关于进口含铁物料的固体废物鉴别方法研究

郝雅琼

(中国环境科学研究院，北京　100012)



关于进口含铁物料的固体废物鉴别方法研究

郝雅琼

(中国环境科学研究院，北京100012)

【摘要】本研究基于已完成的进口含铁物料固体废物鉴别实践，系统的介绍了所遇到的进口含铁物料的申报品名、每种品名所占的比例、种类以及每种种类的特征、固体废物鉴别的关键方法和每种鉴别结果所占的比例。

【关键词】含铁物料；固体废物；鉴别方法

由于含铁物料的成分含量、物相组成和产生来源都很复杂，故固体废物鉴别的难度很大，然而，有关进口含铁物料的固体废物鉴别方法鲜有报道。在此，笔者根据《固体废物污染环境防治法》、《固体废物进口管理办法》、《非限制进口类可用作原料的固体废物目录》、《限制进口类可用作原料的固体废物目录》、《禁止进口固体废物目录》规定[1，2]，结合鉴别实践[3]，全面介绍了进口含铁物料的种类以及每类的固体废物鉴别方法，为进口含铁物料的固体废物鉴别提供参考，为含铁物料监管提供科学依据。

1进口含铁物料产生来源确认方法

固体废物鉴别的重点在于待鉴别物料的溯源分析，只有明确产生来源，才能确定待鉴别物料是目标产物还是固体废物[4]。在实际进口时，大多数进口商会伪报、瞒报固体废物品名，因此，进行固体废物鉴别时，应仅将进口物料的申报品名作为参考。已完成的进口含铁物料固体废物鉴别实例的申报品名及所占比例见表1，其中主要申报品名为铁矿或钢块，所占比例为86.5%。通过对这些鉴别实例的归纳总结得出，首先应观察颜色、团块的强度、气孔等外观特征，对于外观差异明显的物料，应根据外观分成多份；然后进行系列试验，诸如测量含水率、主要成分和含量、铁元素及典型元素的含量、物相组成、矿相组成，对于粉末物料还需进行粒度试验，对于废钢铁还需分析是否含有危险废物和一般夹杂物，分成多份试样的需对每一份分别进行试验；最后根据这些试验结果，通过资料对比、实地调研、专家咨询的办法，可判断出大多数含铁物料的产生来源。

表1　含铁物料的申报品名及所占比例

2进口含铁物料的种类及其固体废物鉴别方法

迄今为止，所接触到的含铁物料固体废物鉴别实例的具体鉴别结果及所占比例见表2，其中烟尘所占比例最大，为45.9%。下面详细介绍每一类物料的特征及其鉴别关键方法。

表2　含铁物料的鉴别结果及所占比例

2.1铁精矿

铁精矿不属于固体废物。该类物料的特征是：①通常主要为松散细沙状的粉末，可见少量强度很低的团块，捏碎后外观与粉末非常相似，有金属光泽，比重大，磁性强，无肉眼可见夹杂物，水分含量通常小于12%。②成分含量比较均匀，总铁的含量不低于55%，硫、磷、二氧化硅、氧化铝、砷和铜的含量分别不大于0.80%、0.08%、10%、2.0%、0.15%和0.30%。③主要组成为四氧化三铁、氧化铁、含水氧化铁、碳酸铁中的一种或多种矿物成分，以及二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁等脉石成分[5]。④微观结构为菱角分明的不规则形状。鉴别该类物料的关键点是：①观察外观，确认是否为松散细沙状粉末，是否有肉眼可见的夹杂物，测量水分含量。②利用X射线荧光光谱法分析成分含量，并且用化学分析方法测量其中总铁、硫、磷、二氧化硅、氧化铝、砷和铜含量。③利用X射线衍射光谱确认主要物相组成。④利用扫描电子显微镜观察微观结构。例如，某鉴别结果为铁精矿的物料，为黑色松散细沙粉末，有金属光泽，比重大，具有强磁性，无肉眼可见的夹杂物，含水率为3.3%，不同点位物料的成分含量基本一致，总铁的含量为59.8%，硫、磷、二氧化硅和氧化铝的含量分别为0.04%、0.01%、8.94%和1.89%，没有检测到砷和铜，主要物相组成为四氧化三铁、二氧化硅、铁酸镁和氧化铝，微观结构为菱角分明的不规则形状。

2.2铁矿

铁矿不属于固体废物。铁矿包括天然和烧结两种，该类物料的特征是：①天然铁矿主要呈颗粒状，还有强度很低的团块，明显可见石块、沙粒、植物根须等夹杂物，比重大；烧结铁矿主要为大小不同的不规则坚硬块状固体，明显可见较多的气孔。②通常情况下，成分含量不均匀，总铁的含量比铁精矿低，二氧化硅、氧化铝、氧化钙和氧化镁等脉石成分含量比铁精矿高，铅、砷、镉、汞、氟和氯含量分别满足《铁矿石中铅、砷、镉、汞、氟和氯含量的限量》(YB/T4383-2014)中不大于0.20%、0.10%、0.10%、0.01%、0.10%和0.10%的要求，另外，烧结铁矿中氧化亚铁和硫的含量分别满足《铁烧结矿》(YB/T421-2005)中不大于13%和0.08%的要求。③主要物相组成与铁精矿相似。鉴别该类物料的关键点是：①观察外观，确认是否与两种铁矿的外观特征相符。②分析成分含量，并且测量其中总铁、铅、砷、镉、汞、氟、氯、氧化亚铁和硫含量。③确认主要物相组成。例如，某鉴别结果为赤铁矿的物料，主要为褐色颗粒，明显可见大小不同的石块，偶见植物根须，比重大，不同点位物料的成分含量不均匀，五个点位的平均成分含量见表3，没有检测到铅、镉、汞、氟和氯，主要物相组成为氧化铁、二氧化硅、氧化铝和二氧化锰。

表3　赤铁矿物料主要成分和含量

2.3烟尘

含铁物料电炉炼钢产生的回收烟尘是污染控制设施产生的残余物，属于固体废物。该类物料的主要特征是：①成分和含量与冶炼钢种和废钢原料有关，化学成分复杂，除铁及其化合物外，还可能含有锌、镍、铬、铅、镉、六价铬等金属及其化合物[6]，典型的成分含量为Fe2O364.95%、ZnO18.22%、FeO6.36%、PbO3.24%、MnO0.92%、CuO0.83%、CaO1.35%、MgO1.25%、Al2O30.34%、NiO1.12%、SiO21.78%[7]。②铁主要以氧化亚铁和氧化铁的形态存在，锌主要以铁酸锌和氧化锌的形态存在，其他成分如铅、钠、锰、硅、镁、铝、钙都以氧化物的形态存在[8]。③粒度小于10μm的颗粒约占总量的82%[9]。④存在焦炭和铁熔球珠。这类物料的固体废物鉴别关键点是：①获得粒度分布。②明确是否存在焦炭和铁熔球珠。③分析铁的存在形态。例如，某鉴别结果为电炉炼钢烟尘的物料，主要为黑色极细粉末，明显可见大小不同的不规则团块，团块强度低，捏碎后与粉末外观相同，含水率为15.2%，成分含量见表4，主要物相组成为氧化亚铁、金属铁、铁酸锌、氧化钙、二氧化硅，矿相显微镜观察到许多铁熔球珠、焦炭以及绝大多数物料粒径小于10μm。

表4　烟尘物料主要成分和含量

2.4冶炼渣

高炉炼铁过程中产生的炼钢生铁渣、铸造生铁渣、锰铁矿渣等高炉渣，炼钢过程中产生的酸性液渣、氧气顶吹转炉、氧气底吹转炉、复吹转炉、电炉氧化渣和电炉还原渣等钢渣，以及以硫铁矿为原料通过沸腾床焙烧制取硫酸过程中产生的硫酸烧渣等含铁废渣，都是生产过程中产生的残余物，属于固体废物。在实际鉴别过程中，接触最多的是高炉渣，该类物料的主要特征是：①高炉渣的化学组成取决于矿石的晶质、石灰石助溶剂的组成、焦炭的消耗以及所产生铁的种类，典型的成分含量为CaO35%～50%、MgO<12%、SiO230%～40%、Al2O38%～18%、FeO<1%、MnO<3%、CaS<2.5%、K2O+Na2O0.5%～1.5%[5]。②物相与生成原料和冷却方式有关，通常的主要物相组成为黄长石、硅酸二钙、假硅灰石、辉石以及少量硫化物等，锰铁渣的物相还有方锰矿等[10]。③绝大多数物料为大小不同的不规则块状固体，强度大，明显有大小不同的气孔。④有的物料中可见石块、玻璃渣、塑料、植物枝条等杂物。这类物料的固体废物鉴别关键点是：对物料进行主要成分含量和物相组成分析，确定是否与高炉渣的成分含量和物相组成相符。例如，某鉴别结果为高炉渣的物料，为大小不同不规则的团块状固体，强度很高，明显有大小不同的气孔，可见石块、砖头碎屑，主要成分和含量见表5，主要物相组成为黄长石、硅酸二钙、假硅灰石、辉石。

表5　高炉渣物料主要成分和含量

2.5废钢铁

废钢铁属于固体废物，其主要特征是主要成分为铁，铁含量超过90%，还含有少量的碳、硅、锰、磷、硫等元素。常见的废钢铁物料分为两种，一种是铸铁废碎料、不锈钢废碎料、镀锡钢铁废碎料、钢铁加工过程中产生的废料等废钢铁碎料，另外一种是适用于炼钢、炼铁、铸造及铁合金冶炼时作为炉料使用的熔炼用废钢铁以及一般用途的非熔炼用废钢铁，不同种类的废钢铁有不同的鉴别方法，下面分别介绍。

对于废钢铁碎料，《固体废物进口管理办法》第14条规定“进口固体废物必须符合进口可用作原料的固体废物环境保护控制标准或者相关技术规范等强制性要求。经检验检疫，不符合进口可用作原料的固体废物环境保护控制标准或者相关技术规范等强制性要求的固体废物，不得进口”，《固体废物污染环境防治法》第25条规定“进口的固体废物必须符合国家环境保护控制标准，并经质量监督检验检疫部门检验合格”。因此，只有符合《进口可用作原料的固体废物环境保护控制标准——废钢铁》(GB16487.6-2005)的废钢铁碎料才属于《自动许可目录》或《限制目录》中的固体废物，经过相关部门审查许可之后才可进口，而对于不满足GB16487.6-2005标准的废钢铁碎料，则禁止进口。该类物料的固体废物鉴别关键点：①分析物料中铁、碳、硅、锰的含量。②确认其中木废料、废纸、废玻璃、废塑料、废橡胶、剥离铁锈等废物所占的比例。③如果物料沾染物质，应对沾染物质进行定性和定量分析，确认是否为GB16487.6-2005标准中禁止混有或应严格限制的物质。例如，鉴别结果为油封电缆中剥离出的废钢铁碎料，表层都有明显的油污，用化学定量分析法得到物料中的铁、碳、硅和锰元素的含量分别为93.54%、1.67%、0.43%和0.52%，利用抽提和萃取方法得到油污含量为4%，用气相色谱-质谱分析法得到油污为含有多氯联苯的硅油，不满足GB16487.6-2005标准“废钢铁中禁止混有含多氯联苯废物”的规定，属于禁止进口的固体废物。

对于熔炼或非熔炼用废钢铁，该类物料的固体废物鉴别关键点：①分析物料中铁、碳、硫、磷、硅、锰、镍、铬、铜的含量。②确认物料中是否含有危险废物。③确认其中非金属夹杂物所占比例。例如，某鉴别结果为废钢铁的物料，主要成分含量见表6，没有检测到危险废物，并且各个元素含量均满足《废钢铁》(GB4223-2004)标准要求，属于《自动许可目录》固体废物。

表6　废钢铁物料主要成分和含量

3结论

对于进口的含铁物料，通过分析主要成分和含量、物相组成、矿相组成、典型元素的含量，对于极细的粉末还需要粒度分析等辅助试验，对于废钢铁物料还需要确认是否含有危险废物，追溯物料的产生来源，如果鉴别物料属于含铁烟尘、含铁冶炼渣、不满足相关标准的废钢铁，则其属于固体废物。因此，对进口含铁物料的固体废物鉴别，关键点在于准确判断其产生来源，外观观察和所有相关的试验分析，都是为了得到产生来源而开展的。

参考文献：

[1]郝雅琼，周炳炎，王琪.进口粉末涂料物品的固体废物属性鉴别方法研究[J].环境污染与防治，2014，36(11)：12-16.

[2]郝雅琼，朱雪梅，田书磊，等.进口固体废物鉴别现状和鉴别依据存在的问题及对策研究[J].环境污染与防治，2016，38(1)：106-110.

[3]周炳炎，王琪.固体废物特性分析和属性鉴别案例精选[M].中国环境科学出版社，2012.

[4]郝雅琼，周炳炎，王琪.基于产生来源的固体废物鉴别研究[J].环境监测管理与技术，2016，28(1) ：11-14.

[5]包燕平，冯捷.钢铁冶金学教程[M].冶金工业出版社，2008.

[6]郑国辉.电炉炼钢烟尘回收有价金属的研究[J].有色金属，1993(3)：9-13.

[7]赵业松，李道和.从电炉炼钢烟尘中湿法回收氧化锌和氧化铁红[J].湿法冶金，1997，63(3)：54-57.

[8]李仲文.电炉炼钢烟尘的综合利用[J].南方金属，2005，142(1)：7-9.

[9]邓遵安.利用电炉炼钢烟尘生产高品位氧化铁红[J].辽宁化工，2005，34(8)：329-331.

[10]杨合，赵苏.高炉渣在建材领域的应用[J].矿产保护与利用，2004(1)：47-51.

作者简介：郝雅琼，副研究员，博士，主要从事进口废物污染特性研究与属性鉴别

中图分类号：X705

文献标识码：A

文章编号：1673-288X(2016)04-0150-03

Study on Solid Waste Identification Methods for ImportedIron-containingMaterials

HAO Yaqiong

(Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Beijing 100012，China)

Abstract：Based on solid waste identification cases for import iron-containing materials，this paper systematically introduced the declaration name，types and proportion of these import iron-containing materials. The characteristics of different type iron-containing materials as well as the critical methods for identifying their solid waste property were discussed.

Keywords：iron-containing materials；solid waste；identification method

项目资助：国家环境保护标准制修订项目(No.2012-1)

引用文献格式：郝雅琼.关于进口含铁物料的固体废物鉴别方法研究[J].环境与可持续发展，2016，41(4)：150-152.