危險廢物熔煉水淬渣的危險特性分析

姚 蕾，胡 俊，沈佳燕，肖宇星

（1.中科檢測技術服務（嘉興）有限公司，浙江 嘉興 314000；2.嘉興市生態環境應急監控與事故調查中心，浙江 嘉興 314000）

0 引言

立足固體廢物處置現狀與未來，積極開創“無廢城市”建設新思路，深入貫徹落實習近平生態文明思想，推動減污降碳協同增效，推動城市產業轉型升級，推動基礎設施完善，加快實現美麗中國建設的目標。根據產業結構調整指導目錄（2019 年本），固體廢物污染防治技術中的工業危險廢物處置處理技術裝備項目（處理率90%以上）為鼓勵類項目。危險廢物熔煉項目陸續投產運行，熔煉爐渣的產生量逐年遞增，焚燒爐渣經水淬后產生的水淬渣可以作為建設用砂、公路瀝青路面材料等進行綜合利用。

為了明確危險廢物經熔煉爐熔煉處理后產生的水淬渣所具有的危險特性，開展對危險廢物處置利用企業產生的熔煉水淬渣的危險特性鑒別，可以為熔煉水淬渣后續的資源化綜合利用提供技術依據[1]。

1 水淬渣相關簡介

高溫熔融技術主要針對危險廢物的資源化利用，采用成熟工藝對廢物中的有用金屬進行提純、熔煉，提取有價金屬，變廢為寶。高溫熔融技術可實現危險廢物資源化利用目標，提取危險廢物中的重金屬回收利用。高溫熔融技術與一般固體廢物焚燒技術相比，具有以下優勢：有機污染物可完全去除，熔煉殘渣中的有機物質含量能夠做到小于1%；熔煉煙氣中各類烴類化合物和CO 含量均比較低；可以去除多氯聯苯物質；熔煉爐渣中的重金屬浸出毒性含量較低。

高溫熔融技術主要應用于處置含銅污泥HW22、表面處理廢物HW17，還有少量的廢催化劑HW50、冶煉廢物HW48。主要為處置含重金屬污泥，實現危險廢物資源化利用目標。

2 水淬渣產生工藝流程（圖1）

圖1 水淬渣產生工藝流程圖

污泥進行間接加熱預烘干，既實現了污泥預烘干、又節約了能源。干燥溫度約60 ℃，進一步降低污泥含水率，使含水率由60%降至45%，降低后續工段能耗。

原料污泥加入鐵精粉、碳精將塊狀污泥送入貧化爐進行熔煉（加入輔料造渣劑：石英石），出銅（鎳）、渣口180°對立設置，出銅（鎳）口使用渣模澆鑄，采用富氧熔煉，熱源由炭精燃燒產生的熱提供，貧化爐內熔煉溫度約1 250～1 400 ℃，塊狀污泥進入熔煉爐后呈熔融狀態。熔煉后得到銅質量分數為92%～93%的粗銅鎳產品及貧化爐熔煉爐渣。

3 固體廢物屬性判斷

根據《固體廢物鑒別標準通則》（GB34330—2017），固體廢物是指在生產、生活和其他活動中產生的喪失原有利用價值或者雖未喪失利用價值但被拋棄或者放棄的固態、半固態和置于容器中的氣態的物品、物質以及法律、行政法規規定納入固體廢物管理的物品、物質。

根據《固體廢物鑒別標準通則》（GB34330—2017），第4 條“依據產生來源的固體廢物鑒別”中的第4.3條“環境治理和污染控制過程中產生的物質”，固體廢物焚燒爐產生飛灰、底渣等灰渣屬于固體廢物。

貧化爐熔煉工藝中產生的爐渣，屬于固體廢物。

固廢屬性判定結果見表1。

表1 屬性判定表

4 危險廢物屬性判定

依據《國民經濟行業分類》（GB/T 4754-2017），固廢處置利用技改項目所屬行業類別及代碼為“N7724危險廢物治理”。

根據《國家危險廢物名錄》（2021 年版），本次鑒別的“熔煉水淬渣”不屬于《國家危險廢物名錄》中任何相關的危廢類別，該物質未納入國家危險廢物名錄范圍。

根據《國家危險廢物名錄》（2021 年版）第六條，對不明確是否具有危險特性的固體廢物，應當按照國家規定的危險廢物鑒別標準和鑒別方法予以認定。

按照國家相關的危廢廢物鑒別標準和危險廢物鑒別技術規范等相關法律法規和技術標準等確定被鑒別物是否具有危險特性，從而判斷是否屬于危險廢物。

5 危險特性鑒別的工作技術路線

1）依據《國家危險廢物名錄》判斷。凡列入《國家危險廢物名錄》且屬于危險廢物，不納入危險特性鑒別范圍；若被鑒別固體廢物未列入《國家危險廢物名錄》，可納入危險特性鑒別范圍。

2）依據《危險廢物鑒別標準通則》（GB 5085.7—2019），僅具有腐蝕性、易燃性、反應性中一種或一種以上危險特性的危險廢物利用過程和處置后產生的固體廢物，經鑒別不再具有危險特性的，不屬于危險廢物；具有毒性危險特性的危險廢物利用過程產生的固體廢物，經鑒別不再具有危險特性的，不屬于危險廢物。

3）分析熔煉爐渣中可能攜帶的危害因子。

4）根據危險廢物鑒別標準，結合原料及被鑒別廢物分析結果，對被鑒別廢物危險特性及其相關危害因子進行逐項初篩，確定下一步需進行檢測的相關危險因子。

5）參照《工業固體廢物采樣制樣技術規范》（HJ/T 20—1998）、《危險廢物鑒別技術規范》（HJ 298—2019）及《危險廢物鑒別標準》（GB 5085.1—.7）要求，制定被鑒別廢物的樣品采集方案，對檢測時樣品采集的方法、份樣數、份樣量、采樣質量控制及相應的檢測方法等提出規范要求。

6）依據相關法律法規、鑒別標準和檢測結果，結合被鑒別物的產生源特性，判定被鑒別廢物是否屬于危險廢物。

6 材料與方法

6.1 樣品采集及處理

6.1.1 投料方案

根據工藝需要，同時考慮危害最大化的原則，投料配比。

6.1.2 采集份樣數

根據《危險廢物鑒別技術規范》（HJ 298—2019）要求，本項目生產工藝為連續產生，以一個月內的固體廢物產生量為依據共采樣100 個樣品。

6.1.3 采樣工具

本次采集的為熔煉水淬渣，采用采樣鏟為采樣工具，并根據不同檢測項目的要求，重金屬及無機指標等樣品采樣塑封袋，有機指標樣品采樣帶蓋棕色玻璃瓶盛裝，樣品封存，放入保溫箱避光、冷藏保存。

6.2 腐蝕性特性鑒別

根據《危險廢物鑒別標準腐蝕性鑒別》（GB 5085.1—2007），按照《固體廢物腐蝕性測定-玻璃電極法》（GB/T 15555.12-1995）制備的固體廢物浸出液的pH，pH 值≥12.5，或者≤2.0，則判定該固體廢物是具有腐蝕性特征的危險廢物。

6.3 反應性鑒別

根據《危險廢物鑒別標準反應性鑒別》（GB5085.5—2007），具有與水或酸接觸產生易燃氣體或有毒氣體的性質屬于危險廢物。

依據《危險廢物鑒別標準反應性鑒別》（GB5085.5—2007）附錄1 進行。

6.4 無機元素及化合物浸出毒性測試

浸出毒性實驗是固態的危險廢物用水浸出，了解其中有毒有害的物質遷移轉化、污染環境的可能性。水淬渣按照HJ/T 299—2007 制備固體廢物浸出液，各無機元素及化合物測定方法及儀器見表2。

表2 各無機元素及化合物浸出毒性測定方法及儀器

7 結果與討論

7.1 水淬渣腐蝕性及影響因素

熔煉水淬渣的100 個樣品的腐蝕性實驗結果詳見圖2。根據圖2 所示，熔煉水淬渣的腐蝕性（pH 值）范圍為7.39～10.38，均滿足《危險廢物鑒別標準 腐蝕性鑒別》（GB 5085.1—2007）中的相應標準限值要求。由于配料時有加生石灰，水淬渣的pH 值偏堿性。

圖2 水淬渣腐蝕性測試結果

7.2 水淬渣反應性結果及分析

熔煉水淬渣的100 個樣品遇酸產生有毒氣體（氰化氫和硫化氫）的釋放量均未檢出。因此，所采樣品不具有反應性。貧化爐內熔煉溫度約1 250～1 400 ℃，原料中含氰化物廢物和含硫化物廢物在熔煉過程中均大部分分解，在水淬渣中的殘留量較少。

7.3 水淬渣浸出毒性結果及分析

熔煉水淬渣的100 個樣品的無機元素及化合物浸出毒性實驗結果見詳表3 和圖3。根據表2 和圖3所示，100 個熔煉水淬渣樣品的浸出毒性的相關檢測因子檢出濃度均低于《危險廢物鑒別標準——浸出毒性鑒別》（GB 5085.3—2007）中的限值要求。根據圖3可知，水淬渣中鎳的浸出液濃度最大占標率為11.62%，其他無機元素及化合物濃度最大占標率均低于10%。因此，水淬渣的浸出液中危害成分應重點關注鎳。

圖3 水淬渣浸出毒性測試結果

8 結論

本研究以國內危險廢物采用高溫熔煉技術處置利用危險廢物的企業所產生的水淬渣為研究對象，采集100 個樣品進行腐蝕性、反應性和無機元素及化合物浸出毒性測試，并結合水淬渣的產生過程分析其危險特性的影響因素。

1）水淬渣的腐蝕性、反應性、無機元素及化合物浸出毒性均未超過相關標準限值。

2）在水淬渣的危險特性鑒別中，腐蝕性（pH 值）和浸出毒性危險特性（鎳的浸出濃度）是主要須關注的危險特性。

3）水淬渣的腐蝕性特性與配料中添加生石灰的量有關，浸出毒性和原料中鎳的含量、水淬渣對重金屬的固化效果等影響因素有關。因此，設有危險廢物焚燒的企業應加強對原料中生石灰配比的控制，對原料中重金屬含量的控制以及焚燒過程中影響水淬渣對重金屬固化效果的工藝參數的控制。