再生汞行業含汞廢物污染特征及風險分析

許增貴

摘 要：采用SEM二次電子掃描和X射線分析方法分析了我國再生汞行業產生的含汞廢物種類、產生過程及污染特征，并在此基礎上從處置安全性、廢物流向及廢物危害性等角度全面分析與評估各類含汞廢物的風險，明確了含汞廢物的污染特性和風險狀況，為含汞廢物的風險管理提供了參考依據。同時表明，該行業含汞廢物風險較高的是粉塵、污泥，主要污染物為HgCl2、HgO和Hg。

關鍵詞：再生汞 污染特征 風險分析 廢汞觸媒 爐渣 粉塵 污泥

中圖分類號：X758 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（c）-0139-02

2016年4月，中國人大常委會批準了我國簽訂的《關于汞的水俁公約》，條約正式生效，含汞廢物作為汞公約的一個重要組成部分，其環境管理已提到重要日程上來。

我國汞消費中用量最大的是化工觸媒，氯化汞觸媒作為乙炔和氯化氫合成氯乙烯（VCM）工序的催化劑，大量地運用于電石法生產聚氯乙烯（PVC）行業，該行業消耗的汞約占全國用汞總量的60%[1]?；び|媒在應用過程中由于汞升華和中毒等原因失活成為廢汞觸媒，而廢汞觸媒中的含汞量約為2.88%～3.88%[2]，具有可觀的再利用價值。目前，國內已有若干家企業開展了再生汞冶煉生產，主要采用火法冶煉工藝，以蒸餾的方式提煉汞[3]。目前，國內對再生汞冶煉行業冶煉工藝、含汞廢物產生狀況以及冶煉過程中汞污染源解析進行了研究[4-8]，其研究結果是大致了解了國內再生汞冶煉工藝污染物產生情況、污染控制措施，明確了冶煉過程中的汞分布狀況。

目前再生汞冶煉行業汞污染方面的研究存在的主要問題包括以下兩方面[4-8]：（1）沒有深入研究含汞廢物的污染特性；（2）沒有分析并篩選出高風險的含汞廢物。

文章在分析再生汞冶煉過程含汞廢物特性的基礎上，分別從廢物特性、產生特征、處置安全性、廢物流向及廢物危害性等角度全面分析與評估各類含汞廢物的風險，明確了含汞廢物的污染特性和風險狀況，為含汞廢物的風險管理提供了參考依據。

1 分析方法

1.1 方法步驟

針對某再生汞企業進行現場調查與采樣，根據實際情況共采集固體樣品18個，包括廢汞觸媒（代碼①）、廢汞觸媒與石灰混合料（代碼②）、廢汞觸媒與石灰及煤渣混合料（代碼③）、低汞爐渣（代碼④）、低汞粉塵（代碼⑤）、低汞污泥樣品各3個（見表2）。

掃描電鏡在觀察固體樣品表面微區特征（形貌、原子序數或化學成分、晶體結構等）上具有獨特的優勢，一般應用二次電子成像。二次電子是被入射電子轟擊出來離開樣品表面的核外電子，其對樣品表面形狀十分敏感，所以最適用于樣品表面形貌分析[9]。

固體樣品經噴金預處理后，在掃描電鏡下進行SEM二次電子成像，獲得樣品微觀形貌，并對樣品進行X射線能譜分析，結合樣品的形貌特征分析樣品的化學組成，并進一步分析其總汞含量及其危害特性。

固體樣品總汞含量分析采用《土壤和沉積物汞、砷、硒、鉍、銻的測定 微波消解/原子熒光法》（HJ 680-2013）。

1.2 分析儀器

具體情況見表1。

2 結果與討論

2.1 含汞廢物特性分析

含汞廢物特性分析主要包括形貌、化學成分、汞含量和危害性的分析。結果表明：（1）形貌特征見圖1、圖2、圖3：①爐渣微觀形貌：主要由灰色基體構成，在灰色基體上散布有少量亮白色顆粒，微孔較少，說明廢汞觸媒經冶煉蒸餾后絕大部分含汞化合物蒸發進入到氣體中。②粉塵微觀形貌：主要由灰色和白色顆粒組成，微孔細小繁多，說明經布袋截留下來的粉塵中含有較多的含汞化合物。③污泥微觀形貌：主要由灰白色顆粒組成，微孔狹小較多，說明廢水中的汞累積在污泥中。（2）化學成分見圖4：①3號煤渣混合料是指石灰與原料反應后的產物與煤渣的混合料，3號煤渣混合料O含量偏高，同時石灰與HgCl2反應生成HgO，說明3號煤渣混合料汞化合物大部分以HgO形式存在。②4號爐渣O含量急劇下降，而Cl含量稍微下降，說明3號原料中HgO大部分轉換為金屬汞逸出，4號爐渣中的汞化合物可能以HgCl2為主，存在少量HgO。③5號粉塵O含量與3號相比下降近1倍，而Cl含量基本不變，說明5號粉塵中的汞化合物可能包括HgCl2、HgO和Hg。（3）汞含量分析：原料中的汞含量為45 000 mg/kg，即4.5%，經蒸餾后爐渣中汞含量下降為0.58%，氣體中的汞在冷凝回收和凈化后，經布袋收集的粉塵汞含量為4%。污泥進行能譜分析時，由于鏡頭被污染而未獲得數據，說明污泥中的汞含量偏高導致在能譜分析時大量汞汽化，而在汞含量分析中，其汞濃度為82 700 mg/kg，即8.27%。（4）危害性：①從形貌角度分析，粉塵和污泥主要由顆粒組成，微孔繁多，說明汞化合物顆粒活性較強，容易進入到環境中，其危害性較大，而爐渣主要由灰色基體構成，散布少量亮白色顆粒，微孔較少，說明含汞化合物極少，活性較低，且不容易進入到環境中，危害小。②從化學成分角度分析，粉塵中包含HgCl2、HgO和Hg，而HgCl2和Hg的活性強，容易進入到環境中，對人體神經系統、腎臟系統、免疫系統及生殖系統造成損害，同時如果進入到生物環境中容易在生物厭氧作用下轉化為甲基汞[2]。③從汞含量角度分析，汞含量高低順序為污泥>粉塵>爐渣，其中爐渣中汞含量極低，為0.58%。綜上，含汞廢物危害性高低順序為污泥>粉塵>爐渣。

2.2 含汞廢物風險分析

根據再生汞冶煉含汞廢物污染特性分析結果，應用德爾菲專家法[10]進行含汞廢物風險分析。結果表明，含汞粉塵、含汞污泥的風險較高，而含汞爐渣的風險較低。主要原因是含汞粉塵的廢物特性和危害性大、含汞污泥的危害性大和處置安全性差，而含汞爐渣的廢物特性、危害性及處置安全性均較好，只是產生量較大。

3 結語

（1）再生汞行業主要含汞廢物為爐渣、粉塵和水處理污泥。

（2）爐渣多為炭基體構成，其中汞化合物顆粒較少，主要成分為HgCl2，含有少量HgO，其活性較低，不容易進入到環境中，危害性小，而粉塵和污泥主要由顆粒物構成，其中汞化合物為HgCl2、HgO和Hg，活性較高，容易進入到環境中，危害性大。

（3）含汞廢物風險分析結果表明，風險較高的是含汞粉塵和水處理污泥，需要重點關注，而爐渣的風險低，可以不必關注。

參考文獻

[1] 周俊華.氯化汞觸媒的現狀與發展[J].中國石油和化工經濟分析，2011（2）：51-54.

[2] 菅小東，劉景洋.汞生產和使用行業最佳環境實踐[M].北京：中國環境出版社，2013：76-77.

[3] 曾華星，胡奔流，張銀玲，等.我國含汞廢物的再生利用[J].有色冶金設計與研究，2012，33（3）：36-37.

[4] 曾華星，胡奔流，張銀玲，等.再生汞冶煉工藝及產污節點分析[J].有色冶金設計與研究，2012，33（6）：20-21.

[5] 龍江艷.再生汞冶煉行業典型企業汞污染源解析研究[D].湘潭：湘潭大學，2013.

[6] 甘露.含汞廢物再生污染防治技術分析[J].有色冶金設計與研究，2014，35（5）：84-85.

[7] 李忠衛，龍燕，曹學新.再生汞企業的含汞廢水產生及治理狀況[J].有色冶金設計與研究，2014，35（2）：44-47.

[8] 趙晉，陳春麗.中國再生汞行業含汞廢氣處理技術評價[J].有色冶金設計與研究，2013，34（6）：83-89.

[9] 常鐵軍，劉喜軍.材料近代分析測試方法[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2016：113-120.

[10] 周宏峰，董曉欣，侯萬里，等.應用德爾菲法構建結核病防治工作目標管理和考核指標體系[J].國際醫藥衛生導報，2013，19（17）：2643-2646.