再生汞行业含汞废物污染特征及风险分析

许增贵

摘 要：采用SEM二次电子扫描和X射线分析方法分析了我国再生汞行业产生的含汞废物种类、产生过程及污染特征，并在此基础上从处置安全性、废物流向及废物危害性等角度全面分析与评估各类含汞废物的风险，明确了含汞废物的污染特性和风险状况，为含汞废物的风险管理提供了参考依据。同时表明，该行业含汞废物风险较高的是粉尘、污泥，主要污染物为HgCl2、HgO和Hg。

关键词：再生汞 污染特征 风险分析 废汞触媒 炉渣 粉尘 污泥

中图分类号：X758 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（c）-0139-02

2016年4月，中国人大常委会批准了我国签订的《关于汞的水俣公约》，条约正式生效，含汞废物作为汞公约的一个重要组成部分，其环境管理已提到重要日程上来。

我国汞消费中用量最大的是化工触媒，氯化汞触媒作为乙炔和氯化氢合成氯乙烯（VCM）工序的催化剂，大量地运用于电石法生产聚氯乙烯（PVC）行业，该行业消耗的汞约占全国用汞总量的60%[1]。化工触媒在应用过程中由于汞升华和中毒等原因失活成为废汞触媒，而废汞触媒中的含汞量约为2.88%～3.88%[2]，具有可观的再利用价值。目前，国内已有若干家企业开展了再生汞冶炼生产，主要采用火法冶炼工艺，以蒸馏的方式提炼汞[3]。目前，国内对再生汞冶炼行业冶炼工艺、含汞废物产生状况以及冶炼过程中汞污染源解析进行了研究[4-8]，其研究结果是大致了解了国内再生汞冶炼工艺污染物产生情况、污染控制措施，明确了冶炼过程中的汞分布状况。

目前再生汞冶炼行业汞污染方面的研究存在的主要问题包括以下两方面[4-8]：（1）没有深入研究含汞废物的污染特性；（2）没有分析并筛选出高风险的含汞废物。

文章在分析再生汞冶炼过程含汞废物特性的基础上，分别从废物特性、产生特征、处置安全性、废物流向及废物危害性等角度全面分析与评估各类含汞废物的风险，明确了含汞废物的污染特性和风险状况，为含汞废物的风险管理提供了参考依据。

1 分析方法

1.1 方法步骤

针对某再生汞企业进行现场调查与采样，根据实际情况共采集固体样品18个，包括废汞触媒（代码①）、废汞触媒与石灰混合料（代码②）、废汞触媒与石灰及煤渣混合料（代码③）、低汞炉渣（代码④）、低汞粉尘（代码⑤）、低汞污泥样品各3个（见表2）。

扫描电镜在观察固体样品表面微区特征（形貌、原子序数或化学成分、晶体结构等）上具有独特的优势，一般应用二次电子成像。二次电子是被入射电子轰击出来离开样品表面的核外电子，其对样品表面形状十分敏感，所以最适用于样品表面形貌分析[9]。

固体样品经喷金预处理后，在扫描电镜下进行SEM二次电子成像，获得样品微观形貌，并对样品进行X射线能谱分析，结合样品的形貌特征分析样品的化学组成，并进一步分析其总汞含量及其危害特性。

固体样品总汞含量分析采用《土壤和沉积物汞、砷、硒、鉍、锑的测定 微波消解/原子荧光法》（HJ 680-2013）。

1.2 分析仪器

具体情况见表1。

2 结果与讨论

2.1 含汞废物特性分析

含汞废物特性分析主要包括形貌、化学成分、汞含量和危害性的分析。结果表明：（1）形貌特征见图1、图2、图3：①炉渣微观形貌：主要由灰色基体构成，在灰色基体上散布有少量亮白色颗粒，微孔较少，说明废汞触媒经冶炼蒸馏后绝大部分含汞化合物蒸发进入到气体中。②粉尘微观形貌：主要由灰色和白色颗粒组成，微孔细小繁多，说明经布袋截留下来的粉尘中含有较多的含汞化合物。③污泥微观形貌：主要由灰白色颗粒组成，微孔狭小较多，说明废水中的汞累积在污泥中。（2）化学成分见图4：①3号煤渣混合料是指石灰与原料反应后的产物与煤渣的混合料，3号煤渣混合料O含量偏高，同时石灰与HgCl2反应生成HgO，说明3号煤渣混合料汞化合物大部分以HgO形式存在。②4号炉渣O含量急剧下降，而Cl含量稍微下降，说明3号原料中HgO大部分转换为金属汞逸出，4号炉渣中的汞化合物可能以HgCl2为主，存在少量HgO。③5号粉尘O含量与3号相比下降近1倍，而Cl含量基本不变，说明5号粉尘中的汞化合物可能包括HgCl2、HgO和Hg。（3）汞含量分析：原料中的汞含量为45 000 mg/kg，即4.5%，经蒸馏后炉渣中汞含量下降为0.58%，气体中的汞在冷凝回收和净化后，经布袋收集的粉尘汞含量为4%。污泥进行能谱分析时，由于镜头被污染而未获得数据，说明污泥中的汞含量偏高导致在能谱分析时大量汞汽化，而在汞含量分析中，其汞浓度为82 700 mg/kg，即8.27%。（4）危害性：①从形貌角度分析，粉尘和污泥主要由颗粒组成，微孔繁多，说明汞化合物颗粒活性较强，容易进入到环境中，其危害性较大，而炉渣主要由灰色基体构成，散布少量亮白色颗粒，微孔较少，说明含汞化合物极少，活性较低，且不容易进入到环境中，危害小。②从化学成分角度分析，粉尘中包含HgCl2、HgO和Hg，而HgCl2和Hg的活性强，容易进入到环境中，对人体神经系统、肾脏系统、免疫系统及生殖系统造成损害，同时如果进入到生物环境中容易在生物厌氧作用下转化为甲基汞[2]。③从汞含量角度分析，汞含量高低顺序为污泥>粉尘>炉渣，其中炉渣中汞含量极低，为0.58%。综上，含汞废物危害性高低顺序为污泥>粉尘>炉渣。

2.2 含汞废物风险分析

根据再生汞冶炼含汞废物污染特性分析结果，应用德尔菲专家法[10]进行含汞废物风险分析。结果表明，含汞粉尘、含汞污泥的风险较高，而含汞炉渣的风险较低。主要原因是含汞粉尘的废物特性和危害性大、含汞污泥的危害性大和处置安全性差，而含汞炉渣的废物特性、危害性及处置安全性均较好，只是产生量较大。

3 结语

（1）再生汞行业主要含汞废物为炉渣、粉尘和水处理污泥。

（2）炉渣多为炭基体构成，其中汞化合物颗粒较少，主要成分为HgCl2，含有少量HgO，其活性较低，不容易进入到环境中，危害性小，而粉尘和污泥主要由颗粒物构成，其中汞化合物为HgCl2、HgO和Hg，活性较高，容易进入到环境中，危害性大。

（3）含汞废物风险分析结果表明，风险较高的是含汞粉尘和水处理污泥，需要重点关注，而炉渣的风险低，可以不必关注。

参考文献

[1] 周俊华.氯化汞触媒的现状与发展[J].中国石油和化工经济分析，2011（2）：51-54.

[2] 菅小东，刘景洋.汞生产和使用行业最佳环境实践[M].北京：中国环境出版社，2013：76-77.

[3] 曾华星，胡奔流，张银玲，等.我国含汞废物的再生利用[J].有色冶金设计与研究，2012，33（3）：36-37.

[4] 曾华星，胡奔流，张银玲，等.再生汞冶炼工艺及产污节点分析[J].有色冶金设计与研究，2012，33（6）：20-21.

[5] 龙江艳.再生汞冶炼行业典型企业汞污染源解析研究[D].湘潭：湘潭大学，2013.

[6] 甘露.含汞废物再生污染防治技术分析[J].有色冶金设计与研究，2014，35（5）：84-85.

[7] 李忠卫，龙燕，曹学新.再生汞企业的含汞废水产生及治理状况[J].有色冶金设计与研究，2014，35（2）：44-47.

[8] 赵晋，陈春丽.中国再生汞行业含汞废气处理技术评价[J].有色冶金设计与研究，2013，34（6）：83-89.

[9] 常铁军，刘喜军.材料近代分析测试方法[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2016：113-120.

[10] 周宏峰，董晓欣，侯万里，等.应用德尔菲法构建结核病防治工作目标管理和考核指标体系[J].国际医药卫生导报，2013，19（17）：2643-2646.