含氰废渣高温焚烧处置技术研究

罗劲松，任雪娇

(云南大地丰源环保有限公司，云南 昆明 650401)

0 引言

氰化物被广泛运用到我国很多化工行业中，它可用于制造颜料(铁蓝)、印染氧化助剂、油漆油墨、赤血盐，并在染料涂料、电镀、炸药、化学试剂以及医药、冶金、食盐、合成树脂等领域都有非常广泛的用途[1]。随着我国工业的快速发展，生产过程中产生的大量含氰废物得不到有效的处理处置，对周边生态环境和人群健康的威胁越来越大[2]。

氰化物属高毒性物质，大多数氰化物都为剧毒品，极少量的氰化物就会造成人、动植物和水生生物在很短的时间内中毒死亡。氰基进入人体后便生成氰化氢，氰化氢在极短时间内就会引起人头痛、身体不适、心悸等症状，甚至造成死亡。

目前，国内外对废水中的氰化物方面研究较多，而对固体废物中的氰化物研究较少，针对含氰废渣的相关文献资料也很少[3-4]。近年来，人们不断寻求更加安全和经济的方法来处理含氰废渣，以减少或消除氰化物对环境的危害[5]。

1 实验原料和方法

1.1 实验原料

实验所用废渣取自四川某化工厂，是生产黄血盐钠 、苯乙腈 、氰化钠 、偶氮二异庚腈、亚氨基二乙腈等农药中间体时产生的废渣及过期产品，属于危险废物。经检测，实验所用的废渣氰化物含量为18400mg/kg。

1.2 实验设备

采用管式炉模拟危险废物焚烧处置系统，尾气净化采用先干法后湿法处理，保证烟气指标达到国家烟气排放标准。

1.3 实验方法

采用高温焚烧方式，以焚烧残渣、吸收液中氰化物的含量为指标，采用单因素实验法考察焚烧温度、焚烧时间等因素对氰化物残留量的影响，找到经济环保的含氰废渣处置工艺条件。

1.4 分析方法

氰化物检测方法为《HJ 484-2009水质 氰化物的测定 容量法和分光光度法》《HJ 745-2015土壤 氰化物和总氰化物的测定 分光光度法》。

2 结果与讨论

2.1 实验原理

一定温度下，氰化物在有氧气、水蒸气的条件下可以发生分解[6]，产生氰气、氰化氢、氮氧化物和一氧化碳等物质。因此，含氰废渣经过预处理，将废物加热至适当的温度，并通过控制焚烧系统的温度和物料停留时间，促进氰化物发生分解，最终反应生成为氮氧化物和二氧化碳，烟气与石灰、活性炭充分反应吸附，再经碱液吸收，达到无害化处置的目的。大致机理如下[7]：

氰化物一次分解：

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

易释放态氰化物 KCN+H2O+O2=NOx+CO2+CO+HCN+K盐氰化物二次分解：

CN-+O2→CNO-+O2→CO3-+N2+CO2

2.2 质量控制

焚烧残渣处理后执行《GB 18598-2019危险废物填埋污染控制标准》，烟气指标执行《GB 18484-2001危险废物焚烧污染控制标准》《GB 16297-1996大气污染物综合排放标准》，循环碱液处理后执行《GB 8978-1996污水综合排放标准》。

2.3 实验结果

(1)焚烧温度的影响

取30g含氰废渣分别在500℃、650℃、800℃、950℃、1100℃下焚烧30min，用0.1mol/L的NaOH溶液吸收尾气(三级吸收)，测定吸收液和炉渣中的总氰化物，结果如表1所示。

表1 焚烧温度的影响

从实验现象及结果可知，含氰废渣在450℃左右开始分解，650℃以上有机氰化物基本燃烧充分，炉渣中氰化物含量较低。800℃时分解产生的CN-较多，导致一级吸收瓶氰化物含量高，但炉渣氰化物残留量最低。1100℃时出现烧结现象，主要是因为废物中含黄血盐钠，软熔点低，高温焚烧生成焦体。综合考虑能耗和实际生产处置问题，选择含氰废渣焚烧温度为800℃。

(2)焚烧时间的影响

取30g含氰废渣在800℃分别灼烧10min、20min、30min、40min、50min，用0.1mol/L的NaOH溶液吸收尾气(三级吸收)，测定吸收液和炉渣中的总氰化物，结果如表2所示。

表2 焚烧时间的影响

备注：“0.04L”表示低于检测线。

从实验现象及结果来看，含氰废渣焚烧时间<20min时，焚烧时间过短，废渣燃烧不完全，释放出的氰化氢气体较少，大部分氰化物残留在炉渣内。灼烧时间越长，含氰废渣燃烧越充分，焚烧50min时出现轻微烧结现象。焚烧时间在30～40min范围内，含氰废渣焚毁率最高且炉渣里氰化物含量较低，在达标条件下为提能增效，本实验选择30min为最佳焚烧时间。

(3)对比实验

考察碱石灰和活性炭对烟气的去除效果：取30g含氰废渣在800℃分别灼烧30min，第一组实验尾气选择湿法处理：不连接活性炭、碱石灰，用0.1mol/L的NaOH溶液吸收(二级吸收)；第二组实验尾气选择先干法后湿法处理：尾气先经过活性炭、碱石灰，再用0.1mol/L的NaOH溶液吸收(二级吸收)。

测定两个吸收液和炉渣中的总氰化物，结果见表3。

表3 对比实验

从表中数据可以看出，活性炭和碱石灰对尾气中的氰化物有较好的处理效果，含氰废渣高温焚烧产生的尾气选择先干法后湿法处理，保证烟气达到排放标准，不存在二次污染问题。

3 结论

(1)氰化物毒性较大，加上企业含氰废渣混堆混存，导致废物成分复杂，增加了处置难度。因此，需要建立氰化物高温焚烧污染物分布研究，旨在通过实验得出氰化物分解与焚烧温度、焚烧时间的关系，气态、液态、固态中氰化物的残留量，以此探究高温焚烧处理含氰废物的最佳处置工艺条件，为企业的批量处置生产奠定基础。

(2)实验表明：该含氰废渣高温焚烧工艺条件为焚烧温度800℃，焚烧时间30min，焚烧产生的尾气选择先干法后湿法处理，此条件下含氰废渣焚毁率最高且炉渣里氰化物含量较低。