侧吹炉处置危险废物若干问题的探讨

杜 龙，杨卫严，唐 斌，王红军，肖 鹏

（1．中国瑞林工程技术股份有限公司，江西南昌 330038；2．江西华赣瑞林稀贵金属科技有限公司，江西丰城 331100）

侧吹炉处置危险废物已在行业内得到推广和应用[1]。行业内对侧吹炉处置危险废物的性质判定等问题存在一些争论。 本文拟针对这些争论提出探讨。

1 国民经济行业分类问题

笔者在从事工程设计时，发现管理部门和专家对使用侧吹炉处置危险废物的国民经济行业分类有着不同的理解。有的管理部门和专家认为属于“有色金属冶炼和压延加工业（32）”，其主要依据是《2017国民经济行业分类注释》（网络版）（以下简称 “《注释》”）[2]。 该《注释》第602 页危险废物治理（7724）类别中写明：固体废物提炼金属的活动，列入31（黑色金属冶炼和压延加工业）和32（有色金属冶炼和压延加工业）相关分类中。然而，特别的是：如果回收了铜，个别省份的管理部门和专家认为也适用于《铜冶炼行业规范条件》（以下简称“《规范条件》”）[3]；广东、浙江等省份的管理部门和专家审查该类项目时，则认为属于危险废物治理（7724）。笔者认为，侧吹炉处置危险废物属于危险废物治理（7724），理由如下：

1）《注释》第202 页中明确给出了铜冶炼的定义，即指对铜精矿等矿山原料、废杂铜料进行熔炼、精炼、电解等提炼铜的生产活动。显然危险废物不属于矿山原料，也不属于废杂铜料。

2）《规范条件》[3]中也明确铜冶炼企业的原料是铜精矿和含铜二次资源。 含铜二次资源一般认为是废杂铜，同时《规范条件》[3]已不具有行政审批的前置性和强制性。

3）从危险废物中提取铜并同时满足2014 版《规范条件》[4]中最低100 kt 规模的要求难度较大。 这是因为危险废物中的含铜量较低，除非加入杂铜，否则不太可能收集到年产100 kt 铜所对应的危险废物，如果2014 年～2019 年按此要求建设，势必造成成本高、能耗高，形成浪费，不利于节约型、环境友好型社会的建设。

4）如果属于有色金属冶炼和压延加工业，则选址时应满足工业园区的规划，这不利于在化工园区等其他类别的工业园内建设采用侧吹炉的危险处置线。 笔者认为利用侧吹炉处置危险废物应属于危险废物综合利用和处置的一种方式，和回转窑工艺相比，主要是炉型和是否有固废资源化的区别，不宜将其认定为“提炼金属”，将“提炼金属”理解为“提炼单质金属”更合适。因此建议对《注释》中的危险废物治理（7724）类别进行修订。

2 玻璃化问题探讨

侧吹炉处置危险废物过程包括了氧化反应、还原反应，存在着高温熔融状态。水淬渣是该炉处置危险废物过程产生的大宗固体废物。 部分管理部门和专家很关切侧吹炉产生的渣是否为玻璃态物质，这是因为《国家危险废物名录》[5]中明确“危险废物等离子体、 高温熔融等处置过程产生的非玻璃态物质和飞灰”属于危险废物。如果渣属于玻璃态物质则不属于危险废物， 然而国家尚未公布玻璃化的相关标准和定义，因此无从判定。

部分管理部门和专家从严要求， 将侧吹炉产生的渣直接定为危险废物，且依据《危险废物鉴别标准通则》（GB 5085．7-2019）[6]第4．2 条认为不需要再进行鉴别。 如果将渣定为危险废物则势必影响到侧吹炉处置危险废物的工艺可行性。

对高温熔融处置危险废物过程产生的炉渣性质，阳杨[7]等人的研究表明回转窑温度控制在1 000～1 100℃，二燃室温度控制在1 150℃左右，可以使得焚烧残渣具有较好的热灼减率，焚烧较为彻底；通过加入添加剂（试验时分别选用了玻璃渣、粉煤灰和石英石）调节碱度和酸度，渣淬火方式采用水骤冷淬火，可以实现较好的玻璃化固化效果，结论为焚烧残渣浸出毒性极低。 孙绍锋[8]等人的研究表明：高温熔渣玻璃化的影响因素主要有二氧化硅含量、碱性物质含量（CaO、MgO 等）和淬火方式，玻璃晶格常见的有CaO·SiO2、CaO·MgO·2SiO2、CaO·A12O3·2SiO2、Fe2O3、Fe3O4。

侧吹炉处置危险废物时需要加入石灰石（主要成分SiO2、CaO、MgO）造渣，有时也会加入铁粉，其主要控制参数如下：温度1 250 ℃，二氧化硅投入量（含危险废物中的二氧化硅量）:危险废物处置量（干基）=0．12～0．20。侧吹炉处置危险废物的工艺参数、添加的造渣剂以及冷却方式和形成玻璃态物质的条件有相近之处，通过对侧吹炉产出的渣型进行选择控制，有望产生浸出毒性极低的渣。 采用METCAL 软件，模拟某富氧熔炼侧吹炉处置危险废物的炉渣成分见表1。 炉渣中m（Fe）=28．46%，m（Si）=11．57%，m（Ca）=11．00%；m（Pb）=0．48%，2FeO·SiO2、FeO、Fe3O4、SiO2的 质 量 分 数 合 计 为61．5%；Cu2O、Cu2S、As2O3、PbO 的质量分数低于1%。

表1 水淬渣化合物形态及质量分数 %

需要强调的是：1）阳杨[7]等人的研究成果可以说明形成玻璃态物质并不是温度一定要超过4 000 ℃；2）胡佳慧[9]等人使用焚烧飞灰的玻璃化研究给出了玻璃化的照片，玻璃化并不意味着完全透明，颜色也可以是黑色等其他颜色；3）入炉危险废物的种类、来源、成分复杂，产生的水淬渣性质具有一定的不确定性，首先应通过鉴别判别渣的性质，待数据积累较多时， 似应从控制渣中2FeO·SiO2、FeO、Fe3O4、SiO2等的含量来定义玻璃态更为高效简洁。

3 水淬渣性质问题

尽管侧吹炉处置危险废物具备产生玻璃态物质的条件，但不能通过表1 的成分直接判别水淬渣的性质，宜参考孙绍锋[8]等人的建议：开展玻璃态残渣的危险废物性质鉴别，如不属于危险废物，则按一般工业固体废物进行管理。 笔者收集了部分工业生产过程中产生的水淬渣危险特性鉴别报告[10-11]，工厂1采用侧吹炉处理废弃铅蓄电池；工厂2 采用顶吹炉处理电子废料；工厂3 采用侧吹炉处置表面处理废物、焚烧飞灰、含铜废物、有色金属冶炼废物等，处置过程均需要加入石灰石，均属于熔池工艺处置危险废物，区别主要是原料有所不同。 3 个工厂的鉴别结论表明水淬渣不具有腐蚀性、易燃性和反应性，浸出毒性试验结果分别见表2～表4， 浸出毒性试验结果表明水淬渣不具备危险废物特性，属于一般工业固体废物。由于不同实验室仪器设备的检出限不同，因此表2～表4 中同一种元素的检出限存在差异；同时不同地区鉴别时根据入炉原料成分的不同，检测的元素也有差异。同时，笔者整理了部分已通过审批的建设项目环境影响报告书，这些环境影响报告书均将侧吹炉产出的渣定为一般工业固体废物，汇总结果见表5。

表2 工厂1 水淬渣危险特性鉴别试验结果 mg/L

表3 工厂2 水淬渣水淬渣危险特性鉴别试验结果 mg/L，pH 除外

表4 工厂3 水淬渣水淬渣危险特性鉴别试验结果 mg/L

表5 采用富氧侧吹炉工艺的炉渣性质汇总

尽管表2～表5 的证据可以证明前期咨询阶段将水淬渣判定为一般工业固体废物是可信的，但是由于侧吹炉处置危险废物是一种新兴技术，入炉的危险废物种类、来源、成分复杂，渣型及其危险特性也具有一定的不确定性，表2～表4 中同一种元素的检测结果波动较大，因此宜从侧吹炉的实际处置效果判定水淬渣的性质，如固化重金属的效果、水淬渣的浸出液浓度是否低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB5083．3-2007）以及GB8978 中的最高允许排放浓度且pH 值在6～9。

4 结语

侧吹炉处置危险废物应属于危险废物治理（7724），其产出的渣具备形成玻璃态的条件，不宜将其直接认定为危险废物，宜从实际处置效果如水淬渣的浸出液浓度是否低于《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》（GB 5085．3-2007）、是否低于GB 8978 中的最高允许排放浓度且pH 值在6～9 来判断水淬渣的性质，在国家公布玻璃化的定义和标准前，不宜将水淬渣定为玻璃态物质，不管其是否属于玻璃态物质，较为科学的方式应当是投产后对水淬渣进行性质鉴别，待鉴别数据积累较多时，应从控制渣中2FeO·SiO2、FeO、Fe3O4、SiO2等的含量来定义玻璃态更为高效简洁。