微生物以及其產生的代謝物酸解、氧化以及還原作用，將固相材料中的金屬離子最終溶釋到液相中去。此項技術能夠在常溫常壓環境下實現對固相介質中目標金屬離子的浸提，具備設備簡單、操作簡便以及經濟高效等各種特征。從另一種角度而言，此項技術主要針對目標為（超）低品位、難處理以及多金屬共生的硫化礦，促使硫化礦中的有價金屬能夠從中分離出來，最終獲得產業化應用。近些年來，應用自養/異養生物瀝浸技術能夠從各種二次礦產以及固體廢物中提取或去除相應的有價金屬以及有毒金屬。再加上二次礦產以及固體廢物中富含大量的氧化物以及氫氧化物，這就需要相關人員在開展瀝浸作業時，需要加入適量的硫黃以及黃鐵礦等各種無機能源底物，在催化劑（硫以及鐵氧化菌株）不斷催化下，這類能源底物會通過相應的生化反應，最終生成H+、Fe3+以及Fe2+等各類活性小分子，而活性小分子在酸溶以及氧化等各類作用下，就會促使固相材料的有價金屬從中脫離出來，具體情況如圖1所示。如若使用異養生物就要添加適量的葡萄糖以及酵母膏等各種有機碳源，在催化過程中，有機碳源就會生成相應的草酸以及乙酸等各種有機酸，借助這類代謝產物就能將目標中的有價金屬溶釋而出[5]。

圖1 生物瀝浸技術浸提涉重危廢中目標金屬的作用機制和溶釋過程

自養生物瀝浸主要以硫黃以及黃鐵礦等各類廉價無機能源底物為主，并且活性分子的轉化效率極其優秀，對于大多數有價金屬都可以實現極其高效的浸提效能，但是對于部分頑固類金屬（鉛金銀砷）所顯現的浸提效率明顯難以達到預期標準。由此可見，自養瀝浸相較于異養瀝浸，明顯具備更為優秀的經濟性以及適用范圍，但是對于金屬種類較為豐富的二次資源以及固體廢物，尤其對于金屬屬性差異較為嚴重的復雜物質，使用單一的瀝浸方式難以對多金屬進行回收作業。因此，應將自養與異養方式充分結合，促使能夠對多金屬物質實現金屬回收作業。除此之外，還應重視實際的瀝浸時間，倘若瀝浸時間超出10-60d范圍內，就會對技術造成極為嚴重的困擾。所以，工作人員應適當增加菌體密度，合理優化菌體活性，縮短瀝浸時間，確保瀝浸工作能夠順利實施。

總而言之，涉重危廢的資源化利用主要張現在兩種方面，其一，昂貴金屬的深度提取能夠從多方面、多角度實現經濟效益最大化，其二，高毒以及劇毒金屬能夠充分脫離危險屬性。因此，相關人員應重視涉重危廢資源化利用的作用價值，根據物料的實際情況，選擇更加科學合理的金屬提取技術，確保固體廢物能夠彰顯出最高的經濟收益。