焙烧回收法处理含汞固废危废的试验研究

焙烧回收法处理含汞固废危废的试验研究

1固废危废的固废处理固废（危险）中的汞对人类健康、生态平衡和环境有严重危害。防止污染和环境保护已引起人们的广泛关注。因此，世界上所有国家都制定了含铅“三废”的排放标准。因此,多数与汞接触的行业都正在向无汞作业转化,如:采用隔膜和离子膜电解生产烧碱;美国、法国等其它国家也都对接触汞的工业和生产工艺技术进行了限制;我国的烧碱、制药行业,也都纷纷进行了调整。但对于暂时无法调整为无汞作业的行业,研究固废(危废)的处理,是防治汞污染的重要内容。目前,我国含汞危险废弃物有严格的标准和处理措施。对汞含量高的废弃物,可由汞生产行业或危废处理单位集中收集,回收处理,焙烧回收法是可采用的方法之一。本文通过试验,将固废(危废)进行焙烧,并冷凝回收汞,在试验的基础上,得到了汞的迁移情况和处理固废(危废)的关键工艺技术参数。经过处理后的含汞固废(危废),再进行硫化处理、稳定化处理,可大大减少了汞浸出对环境的污染。该方法烟气处理设施也适用于其它综合废弃物焚烧处理过程烟气中汞的去除,如:实验室可烧废弃物处理通常焚烧炉配套除汞设施。2后整理后的汞蒸汽蒸发汞在常温下熔点为-38.87℃,沸点为356.73℃,汽化热为13.905kcal/mol,其挥发性较大,而且挥发速度随温度升高而急剧增加。因此,可将固体废物中的汞通过焙烧升温使汞蒸发出来。汞蒸汽比空气重约6倍,20℃时密度为13.546g/cm3,易凝结,易与水分离。因此可用冷凝方法将汞蒸汽进行冷凝回收。利用活性炭的活性吸附低浓度含汞废气,通常可回收约3%的汞,饱和浓度为3.4mg/m3。3测试3.1主要试验装置RX3-30-9箱式电阻炉(焙烧炉);SPB-300水喷射真空冷凝泵;多级夹套冷凝装置;水喷淋装置;汽液分离器;活性炭吸附装置。3.2试验对象汞含量为2%,5%,10%的含汞固废。3.3试验工艺试验工艺流程框图如下图所示。3.4提高汞回收率3.4.1汞蒸气与水蒸汽、空气等的混合气体经过多级冷凝和分离,有利于提高汞回收率。3.4.2夹套冷凝管内的冷却水流向与含汞混合气体流向呈逆向流动,冷凝效果好。3.4.3采用水喷射真空冷凝器,含汞混合气体可与水进一步直接接触,减少尾气中汞的浓度。3.5控制参数电阻炉内压力:-50～-100Pa电阻炉功率:30kw冷凝管出口气体温度:15℃～25℃4试验结果与讨论4.1焙烧过程参数本文采用正交试验确定处理含汞固废的最佳工艺技术参数,其影响试验结果的因素确定为焙烧温度、焙烧时间和废渣中汞含量。正交试验安排表如表1所示。表中:A1=2%A2=5%A3=10%B1=500℃B2=600℃B3=700℃C1=4hC2=5hC3=6h(A:废物中汞含量;B:焙烧温度;C:焙烧时间。)按以上正交表进行试验,其试验结果及极差分析如表2所示。由表2中极差R的计算结果可知,各影响因素的主次为B、A、C,即焙烧过程中,焙烧温度的影响最大,固废(危废)中汞含量的影响次之,焙烧时间的影响最小。当焙烧温度为500℃时,焙烧后固废(危废)中残留汞含量大于0.005%;当焙烧温度为600℃时,焙烧后残留固废(危废)中汞含量小于0.0015%;当焙烧温度为700℃时,焙烧后残留固废(危废)中汞含量与600℃时相差不大。因此,从试验可以得出:对于汞含量小于10%的固废(危废),最佳焙烧工艺参数为焙烧温度600℃,焙烧时间5h。采用最佳焙烧工艺参数进行了重复性试验,残留固废(危废)中汞含量均小于0.0015%,固废中汞的残留量下降到很低水平,如果焙烧后段提高炉温,废渣呈玻璃体结构,将实现稳定化处理。4.2工艺参数对回收率的影响试验中,用水喷射真空冷凝系统将焙烧炉内的汞蒸汽引进多级夹套冷凝管、水喷淋装置和汽液分离器,并收集冷凝的汞,计算回收率,其结果如表3所示。从表中可知,经多级夹套冷凝管逐级冷凝、水喷淋装置水洗和汽液分离后,汞的回收率平均可达95%左右,如果工艺参数控制得当,回收率还可提高。这说明汞蒸汽易随物料中的水蒸汽一起进行蒸发,遇低温也易冷凝,加之汞的密度大,故易于收集。4.3加入硫酸亚铁用于水喷淋装置的含汞循环废水,试验结束后用硫化钠法进行处理合格后外排。加入硫化钠的同时,也加入一些硫酸亚铁,不仅去除了过剩的硫离子,而且生成的硫化亚铁颗粒较大,它吸附极细的硫化汞粒子,起到共沉淀作用。取样分析,当废水中汞含量达到GB8978—1996《污水综合排放标准》要求时,进行排放。4.4活性炭吸附装置的吸附效率经冷凝分离后的含汞尾气用活性炭吸附进行净化。活性炭在装置中的堆放厚度为50mm左右,炭层截面风速控制在1000m3/m2·h。试验中连续取样分析活性炭吸附前、后气体中汞含量,其结果如表4所示。从表中可以看出,含汞混合气体经多级夹套、水喷淋、汽液分离等冷凝和分离后,进活性炭吸附装置前汞含量为0.50mg/m3以下,经活性炭吸附后,汞含量基本在0.015mg/m3以下,达到排放标准GB16297—1996的要求。活性炭的吸附效率较高,达到90%以上,这是由于活性炭粒度较小,含汞尾气与活性炭接触的表面积较大;另外,活性炭的堆放厚度较厚,使含汞尾气与活性炭表面接触的时间也较长。因此净化效果比较理想。4.5汽液分离后得到的回收从表5中可以看出,废物中的汞经焙烧后有95%左右蒸发出来,该气体经多级夹套冷凝管冷凝、水喷淋装置水洗和汽液分离后得到回收;有4%左右损失在系统中(包括活性炭中);尾气排放的汞可忽略不计;焙烧后废物中残留的汞达到ppm级。这说明采用焙烧工艺将废物中的汞蒸发,再采用多级夹套冷凝管、水喷淋装置和汽液分离器等对汞蒸汽进行冷凝、分离,效果是明显的,同时,整个系统的汞的迁移去向是清楚的。5焙烧或烧蚀工艺5.1用焙烧工艺将固废(危废)中的汞变为汞蒸汽,再用逐级冷凝方