含氰廢渣高溫焚燒處置技術研究

羅勁松，任雪嬌

(云南大地豐源環保有限公司，云南 昆明 650401)

0 引言

氰化物被廣泛運用到我國很多化工行業中，它可用于制造顏料(鐵藍)、印染氧化助劑、油漆油墨、赤血鹽，并在染料涂料、電鍍、炸藥、化學試劑以及醫藥、冶金、食鹽、合成樹脂等領域都有非常廣泛的用途[1]。隨著我國工業的快速發展，生產過程中產生的大量含氰廢物得不到有效的處理處置，對周邊生態環境和人群健康的威脅越來越大[2]。

氰化物屬高毒性物質，大多數氰化物都為劇毒品，極少量的氰化物就會造成人、動植物和水生生物在很短的時間內中毒死亡。氰基進入人體后便生成氰化氫，氰化氫在極短時間內就會引起人頭痛、身體不適、心悸等癥狀，甚至造成死亡。

目前，國內外對廢水中的氰化物方面研究較多，而對固體廢物中的氰化物研究較少，針對含氰廢渣的相關文獻資料也很少[3-4]。近年來，人們不斷尋求更加安全和經濟的方法來處理含氰廢渣，以減少或消除氰化物對環境的危害[5]。

1 實驗原料和方法

1.1 實驗原料

實驗所用廢渣取自四川某化工廠，是生產黃血鹽鈉 、苯乙腈 、氰化鈉 、偶氮二異庚腈、亞氨基二乙腈等農藥中間體時產生的廢渣及過期產品，屬于危險廢物。經檢測，實驗所用的廢渣氰化物含量為18400mg/kg。

1.2 實驗設備

采用管式爐模擬危險廢物焚燒處置系統，尾氣凈化采用先干法后濕法處理，保證煙氣指標達到國家煙氣排放標準。

1.3 實驗方法

采用高溫焚燒方式，以焚燒殘渣、吸收液中氰化物的含量為指標，采用單因素實驗法考察焚燒溫度、焚燒時間等因素對氰化物殘留量的影響，找到經濟環保的含氰廢渣處置工藝條件。

1.4 分析方法

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

2 結果與討論

2.1 實驗原理

一定溫度下，氰化物在有氧氣、水蒸氣的條件下可以發生分解[6]，產生氰氣、氰化氫、氮氧化物和一氧化碳等物質。因此，含氰廢渣經過預處理，將廢物加熱至適當的溫度，并通過控制焚燒系統的溫度和物料停留時間，促進氰化物發生分解，最終反應生成為氮氧化物和二氧化碳，煙氣與石灰、活性炭充分反應吸附，再經堿液吸收，達到無害化處置的目的。大致機理如下[7]：

氰化物一次分解：

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

易釋放態氰化物 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 質量控制

焚燒殘渣處理后執行《GB 18598-2019危險廢物填埋污染控制標準》，煙氣指標執行《GB 18484-2001危險廢物焚燒污染控制標準》《GB 16297-1996大氣污染物綜合排放標準》，循環堿液處理后執行《GB 8978-1996污水綜合排放標準》。

2.3 實驗結果

(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(三級吸收)，測定吸收液和爐渣中的總氰化物，結果如表1所示。

表1 焚燒溫度的影響

從實驗現象及結果可知，含氰廢渣在450℃左右開始分解，650℃以上有機氰化物基本燃燒充分，爐渣中氰化物含量較低。800℃時分解產生的CN-較多，導致一級吸收瓶氰化物含量高，但爐渣氰化物殘留量最低。1100℃時出現燒結現象，主要是因為廢物中含黃血鹽鈉，軟熔點低，高溫焚燒生成焦體。綜合考慮能耗和實際生產處置問題，選擇含氰廢渣焚燒溫度為800℃。

(2)焚燒時間的影響

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(三級吸收)，測定吸收液和爐渣中的總氰化物，結果如表2所示。

表2 焚燒時間的影響

備注：“0.04L”表示低于檢測線。

從實驗現象及結果來看，含氰廢渣焚燒時間<20min時，焚燒時間過短，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。灼燒時間越長，含氰廢渣燃燒越充分，焚燒50min時出現輕微燒結現象。焚燒時間在30～40min范圍內，含氰廢渣焚毀率最高且爐渣里氰化物含量較低，在達標條件下為提能增效，本實驗選擇30min為最佳焚燒時間。

(3)對比實驗

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

測定兩個吸收液和爐渣中的總氰化物，結果見表3。

表3 對比實驗

從表中數據可以看出，活性炭和堿石灰對尾氣中的氰化物有較好的處理效果，含氰廢渣高溫焚燒產生的尾氣選擇先干法后濕法處理，保證煙氣達到排放標準，不存在二次污染問題。

3 結論

(1)氰化物毒性較大，加上企業含氰廢渣混堆混存，導致廢物成分復雜，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，旨在通過實驗得出氰化物分解與焚燒溫度、焚燒時間的關系，氣態、液態、固態中氰化物的殘留量，以此探究高溫焚燒處理含氰廢物的最佳處置工藝條件，為企業的批量處置生產奠定基礎。

(2)實驗表明：該含氰廢渣高溫焚燒工藝條件為焚燒溫度800℃，焚燒時間30min，焚燒產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。