含氰廢渣高溫焚燒處置技術(shù)研究

羅勁松，任雪嬌

(云南大地豐源環(huán)保有限公司，云南 昆明 650401)

0 引言

氰化物被廣泛運(yùn)用到我國(guó)很多化工行業(yè)中，它可用于制造顏料(鐵藍(lán))、印染氧化助劑、油漆油墨、赤血鹽，并在染料涂料、電鍍、炸藥、化學(xué)試劑以及醫(yī)藥、冶金、食鹽、合成樹(shù)脂等領(lǐng)域都有非常廣泛的用途[1]。隨著我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量含氰廢物得不到有效的處理處置，對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境和人群健康的威脅越來(lái)越大[2]。

氰化物屬高毒性物質(zhì)，大多數(shù)氰化物都為劇毒品，極少量的氰化物就會(huì)造成人、動(dòng)植物和水生生物在很短的時(shí)間內(nèi)中毒死亡。氰基進(jìn)入人體后便生成氰化氫，氰化氫在極短時(shí)間內(nèi)就會(huì)引起人頭痛、身體不適、心悸等癥狀，甚至造成死亡。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)廢水中的氰化物方面研究較多，而對(duì)固體廢物中的氰化物研究較少，針對(duì)含氰廢渣的相關(guān)文獻(xiàn)資料也很少[3-4]。近年來(lái)，人們不斷尋求更加安全和經(jīng)濟(jì)的方法來(lái)處理含氰廢渣，以減少或消除氰化物對(duì)環(huán)境的危害[5]。

1 實(shí)驗(yàn)原料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)所用廢渣取自四川某化工廠，是生產(chǎn)黃血鹽鈉 、苯乙腈 、氰化鈉 、偶氮二異庚腈、亞氨基二乙腈等農(nóng)藥中間體時(shí)產(chǎn)生的廢渣及過(guò)期產(chǎn)品，屬于危險(xiǎn)廢物。經(jīng)檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)所用的廢渣氰化物含量為18400mg/kg。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

采用管式爐模擬危險(xiǎn)廢物焚燒處置系統(tǒng)，尾氣凈化采用先干法后濕法處理，保證煙氣指標(biāo)達(dá)到國(guó)家煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

采用高溫焚燒方式，以焚燒殘?jiān)⑽找褐星杌锏暮繛橹笜?biāo)，采用單因素實(shí)驗(yàn)法考察焚燒溫度、焚燒時(shí)間等因素對(duì)氰化物殘留量的影響，找到經(jīng)濟(jì)環(huán)保的含氰廢渣處置工藝條件。

1.4 分析方法

氰化物檢測(cè)方法為《HJ 484-2009水質(zhì) 氰化物的測(cè)定 容量法和分光光度法》《HJ 745-2015土壤 氰化物和總氰化物的測(cè)定 分光光度法》。

2 結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

一定溫度下，氰化物在有氧氣、水蒸氣的條件下可以發(fā)生分解[6]，產(chǎn)生氰氣、氰化氫、氮氧化物和一氧化碳等物質(zhì)。因此，含氰廢渣經(jīng)過(guò)預(yù)處理，將廢物加熱至適當(dāng)?shù)臏囟龋⑼ㄟ^(guò)控制焚燒系統(tǒng)的溫度和物料停留時(shí)間，促進(jìn)氰化物發(fā)生分解，最終反應(yīng)生成為氮氧化物和二氧化碳，煙氣與石灰、活性炭充分反應(yīng)吸附，再經(jīng)堿液吸收，達(dá)到無(wú)害化處置的目的。大致機(jī)理如下[7]：

氰化物一次分解：

絡(luò)合氰化物 2K3[Fe(CN)6]=6KCN+2FeC2+2N2+(CN)2

易釋放態(tài)氰化物 KCN+H2O+O2=NOx+CO2+CO+HCN+K鹽氰化物二次分解：

CN-+O2→CNO-+O2→CO3-+N2+CO2

2.2 質(zhì)量控制

焚燒殘?jiān)幚砗髨?zhí)行《GB 18598-2019危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》，煙氣指標(biāo)執(zhí)行《GB 18484-2001危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》《GB 16297-1996大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，循環(huán)堿液處理后執(zhí)行《GB 8978-1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

(1)焚燒溫度的影響

取30g含氰廢渣分別在500℃、650℃、800℃、950℃、1100℃下焚燒30min，用0.1mol/L的NaOH溶液吸收尾氣(三級(jí)吸收)，測(cè)定吸收液和爐渣中的總氰化物，結(jié)果如表1所示。

表1 焚燒溫度的影響

從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果可知，含氰廢渣在450℃左右開(kāi)始分解，650℃以上有機(jī)氰化物基本燃燒充分，爐渣中氰化物含量較低。800℃時(shí)分解產(chǎn)生的CN-較多，導(dǎo)致一級(jí)吸收瓶氰化物含量高，但爐渣氰化物殘留量最低。1100℃時(shí)出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象，主要是因?yàn)閺U物中含黃血鹽鈉，軟熔點(diǎn)低，高溫焚燒生成焦體。綜合考慮能耗和實(shí)際生產(chǎn)處置問(wèn)題，選擇含氰廢渣焚燒溫度為800℃。

(2)焚燒時(shí)間的影響

取30g含氰廢渣在800℃分別灼燒10min、20min、30min、40min、50min，用0.1mol/L的NaOH溶液吸收尾氣(三級(jí)吸收)，測(cè)定吸收液和爐渣中的總氰化物，結(jié)果如表2所示。

表2 焚燒時(shí)間的影響

備注：“0.04L”表示低于檢測(cè)線。

從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果來(lái)看，含氰廢渣焚燒時(shí)間<20min時(shí)，焚燒時(shí)間過(guò)短，廢渣燃燒不完全，釋放出的氰化氫氣體較少，大部分氰化物殘留在爐渣內(nèi)。灼燒時(shí)間越長(zhǎng)，含氰廢渣燃燒越充分，焚燒50min時(shí)出現(xiàn)輕微燒結(jié)現(xiàn)象。焚燒時(shí)間在30～40min范圍內(nèi)，含氰廢渣焚毀率最高且爐渣里氰化物含量較低，在達(dá)標(biāo)條件下為提能增效，本實(shí)驗(yàn)選擇30min為最佳焚燒時(shí)間。

(3)對(duì)比實(shí)驗(yàn)

考察堿石灰和活性炭對(duì)煙氣的去除效果：取30g含氰廢渣在800℃分別灼燒30min，第一組實(shí)驗(yàn)尾氣選擇濕法處理：不連接活性炭、堿石灰，用0.1mol/L的NaOH溶液吸收(二級(jí)吸收)；第二組實(shí)驗(yàn)尾氣選擇先干法后濕法處理：尾氣先經(jīng)過(guò)活性炭、堿石灰，再用0.1mol/L的NaOH溶液吸收(二級(jí)吸收)。

測(cè)定兩個(gè)吸收液和爐渣中的總氰化物，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

從表中數(shù)據(jù)可以看出，活性炭和堿石灰對(duì)尾氣中的氰化物有較好的處理效果，含氰廢渣高溫焚燒產(chǎn)生的尾氣選擇先干法后濕法處理，保證煙氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，不存在二次污染問(wèn)題。

3 結(jié)論

(1)氰化物毒性較大，加上企業(yè)含氰廢渣混堆混存，導(dǎo)致廢物成分復(fù)雜，增加了處置難度。因此，需要建立氰化物高溫焚燒污染物分布研究，旨在通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出氰化物分解與焚燒溫度、焚燒時(shí)間的關(guān)系，氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)中氰化物的殘留量，以此探究高溫焚燒處理含氰廢物的最佳處置工藝條件，為企業(yè)的批量處置生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

(2)實(shí)驗(yàn)表明：該含氰廢渣高溫焚燒工藝條件為焚燒溫度800℃，焚燒時(shí)間30min，焚燒產(chǎn)生的尾氣選擇先干法后濕法處理，此條件下含氰廢渣焚毀率最高且爐渣里氰化物含量較低。