關(guān)于進口含鐵物料的固體廢物鑒別方法研究

郝雅瓊

(中國環(huán)境科學研究院，北京　100012)

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關(guān)于進口含鐵物料的固體廢物鑒別方法研究

郝雅瓊

(中國環(huán)境科學研究院，北京100012)

【摘要】本研究基于已完成的進口含鐵物料固體廢物鑒別實踐，系統(tǒng)的介紹了所遇到的進口含鐵物料的申報品名、每種品名所占的比例、種類以及每種種類的特征、固體廢物鑒別的關(guān)鍵方法和每種鑒別結(jié)果所占的比例。

【關(guān)鍵詞】含鐵物料；固體廢物；鑒別方法

由于含鐵物料的成分含量、物相組成和產(chǎn)生來源都很復雜，故固體廢物鑒別的難度很大，然而，有關(guān)進口含鐵物料的固體廢物鑒別方法鮮有報道。在此，筆者根據(jù)《固體廢物污染環(huán)境防治法》、《固體廢物進口管理辦法》、《非限制進口類可用作原料的固體廢物目錄》、《限制進口類可用作原料的固體廢物目錄》、《禁止進口固體廢物目錄》規(guī)定[1，2]，結(jié)合鑒別實踐[3]，全面介紹了進口含鐵物料的種類以及每類的固體廢物鑒別方法，為進口含鐵物料的固體廢物鑒別提供參考，為含鐵物料監(jiān)管提供科學依據(jù)。

1進口含鐵物料產(chǎn)生來源確認方法

固體廢物鑒別的重點在于待鑒別物料的溯源分析，只有明確產(chǎn)生來源，才能確定待鑒別物料是目標產(chǎn)物還是固體廢物[4]。在實際進口時，大多數(shù)進口商會偽報、瞞報固體廢物品名，因此，進行固體廢物鑒別時，應(yīng)僅將進口物料的申報品名作為參考。已完成的進口含鐵物料固體廢物鑒別實例的申報品名及所占比例見表1，其中主要申報品名為鐵礦或鋼塊，所占比例為86.5%。通過對這些鑒別實例的歸納總結(jié)得出，首先應(yīng)觀察顏色、團塊的強度、氣孔等外觀特征，對于外觀差異明顯的物料，應(yīng)根據(jù)外觀分成多份；然后進行系列試驗，諸如測量含水率、主要成分和含量、鐵元素及典型元素的含量、物相組成、礦相組成，對于粉末物料還需進行粒度試驗，對于廢鋼鐵還需分析是否含有危險廢物和一般夾雜物，分成多份試樣的需對每一份分別進行試驗；最后根據(jù)這些試驗結(jié)果，通過資料對比、實地調(diào)研、專家咨詢的辦法，可判斷出大多數(shù)含鐵物料的產(chǎn)生來源。

表1　含鐵物料的申報品名及所占比例

2進口含鐵物料的種類及其固體廢物鑒別方法

迄今為止，所接觸到的含鐵物料固體廢物鑒別實例的具體鑒別結(jié)果及所占比例見表2，其中煙塵所占比例最大，為45.9%。下面詳細介紹每一類物料的特征及其鑒別關(guān)鍵方法。

表2　含鐵物料的鑒別結(jié)果及所占比例

2.1鐵精礦

鐵精礦不屬于固體廢物。該類物料的特征是：①通常主要為松散細沙狀的粉末，可見少量強度很低的團塊，捏碎后外觀與粉末非常相似，有金屬光澤，比重大，磁性強，無肉眼可見夾雜物，水分含量通常小于12%。②成分含量比較均勻，總鐵的含量不低于55%，硫、磷、二氧化硅、氧化鋁、砷和銅的含量分別不大于0.80%、0.08%、10%、2.0%、0.15%和0.30%。③主要組成為四氧化三鐵、氧化鐵、含水氧化鐵、碳酸鐵中的一種或多種礦物成分，以及二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂等脈石成分[5]。④微觀結(jié)構(gòu)為菱角分明的不規(guī)則形狀。鑒別該類物料的關(guān)鍵點是：①觀察外觀，確認是否為松散細沙狀粉末，是否有肉眼可見的夾雜物，測量水分含量。②利用X射線熒光光譜法分析成分含量，并且用化學分析方法測量其中總鐵、硫、磷、二氧化硅、氧化鋁、砷和銅含量。③利用X射線衍射光譜確認主要物相組成。④利用掃描電子顯微鏡觀察微觀結(jié)構(gòu)。例如，某鑒別結(jié)果為鐵精礦的物料，為黑色松散細沙粉末，有金屬光澤，比重大，具有強磁性，無肉眼可見的夾雜物，含水率為3.3%，不同點位物料的成分含量基本一致，總鐵的含量為59.8%，硫、磷、二氧化硅和氧化鋁的含量分別為0.04%、0.01%、8.94%和1.89%，沒有檢測到砷和銅，主要物相組成為四氧化三鐵、二氧化硅、鐵酸鎂和氧化鋁，微觀結(jié)構(gòu)為菱角分明的不規(guī)則形狀。

2.2鐵礦

鐵礦不屬于固體廢物。鐵礦包括天然和燒結(jié)兩種，該類物料的特征是：①天然鐵礦主要呈顆粒狀，還有強度很低的團塊，明顯可見石塊、沙粒、植物根須等夾雜物，比重大；燒結(jié)鐵礦主要為大小不同的不規(guī)則堅硬塊狀固體，明顯可見較多的氣孔。②通常情況下，成分含量不均勻，總鐵的含量比鐵精礦低，二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣和氧化鎂等脈石成分含量比鐵精礦高，鉛、砷、鎘、汞、氟和氯含量分別滿足《鐵礦石中鉛、砷、鎘、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，燒結(jié)鐵礦中氧化亞鐵和硫的含量分別滿足《鐵燒結(jié)礦》(YB/T421-2005)中不大于13%和0.08%的要求。③主要物相組成與鐵精礦相似。鑒別該類物料的關(guān)鍵點是：①觀察外觀，確認是否與兩種鐵礦的外觀特征相符。②分析成分含量，并且測量其中總鐵、鉛、砷、鎘、汞、氟、氯、氧化亞鐵和硫含量。③確認主要物相組成。例如，某鑒別結(jié)果為赤鐵礦的物料，主要為褐色顆粒，明顯可見大小不同的石塊，偶見植物根須，比重大，不同點位物料的成分含量不均勻，五個點位的平均成分含量見表3，沒有檢測到鉛、鎘、汞、氟和氯，主要物相組成為氧化鐵、二氧化硅、氧化鋁和二氧化錳。

表3　赤鐵礦物料主要成分和含量

2.3煙塵

含鐵物料電爐煉鋼產(chǎn)生的回收煙塵是污染控制設(shè)施產(chǎn)生的殘余物，屬于固體廢物。該類物料的主要特征是：①成分和含量與冶煉鋼種和廢鋼原料有關(guān)，化學成分復雜，除鐵及其化合物外，還可能含有鋅、鎳、鉻、鉛、鎘、六價鉻等金屬及其化合物[6]，典型的成分含量為Fe2O364.95%、ZnO18.22%、FeO6.36%、PbO3.24%、MnO0.92%、CuO0.83%、CaO1.35%、MgO1.25%、Al2O30.34%、NiO1.12%、SiO21.78%[7]。②鐵主要以氧化亞鐵和氧化鐵的形態(tài)存在，鋅主要以鐵酸鋅和氧化鋅的形態(tài)存在，其他成分如鉛、鈉、錳、硅、鎂、鋁、鈣都以氧化物的形態(tài)存在[8]。③粒度小于10μm的顆粒約占總量的82%[9]。④存在焦炭和鐵熔球珠。這類物料的固體廢物鑒別關(guān)鍵點是：①獲得粒度分布。②明確是否存在焦炭和鐵熔球珠。③分析鐵的存在形態(tài)。例如，某鑒別結(jié)果為電爐煉鋼煙塵的物料，主要為黑色極細粉末，明顯可見大小不同的不規(guī)則團塊，團塊強度低，捏碎后與粉末外觀相同，含水率為15.2%，成分含量見表4，主要物相組成為氧化亞鐵、金屬鐵、鐵酸鋅、氧化鈣、二氧化硅，礦相顯微鏡觀察到許多鐵熔球珠、焦炭以及絕大多數(shù)物料粒徑小于10μm。

表4　煙塵物料主要成分和含量

2.4冶煉渣

高爐煉鐵過程中產(chǎn)生的煉鋼生鐵渣、鑄造生鐵渣、錳鐵礦渣等高爐渣，煉鋼過程中產(chǎn)生的酸性液渣、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐、氧氣底吹轉(zhuǎn)爐、復吹轉(zhuǎn)爐、電爐氧化渣和電爐還原渣等鋼渣，以及以硫鐵礦為原料通過沸騰床焙燒制取硫酸過程中產(chǎn)生的硫酸燒渣等含鐵廢渣，都是生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的殘余物，屬于固體廢物。在實際鑒別過程中，接觸最多的是高爐渣，該類物料的主要特征是：①高爐渣的化學組成取決于礦石的晶質(zhì)、石灰石助溶劑的組成、焦炭的消耗以及所產(chǎn)生鐵的種類，典型的成分含量為CaO35%～50%、MgO<12%、SiO230%～40%、Al2O38%～18%、FeO<1%、MnO<3%、CaS<2.5%、K2O+Na2O0.5%～1.5%[5]。②物相與生成原料和冷卻方式有關(guān)，通常的主要物相組成為黃長石、硅酸二鈣、假硅灰石、輝石以及少量硫化物等，錳鐵渣的物相還有方錳礦等[10]。③絕大多數(shù)物料為大小不同的不規(guī)則塊狀固體，強度大，明顯有大小不同的氣孔。④有的物料中可見石塊、玻璃渣、塑料、植物枝條等雜物。這類物料的固體廢物鑒別關(guān)鍵點是：對物料進行主要成分含量和物相組成分析，確定是否與高爐渣的成分含量和物相組成相符。例如，某鑒別結(jié)果為高爐渣的物料，為大小不同不規(guī)則的團塊狀固體，強度很高，明顯有大小不同的氣孔，可見石塊、磚頭碎屑，主要成分和含量見表5，主要物相組成為黃長石、硅酸二鈣、假硅灰石、輝石。

表5　高爐渣物料主要成分和含量

2.5廢鋼鐵

廢鋼鐵屬于固體廢物，其主要特征是主要成分為鐵，鐵含量超過90%，還含有少量的碳、硅、錳、磷、硫等元素。常見的廢鋼鐵物料分為兩種，一種是鑄鐵廢碎料、不銹鋼廢碎料、鍍錫鋼鐵廢碎料、鋼鐵加工過程中產(chǎn)生的廢料等廢鋼鐵碎料，另外一種是適用于煉鋼、煉鐵、鑄造及鐵合金冶煉時作為爐料使用的熔煉用廢鋼鐵以及一般用途的非熔煉用廢鋼鐵，不同種類的廢鋼鐵有不同的鑒別方法，下面分別介紹。

對于廢鋼鐵碎料，《固體廢物進口管理辦法》第14條規(guī)定“進口固體廢物必須符合進口可用作原料的固體廢物環(huán)境保護控制標準或者相關(guān)技術(shù)規(guī)范等強制性要求。經(jīng)檢驗檢疫，不符合進口可用作原料的固體廢物環(huán)境保護控制標準或者相關(guān)技術(shù)規(guī)范等強制性要求的固體廢物，不得進口”，《固體廢物污染環(huán)境防治法》第25條規(guī)定“進口的固體廢物必須符合國家環(huán)境保護控制標準，并經(jīng)質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫部門檢驗合格”。因此，只有符合《進口可用作原料的固體廢物環(huán)境保護控制標準——廢鋼鐵》(GB16487.6-2005)的廢鋼鐵碎料才屬于《自動許可目錄》或《限制目錄》中的固體廢物，經(jīng)過相關(guān)部門審查許可之后才可進口，而對于不滿足GB16487.6-2005標準的廢鋼鐵碎料，則禁止進口。該類物料的固體廢物鑒別關(guān)鍵點：①分析物料中鐵、碳、硅、錳的含量。②確認其中木廢料、廢紙、廢玻璃、廢塑料、廢橡膠、剝離鐵銹等廢物所占的比例。③如果物料沾染物質(zhì)，應(yīng)對沾染物質(zhì)進行定性和定量分析，確認是否為GB16487.6-2005標準中禁止混有或應(yīng)嚴格限制的物質(zhì)。例如，鑒別結(jié)果為油封電纜中剝離出的廢鋼鐵碎料，表層都有明顯的油污，用化學定量分析法得到物料中的鐵、碳、硅和錳元素的含量分別為93.54%、1.67%、0.43%和0.52%，利用抽提和萃取方法得到油污含量為4%，用氣相色譜-質(zhì)譜分析法得到油污為含有多氯聯(lián)苯的硅油，不滿足GB16487.6-2005標準“廢鋼鐵中禁止混有含多氯聯(lián)苯廢物”的規(guī)定，屬于禁止進口的固體廢物。

對于熔煉或非熔煉用廢鋼鐵，該類物料的固體廢物鑒別關(guān)鍵點：①分析物料中鐵、碳、硫、磷、硅、錳、鎳、鉻、銅的含量。②確認物料中是否含有危險廢物。③確認其中非金屬夾雜物所占比例。例如，某鑒別結(jié)果為廢鋼鐵的物料，主要成分含量見表6，沒有檢測到危險廢物，并且各個元素含量均滿足《廢鋼鐵》(GB4223-2004)標準要求，屬于《自動許可目錄》固體廢物。

表6　廢鋼鐵物料主要成分和含量

3結(jié)論

對于進口的含鐵物料，通過分析主要成分和含量、物相組成、礦相組成、典型元素的含量，對于極細的粉末還需要粒度分析等輔助試驗，對于廢鋼鐵物料還需要確認是否含有危險廢物，追溯物料的產(chǎn)生來源，如果鑒別物料屬于含鐵煙塵、含鐵冶煉渣、不滿足相關(guān)標準的廢鋼鐵，則其屬于固體廢物。因此，對進口含鐵物料的固體廢物鑒別，關(guān)鍵點在于準確判斷其產(chǎn)生來源，外觀觀察和所有相關(guān)的試驗分析，都是為了得到產(chǎn)生來源而開展的。

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作者簡介：郝雅瓊，副研究員，博士，主要從事進口廢物污染特性研究與屬性鑒別

中圖分類號：X705

文獻標識碼：A

文章編號：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

項目資助：國家環(huán)境保護標準制修訂項目(No.2012-1)

引用文獻格式：郝雅瓊.關(guān)于進口含鐵物料的固體廢物鑒別方法研究[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016，41(4)：150-152.