黃 凱　安俊菁　尚江濤　王廷坤　馬 悍　趙 楊　胡若鵬　孫科源

(1.云南省固體廢物管理中心， 昆明　650034； 2.云南省環(huán)境科學研究院， 昆明　650034；3.紅河州固體廢物管理中心， 云南　蒙自　661100； 4.個舊旭眾礦冶有限公司， 云南　個舊　661099)

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密閉側吹熔煉爐處置CRT含鉛玻璃過程中的重金屬污染控制

黃 凱1安俊菁1尚江濤2王廷坤3馬 悍4趙 楊1胡若鵬1孫科源1

(1.云南省固體廢物管理中心， 昆明650034； 2.云南省環(huán)境科學研究院， 昆明650034；3.紅河州固體廢物管理中心， 云南蒙自661100； 4.個舊旭眾礦冶有限公司， 云南個舊661099)

摘要：在密閉側吹熔煉爐處置CRT含鉛玻璃過程中, 對原輔材料成分進行分析，開展污染物排放監(jiān)測，分析主要重金屬污染物流向，提出處置過程中的污染控制措施，論證處置CRT含鉛玻璃的環(huán)境安全性。

關鍵詞：CRT含鉛玻璃；熔煉；重金屬；污染控制；環(huán)境監(jiān)測

2012年以來，在國家廢棄電器電子產(chǎn)品處理基金支持下，廢棄電器電子產(chǎn)品處理企業(yè)拆解處理量不斷增加，產(chǎn)生大量陰極射線管含鉛錐玻璃(以下簡稱CRT含鉛玻璃)。據(jù)估算，我國拆解處理廢棄電器電子產(chǎn)品每年將產(chǎn)生CRT含鉛玻璃5～8萬噸。這些廢棄的CRT含鉛玻璃如果得不到合理處置，其中含有的Pb有可能溶出進入環(huán)境造成危害[1]。根據(jù)毒性浸出試驗，CRT含鉛玻璃鉛浸出濃度超過危險廢物鑒別標準，屬于危險廢物[2-3]。2014年6月，環(huán)保部和工信委發(fā)文要求開展鉛冶煉企業(yè)協(xié)同處置CRT含鉛玻璃試點工作，探索技術可行、經(jīng)濟合理、安全環(huán)保、符合國情的CRT含鉛玻璃利用處置途徑。云南省在省內(nèi)選取煉鉛企業(yè)開展了密閉側吹熔煉爐處置CRT含鉛玻璃工業(yè)試驗，CRT含鉛玻璃替代部分鉛冶煉原料和替代部分硅砂作為金屬冶煉助熔劑進入密閉側吹熔煉爐進行冶煉。

CRT含鉛玻璃中的Pb主要以氧化鉛的形式存在，含量在20%～70%之間[4]， 同時還含有As、Zn、Cu等重金屬元素。處置過程中若控制不當，Pb、As、Zn、Cu等重金屬元素可能隨廢氣、廢水或廢渣釋放到環(huán)境中，對環(huán)境造成危害。冶煉過程中，Pb除進入環(huán)境外，主要通過爐渣和煙氣的形式進入環(huán)境[5-6]，本文選取云南省個舊市某煉鉛企業(yè)，在開展密閉側吹熔煉爐處置CRT含鉛玻璃工業(yè)試驗過程中，對原輔料主要重金屬元素成分進行分析，對廢氣中污染物排放進行監(jiān)測，判斷污染物排放是否符合相關標準，對產(chǎn)品和主要產(chǎn)出物中重金屬元素進行檢測，分析主要重金屬元素流向，提出處置CRT含鉛玻璃過程中切實可行的污染控制措施。

1　試驗概況及工藝產(chǎn)污節(jié)點

選取云南省個舊市某煉鉛企業(yè)開展試驗。該企業(yè)原采用密閉側吹熔煉爐煉鉛工藝，為滿足產(chǎn)業(yè)升級和環(huán)境保護的要求，對爐型進行了升級改造，現(xiàn)采用密閉側吹熔煉還原工藝(圖1)進行鉛冶煉。

圖1　試驗工藝流程及產(chǎn)污節(jié)點

2　試驗方案

對試驗用CRT含鉛玻璃及主要原輔料的重金屬元素含量進行采樣分析，密閉側吹熔煉爐在配入CRT含鉛玻璃的情況下連續(xù)運行，根據(jù)生產(chǎn)工藝主要產(chǎn)污節(jié)點制定污染物排放監(jiān)測方案，試驗處置CRT含鉛玻璃過程中二次污染物排放的控制情況。采集所有產(chǎn)品、廢物樣品進行成分分析，根據(jù)結果研究主要污染物元素在系統(tǒng)中的流向，并提出有效的污染防控措施。

污染物監(jiān)測工作委托個舊市環(huán)境監(jiān)測站開展，監(jiān)測采樣均在正常工況下進行，采樣過程嚴格按照HJ/T 397—2007《固定源廢氣監(jiān)測技術規(guī)范》進行，確保污染物指標正確反映二次污染狀況。原輔料和產(chǎn)品采樣和成分分析由云南省個舊市冶金研究所負責，采樣和分析過程嚴格按照HJ/T 20—1998《工業(yè)固體廢物采樣制樣技術規(guī)范》進行，確保分析數(shù)據(jù)準確可靠。監(jiān)測方案見表1。

3　試驗結果

3.1CRT含鉛玻璃及主要原輔料成分分析

原配料中的重金屬元素是處置過程中污染物的主要來源。配料主要包括石灰石、硅石、鐵鉛礦和混合料，混合料是該企業(yè)其他用作冶煉原料的含鉛廢渣。分析結果(表2)表明，CRT含鉛玻璃除含有Pb外，還含有As、Zn和Cu，另外配料的鐵鉛礦和混合料中也含有Pb、As、Zn、Cu等重金屬元素，石灰石和硅石中未檢出重金屬元素。

表1　分析監(jiān)測方案

表2　試驗主要原輔料中重金屬含量　%

3.2廢氣污染監(jiān)測

廢氣污染主要來自熔煉爐廢氣排放, 根據(jù)監(jiān)測結果(表3)，在處置CRT含鉛玻璃過程中，煙塵、SO2和Pb排放濃度均能達到GB 25466—2010《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標準》表5標準要求，As排放濃度無標準限值，作為參考。處置CRT含鉛玻璃對廢氣污染物排放影響不大。

表3　廢氣污染物排放監(jiān)測結果

3.3廢水污染監(jiān)測

生產(chǎn)過程用水主要是冷卻循環(huán)水、沖渣循環(huán)水及脫硫循環(huán)水，對沖渣循環(huán)水池中的廢水進行了主要污染物指標監(jiān)測。監(jiān)測結果(表4)顯示，廢水中鋅含量非常高，如果排放到環(huán)境中將對環(huán)境造成污染。

表4　廢水監(jiān)測結果　mg/L

3.4特征污染物元素流向分析

CRT含鉛玻璃處置過程中，除產(chǎn)品粗鉛外，主要產(chǎn)出物包括水淬渣、石膏渣、冰銅、煙塵。委托專業(yè)單位對產(chǎn)品粗鉛和幾種主要產(chǎn)出物進行了成分分析。根據(jù)分析結果(表5)，幾種主要產(chǎn)出物中，煙塵中含Pb 32.13%、As 7.42%， Zn 2.83%，幾種重金屬污染物含量都較高，是主要的污染風險源。其次冰銅渣中含Pb 7.01%、As 2.85%，也具有一定的污染風險。石膏渣和水淬渣中重金屬污染物含量不高，不是主要的重金屬污染風險源。

依據(jù)系統(tǒng)重金屬平衡計算，對幾種重金屬元素的主要流向占比進行了分析(圖2)。除產(chǎn)品外，系統(tǒng)中Pb主要流入水淬渣和煙塵，分別占6.5%和3.3%，Pb流向與相關文獻資料基本一致[8]，但流向分配比例有一定差異，這主要跟冶煉工藝及原輔料成分的差異有關。As主要流入水淬渣和煙塵，分別占80%和11.5%；Cu主要流入水淬渣和冰銅，占84%和11%；Zn主要流入水淬渣,占93.4%；幾種重金屬污染物通過煙氣及無組織排放的量較少。由此可見，因水淬渣產(chǎn)生量大，水淬渣是系統(tǒng)中重金屬污染元素最主要的流向和開路。

表5　主要產(chǎn)物成分分析及污染元素平衡

圖2　主要重金屬元素流向占比分析

4　污染控制措施

4.1廢氣污染控制

密閉側吹熔煉爐處置CRT含鉛玻璃過程中，廢氣污染源主要是熔煉爐外排煙氣。根據(jù)重金屬流向分析，重金屬污染物通過煙氣外排到環(huán)境中的比重較小。熔煉爐煙氣經(jīng)重力沉降和布袋除塵措施處理后，大部分重金屬以煙塵的形式被脫除，后經(jīng)堿性脫硫，再次脫除一部分重金屬粉塵。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，廢氣中常規(guī)污染物煙塵濃度為41.5mg/m3，SO2濃度為176 mg/m3，特征污染物Pb濃度為0.496 mg/m3，都遠低于執(zhí)行的污染控制標準，可見該企業(yè)目前采取的廢物污染防治措施能夠滿足處置CRT含鉛玻璃過程中的污染防治需求。

4.2廢水污染控制

經(jīng)監(jiān)測，循環(huán)水中Zn含量達到51.8 mg/L，為防止Zn污染環(huán)境，處置CRT含鉛玻璃過程中的廢水嚴格禁止外排進入環(huán)境，主要做沖渣水循環(huán)使用。系統(tǒng)屬于虧水循環(huán)，水分主要通過蒸發(fā)消耗，廢水中的重金屬元素開路到水淬渣中。

4.3固體廢物污染控制

根據(jù)成分及流向分析，系統(tǒng)產(chǎn)出的幾種固體廢物含重金屬元素量都較多，是重金屬元素的主要開路，為杜絕其流入環(huán)境造成污染，根據(jù)每一類廢物分別采取了相應處置措施。水淬渣為重金屬元素最主要流向，但水淬渣產(chǎn)生量大，重金屬元素在水淬渣中含量并不高，Pb、As、Cu、Zn幾種重金屬元素含量都在2%以下，且經(jīng)過高溫水淬后形成晶體包裹狀態(tài)，性質(zhì)穩(wěn)定，危害性不高，企業(yè)將水淬渣轉移至水泥企業(yè)用作原料協(xié)同處置，可確保環(huán)境安全。冰銅和煙塵中重金屬含量高，冰銅鉛含量7%，煙塵鉛含量高達32.13%，且重金屬元素基本以化合物形態(tài)存在，受雨水沖刷很容易溶出，需對其進行妥善收集和貯存，根據(jù)生產(chǎn)需要作為配料返回生產(chǎn)系統(tǒng)，提取其中有價金屬，可有效控制重金屬污染。石膏渣目前無較好的處置方式，只能采取妥善貯存方式防止污染。

5　結論

(1)根據(jù)監(jiān)測結果，密閉側吹熔煉爐在處置CRT含鉛玻璃的過程中廢氣污染物能達到《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標準》(GB25466-2010)控制要求，對環(huán)境影響不大，廢水中Zn含量較高，具有污染風險。

(2)根據(jù)成分和流向分析，煙塵和冰銅渣重金屬元素含量較高，是主要固體廢物污染風險源，水淬渣中重金屬污染物含量不高，風險

較小，因水淬渣產(chǎn)生量大，系統(tǒng)中重金屬污染元素最主要的流向和開路是水淬渣。

(3)處置過程中煙氣經(jīng)除塵和脫硫后能夠做到達標排放，廢水污染風險大，用于沖渣回用，杜絕外排，未形成污染源，煙塵、冰銅渣等固體廢物污染風險大，在系統(tǒng)中循環(huán)利用，石膏渣妥善貯存，不外排到環(huán)境，控制了污染風險，水淬渣作為重金屬元素的主要開路，污染風險較小，通過作為水泥生產(chǎn)原料進行處置，確保了處置過程的環(huán)境安全。

參考文獻

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收稿日期：2016-03-21；2016-05-16修回

作者簡介：黃凱，男，1985年生，工程師，碩士，研究方向：危險廢物及重金屬污染控制技術。E-mail：huangkai155@163.com

中圖分類號：X756

文獻標志碼：A

Heavy metal pollution control in the closed side blown smelting furnace in disposal of CRT leaded glass

Huang Kai1, An Junjing1, Shang Jiangtao2, Wang Tingkun3, Ma Han4，Zhao Yang1, Hu Ruopeng1, Sun Keyuan1

(1.Yunnan Solid Waste Management Center, Kunming 650034;2.Yunnan Institute of Environmental Science, Kunming 650034;3.Honghe Prefecture Solid Waste Management Center, Mengzi 661100;4.Gejiu Xuzhong Mining Company, Gejiu 661099, China)

Abstract:In the disposal of CRT leaded glass by a closed side blown smelting furnace in a melting factory of Gejiu, Yunnan, concentrations of heavy metals of the raw and auxiliary materials, and in the exhaust emission were monitored. Based on that, the heavy metal flow in the process was revealed and pollution control measures were brought out.

Keywords:CRT leaded glass; smelting; heavy metal; pollution control; environmental monitoring

廢氣污染節(jié)點中，布袋除塵裝置風險最大，是廢氣污染控制關鍵節(jié)點[7]。