涡电流分选富集线路板中有价金属研究

文章采用涡电流分选方法对废旧线路板经破碎和风选后的精矿产品、尾矿产品进行了试验研究。结果表明,涡电流分选工艺对富集线路板中有价金属有着较好的优势。涡电流分选的精矿产率与该分选设备的工作场强、分选筒的转速和入料颗粒的大小有着密切的关系。合理调节涡电流分选设备的工作参数,能获得质量较好的金属富集体。     

生活垃圾焚烧炉渣湿法处理工艺技术剖析

我国生活垃圾清运量已经超过1.8亿t/a。焚烧处理作为减量化的有效手段,已经在全国范围内普遍推广。生活垃圾焚烧后会产生焚烧量20%~25%的炉渣。国内焚烧发电项目全部投产后,预计每年将产生超过2 000万t炉渣。炉渣的及时稳定消纳成为保证生活垃圾焚烧发电项目顺利运行的关键。目前,国内对炉渣的处理主要采取湿法方式,在水的冲击作用下,实现铁、铜、锌等有价金属的回收,分选后的炉渣制备再生砌块。但湿法处理存在铝流失、水耗高、占地面积大、污泥污水产量大、再生砌块易开裂等问题,所以探索新型炉渣处理工艺技术迫在眉睫。     

重庆市垃圾焚烧厂汞的分布特征与大气汞排放因子研究

垃圾焚烧是大气汞的重要排放源之一.为了解重庆市垃圾焚烧行业大气汞污染水平,研究选取了重庆市典型生活垃圾焚烧厂和医疗垃圾焚烧厂,采用美国环保署的30B标准方法对烟气汞排放进行了现场测试,同时采集垃圾焚烧后的飞灰和炉渣样品进行分析.结果表明,测试得到生活垃圾焚烧厂和医疗垃圾焚烧厂排放的烟气中汞质量浓度分别为(26.4±22.7)μg·m-3和(3.1±0.8)μg·m-3;生活垃圾和医疗垃圾焚烧飞灰中汞含量分别为(5 279.2±798.0)μg·kg-1和(11 709.5±460.5)μg·kg-1.生活垃圾焚烧过程中仅0.7%汞残留在炉渣中,65.3%在飞灰中,烟气排放占34.0%,脱汞效率为66.0%;医疗垃圾焚烧过程中0.2%汞残留在炉渣中,67.5%存在飞灰中,烟气排放占32.3%,脱汞效率为67.7%.实测得到重庆市生活垃圾焚烧和医疗垃圾焚烧厂大气汞排放因子分别为(126.7±109.0)μg·kg-1和(46.5±12.0)μg·kg-1.与国内珠三角地区生活垃圾焚烧厂相比,重庆市生活垃圾焚烧厂的大气汞排放因子较低.     

响应曲面法优化镍转炉渣氧压选择性浸出工艺

为了优化镍转炉渣加压条件下H₂SO₄选择性浸出Co、Ni、Cu,抑制Fe浸出的工艺,采用响应曲面法的中心组合设计原理,建立影响选择性浸出率的二次多项式数学模型,研究浸出温度、c(H₂SO₄)及液固比及上述因素两两交互作用对提高Co、Ni、Cu浸出率及减少Fe浸出率的影响规律. 结果表明:浸出温度和c(H₂SO₄)对浸出率影响最显著,液固比次之. c(H₂SO₄)越高,Co、Ni、Cu和Fe的浸出率越高,而提高浸出温度有利于降低Fe浸出率. 响应曲面法优化获得的最佳工艺条件:浸出温度为210 ℃、c(H₂SO₄)为0.38 mol/L、液固比为4.25 mL/g,在该条件下,Co和Ni的浸出率均大于98%,Cu浸出率大于96%,Fe浸出率小于0.4%. 浸出控制参数优化后提高了有价金属的浸出率,同时也降低了Fe浸出率,实现了镍转炉渣中有价金属的回收及其与Fe的高效分离.      

废旧电脑资源化初探

介绍了采用风力分选工艺回收废旧电脑电路板中Cu,Sn等金属。研究表明,废旧电脑印刷电路板破碎到0．5mm以下就可以使电路板上的金属和非金属物质得到充分解离。立式和卧式电路板中Cu和Sn含量总和分别约为20％和13％,且含有一定量的Fe,Pb和Ni。采用风选工艺可以回收几乎所有的Cu及约50％的Sn。     

青岛大气降水中金属浓度、溶解度及其来源解析

利用2020年6月至2021年6月期间在青岛地区采集到的42场降水共计54个样品,分析了雨水中Al、Fe、Zn、Cu、Pb、Ni、Cd和V等8种金属元素的浓度、溶解度、来源和影响因素.除Al、Fe和V主要来自自然源外,其余金属元素受自然源和人为源的综合影响,浓度变化较大.其中,常量元素浓度ρ（Al）和ρ（Fe）的平均值为（710.9±969.4）μg·L^-1和（409.1±503）μg·L^-1;微量元素浓度ρ（Zn）、ρ（Ni）、ρ（Cu）、ρ（Pb）、ρ（V）和ρ（Cd）的平均值分别为（71.7±37.9）、（8.9±14.4）、（7.5±8.5）、（1.8±2.3）、（1.6±1.6）和（0.1±0.1）μg·L^-1.金属元素的溶解度特征与浓度不同,微量元素的溶解度普遍高于常量元素,Ni、Cu、Zn和Pb的溶解度较高,分别为（44.8±28.2）%、（36.2±28.3）%、（34±28.6）%和（14.1±11.8）%;Al和Fe的溶解度较低,分别为（6.5±11.8）%和（6.1±15.8）%.在连续降水过程中,金属元素的浓度和溶解度变化较复杂.由于Al和Fe在大气气溶胶中本底值较高,从降水初期到降水中期,Al和Fe的浓度平均值没有明显变化,在这8种元素浓度总和中占比增加1%~3%,而微量元素浓度明显下降,Cu和Cd浓度下降约80%.当降雨量>20 mm时,Al和Fe的浓度迅速降低,相较于初期下降约1/3,而此时Zn、Cu和Pb等元素的去除率基本饱和,金属元素总去除率为20%~60%.除Al外,其余元素的溶解度均随降雨量增大而呈现先升后降的趋势,与降水频次、降雨量和金属来源等因素有关.青岛地区降水中的金属元素的来源从高到低依次为二次气溶胶和生物质燃烧（37.28%）、海盐气溶胶（29.21%）、扬尘（17.91%）、船舶及石油工业（8.36%）和汽车尾气排放及其它活动（7.24%）.     

重选—磨细—酸浸联合工艺回收PCB中金属的研究

采用重介质分选选择性磨细酸浸联合工艺,利用磁铁矿重介质悬浮液,对粗碎后的PCB进行分选,再利用PCB中不同塑料可磨性的不同,将其进行选择性磨细,使PCB中所含金属成分与其他组分有效分离,采用酸浸工艺将各种金属成分转移到液相中,实现金属成分的高效回收。结果表明,在PCB的粒度小于等于2.5mm时,可使PCB中约55.26%的金属得到富集;86.08%的Au和89.21%的Ag被富集到磨细的粉末中,产品中的各种金属含量分别为:Au0.68kg/t,Ag0.91kg/t,Cu120.8kg/t,Al2.98kg/t,Sn28.02kg/t。当采用350mL浓H2SO4、浸出时间为8h,浸出温度为100℃条件下,对50g分选后的重组分进行酸浸时,可以使Au的回收率达到89.8%,Ag的回收率达到90.2%。与其他传统工艺相比,该工艺具有回收效率高、低污染、低能耗等特点,可以作为PCBs资源化的有效手段。     

我国生活垃圾焚烧过程的汞排放特征

基于联合国环境规划署(UNEP) 2017年发布的汞排放清单工具包,提出了我国生活垃圾焚烧过程汞排放清单的计算方法。我国生活垃圾平均汞含量为0. 743 mg/kg,2016年生活垃圾焚烧汞输入量为59. 78 t,2010—2016年生活垃圾焚烧过程的汞输入量增长了3. 66倍。采用"DS/SDS+ACI+FF"污控设施的生活垃圾焚烧过程中烟气、渗滤液、飞灰和炉渣的汞分布比例分别为62. 64%、0. 00%、35. 88%、1. 48%;采用"SNCR+SDS+ACI+FF"污控设施的生活垃圾焚烧过程中烟气、渗滤液、飞灰和炉渣的汞分布比例分别为21. 38%、0. 02%、78. 22%、0. 37%,脱硝设施的安装有利于生活垃圾焚烧厂对烟气汞的协同脱除。从2016年开始,大量汞随着飞灰进入固体废物中,生活垃圾焚烧过程汞的输出途径按输出量排序为焚烧飞灰>大气>焚烧炉渣。因此,生活垃圾焚烧飞灰的二次污染防治也应成为今后汞污染防治的关键环节。     

废旧线路板富集体中金属与非金属的分离研究

在中国,废旧印刷线路板(WPCBs)的资源化处理一般为破碎后多级物理分选,所得金属富集体中Cu含量约60%,仍含有大量的非金属,需进一步分离。将矿浆电解法应用于此富集体,研究了Cu SO_4·5H_2O、NaCl、H_2SO_4、WPCBs富集体添加量、电流密度和电解时间对WPCBs富集体所含金属与非金属分离率的影响。结果表明:H_2SO_4、NaCl和电解时间对金属与非金属的分离率有促进作用;金属分离率随着电流密度和Cu SO_4·5 H_2O的增加先升高后降低,随着WPCBs添加量的增加而不断降低。当Cu SO_4·5H_2O、H_2SO_4、NaCl分别为30、130、60 g/L时,加入6 g WPCBs金属富集体,80 mA/cm~2下电解4 h,金属的分离率可达95.56%;此条件下所得金属粉末中Cu含量高达97.20%,其次是Fe 1.24%,最后为Al 0.59%、Pb 0.40%、Zn 0.29%、Sn 0.16%。     

烟气净化工艺和焚烧炉类型对生活垃圾焚烧飞灰性质的影响

焚烧炉类型、烟气净化工艺和垃圾组成变化均会对生活垃圾焚烧飞灰性质产生影响.本文选择生活垃圾组成相似的9个焚烧发电厂烟气净化系统飞灰,考察源自不同焚烧炉型和烟气净化工艺焚烧厂飞灰的性质差异.研究表明:飞灰中含有大量的Ca和Cl,在"炉排炉+干法"飞灰中含量最高,而流化床飞灰中Al、Si、Fe等元素含量显著高于炉排炉飞灰;烟气处理工艺对飞灰矿物相组成影响不大,但矿物相含量受烟气处理工艺影响而不同;流化床飞灰中Cd含量较低,Pb、Zn含量略低于炉排炉飞灰;Cr、Ba、Cu、Ni等元素受烟气净化工艺影响较大,"炉排炉+干法"飞灰中的含量最少;烟气净化工艺改造目标仍集中在酸性气体和NOx控制上,改造前后重金属含量没有显著差异;炉排炉飞灰的Pb浸出毒性强于流化床飞灰,流化床飞灰中含量较低的Cr、Cu、Ni、Cd等重金属在醋酸缓冲溶液中浸出较多;飞灰酸中和能力与Ca含量线性相关;在强酸性(Cd、Ni、Zn:浸出液pH8;Pb、Cu、Cr:浸出液pH4)条件下,炉排炉飞灰的As、Cd、Cr、Ni、Pb、Zn元素的浸出浓度主要受重金属总量的影响,两者具有相似的顺序;焚烧炉燃烧形式导致重金属的化学形态不同、与含Al、Fe等化合物形成络合物等原因导致"流化床+半干法"飞灰的As、Ba、Cu、Ni、Pb的浸出浓度低于具有相似总量的炉排炉飞灰.     

Metal distribution characteristic of MSWI bottom ash in view of metal recovery

Bottom ash is the major by-product of municipal solid waste incineration(MSWI), and is often reused as an engineering material, such as road-base aggregate. However, some metals(especially aluminum) in bottom ash can react with water and generate gas that could cause expansion and failure of products containing the ash; these metals must be removed before the ash is utilized. The size distribution and the chemical speciation of metals in the bottom ash from two Chinese MSWI plants were examined in this study, and the recovery potential of metals from the ash was evaluated. The metal concentrations in these bottom ashes were lower than that generated in other developed countries. Specifically, the contents of Al,Fe, Cu and Zn were 18.9–29.2, 25.5–32.3, 0.7–1.0 and 1.6–2.5 g/kg, respectively. Moreover,44.9–57.0 wt.% of Al and 55.6–75.4 wt.% of Fe were distributed in bottom ash particles smaller than 5 mm. Similarly, 46.6–79.7 wt.% of Cu and 42.9–74.2 wt.% of Zn were concentrated in particles smaller than 3 mm. The Fe in the bottom ash mainly existed as hematite, and its chemical speciation was considered to limit the recovery efficiency of magnetic separation.     

上海大气总悬浮颗粒物中金属的可溶性特征

大气颗粒物中金属的可溶性对于评估金属的生物可利用性和环境迁移性具有重要意义.采集上海大气总悬浮颗粒物(TSP)样品,利用高分辨率电感耦合等离子体质谱,测定经微循环淋溶提取的金属水、酸(p H=2)可溶含量,并计算水、酸溶解度.结果表明,大气TSP中金属的溶出是一个快速过程,仅需几分钟就达到溶解度最大值.Co、Cr和Cd的可溶含量较低,V、Ni、Cu处于中间,Fe、Al、Zn、Mn和Mg较高.结合大气后向轨迹分析,金属可溶含量受到气团来源的显著影响.多种金属的水、酸溶解度差异性较大,Fe水溶解度最小仅为2.0%,其次为Al、Cr、V、Pb、Co、Ni、Cu、Cd、Mn、Mg和Zn.金属溶解度随溶剂p H值的减小而增大.元素本身性质是影响金属溶解度的内在原因,且金属的离子势与水溶解度呈一定的负相关性.     

广州市秋季PM2.5中重金属的污染水平与化学形态分析

采用消解法和连续提取法分析了广州市秋季PM_2.5样品中10种重金属元素的总量和化学形态,对广州市PM_2.5中重金属的污染水平和生物有效性进行了评价.结果表明,广州市PM_2.5和重金属污染非常严重,其中PM_2.5日浓度高达0.083 3～0.190 0 mg·m^-3,为1997年美国EPA相应标准的1.3～2.9倍.PM_2.5中Cd、Pb、Zn、Cu和Mo的富集因子K>10,是典型的污染元素;而Ni、Mn、Co和Fe的K值为1～10,除部分来自人为活动外,主要还是自然作用来源.化学形态分析结果显示,超过80％的Al和Fe分布在有机质、氧化物与硫化物结合态和残渣态,而大部分Zn、Pb、Cd 和Cu分布在可溶态、可交换态、碳酸盐态、可氧化态和可还原态.生物有效性系数(K)分析结果说明,PM_2.5中重金属的生物有效性相对强弱顺序为：Cd>Zn>Pb>Cu>Mn>Mo>Co>Ni>Fe>Al.其中Cd、Zn和Pb的K>0.8,为生物可利用性元素;Cu、Mn、Mo、Co和Ni的K值在0.5左右,为潜在生物可利用性元素;Fe和Al的K<0.2,为生物不可利用性元素.     

泰山地区湿沉降中重金属的空间分布

为了解泰山地区湿沉降中重金属空间分布特征,于2006-01～2006-12在泰山山上和山下选择2个站点进行降水化学重金属对比分析研究,对68场降水样品用ICP-MS分析测定了Zn、Al、Mn、Fe、Pb、Cu、Ni、Cr、Cd、As等10种重金属.结果表明,山上和山下湿沉降中重金属含量较高,污染显著,元素Zn含量最高,占所有重金属总量的54%～57%,平均浓度分别为92 .94 μg/L和70 .41 μg/L,其次为Fe、Al、Mn.有毒重金属中Pb的含量较高,在2个站点降水中浓度分别为8 .04 μg/L和7 .79 μg/L.山上与山下湿沉降重金属的时间变化规律以及浓度比较表明,2个站点湿沉降重金属分布特征不同,受各自站点所处大气环境影响显著.站点降水的相关性分析表明,降水中Al、Mn、Fe、As、Cd、Pb等元素受2个站点降水气团影响显著,而Ni、Cu、Zn则可能还受其他因素影响.     

沉积物内源与外源重金属形态与酶活性的相关性

文章以表层沉积物为研究对象,采用改进的Tessier连续萃取法,研究了表层沉积物中重金属(内源体系:Fe、Mn、Cu、Zn和Pb;外源体系:掺杂Cu、Zn和Pb后的Fe、Mn、Cu、Zn和Pb)形态和酶(蛋白酶、脱氢酶、磷酸酶、蔗糖酶)活性在一定时间(45d)内的转化趋势,探讨了沉积物中重金属形态与酶活性的相关性。结果表明,在外源体系中,Cu、Zn和Pb的掺杂对Fe和Mn的形态转化影响较小,而Cu、Zn和Pb显著地由残渣态向相对不稳定形态转化,转化幅度均大于20%。外源重金属掺杂初期(前5d),重金属对沉积物中的酶有一定的活化作用,但经过一段时间后以抑制作用为主。相关性分析表明,当掺杂外源重金属后,沉积物中酶的活性与重金属形态的相关性减弱,与内源体系中重金属和酶的活性关系存在明显差异。     

若干典型岩性区域沉积物金属元素地球化学特征比较研究

研究了４种成片分布的典型岩性（页岩、石灰岩、花岗岩、黄土）区域沉积物金属元素（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ等共１６种）总量与形态特征．结果表明：这４种岩性区域沉积物金属元素含量与形态均有显著的差别．与其它岩性相比，黄土地区易迁移元素含量高，而重金属含量显著较低；其金属元素残渣态含量高，而有机态、铁锰氧化物态和可交换态含量低．石灰岩地区重金属含量较高，而易迁移元素如Ｎａ，Ｓｒ等含量则较低；其重金属元素残渣态含量不偏低，表明经风化作用释放出来的重金属参与了次生矿物的形成过程而得以富集．花岗岩地区重金属含量居中，而Ｆｅ和Ａｌ含量较高；其金属元素残渣态含量不偏高则与风化作用较强有关．页岩地区元素含量与形态均居中，代表了各种岩性的平均水平．     

河口近岸水体中颗粒态重金属的潮周期变化

对长江口崇明东滩近岸水体中颗粒态重金属的潮周期变化特征及其影响机制进行了研究.结果表明,受粒度影响,底层水体中颗粒态Cu、Pb、Fe、Mn、Zn、Cr、Al的总量分别高出表层沉积物的184%、99%、56%、62%、147%、50%和45%,其中Cu、Pb、Fe、Mn、Zn、Al可还原态部分在底层水体悬浮颗粒物中的含量也明显高出表层沉积物的2～3倍,但与重金属总量相比,上述元素的可还原态部分所占比例与表层沉积物相差不大.在5次潮汐循环过程中,颗粒态重金属均在涨潮初期、高平潮前后及落潮末期出现较高含量.这种变化主要与水动力条件有关,当水体流速增大时,从底部沉积物再悬浮起来的颗粒态重金属对水体中的永久性悬浮颗粒起了很大的稀释效应.水体中的盐度、DO及pH等环境因子对潮周期内颗粒态重金属的变化影响不大.     

Phytotoxicity and groundwater impacts of leaching from thermal treatment residues in roadways

The use of coal fly ash (CFA), municipal solid waste incinerator bottom ash (MSWIBA) and flue gas desulfurization residue (FGDR) in road construction has become very common owing to its economical advantages. However, these residues may contain toxic constituents that pose an environmental risk if they leach out and flow through the soil, surface water and groundwater. Therefore, it is necessary to assess the ecotoxicity and groundwater impact of these residues before decisions can be made regarding their utilization for road construction. In this study, the physico-chemical characteristics, leaching and phytotoxicity of these residues were investigated. Specifically, multivariate analyses were used to evaluate the contributions of the leaching constituents of the CFA, MSWIBA and FGDR leachates to the germination index of wheat seeds. B, Ba, Cr, Cu, Fe and Pb were found to be more toxic to the wheat seeds than the other heavy metals. Furthermore, the leached concentrations of the constituents from the CFA, MSWIBA and FGDR were below the regulatory threshold limits of the Chinese identification standard for hazardous wastes. Analyses conducted using a numerical groundwater model (WiscLEACH) indicated that the predicted field concentrations of metals from the CFA, MSWIBA and FGDR increased with time up to about 30 years at the point of compliance, then decreased with time and distance. Overall, this study demonstrated that the risks resulting from MSWIBA, CFA and FGDR leaching could be assessed before its utilization for road construction, providing crucial information for the adoption of these alternative materials.     

Heavy metal availability and impact on activity of soil microorganisms along a Cu/Zn contamination gradient

All the regulations that define a maximum concentration of metals in the receiving soil are based on total soil metal concentration. However, the potential toxicity of a heavy metal in the soil depends on its speciation and availability. We studied the effects of heavy metal speciation and availability on soil microorganism activities along a Cu/Zn contamination gradient. Microbial biomass and enzyme activity of soil contaminated with both Cu and Zn were investigated. The results showed that microbial biomass was negatively affected by the elevated metal levels. The microbial biomass-C （Cmic）/organic C （Corg） ratio was closely correlated to heavy metal stress. There were negative correlations between soil microbial biomass, phosphatase activity and NH4NO3 extractable heavy metals. The soil microorganism activity could be predicted using empirical models with the availability of Cu and Zn. We observed that 72% of the variation in phosphatase activity could be explained by the NH4NO3-extractable and total heavy metal concentration. By considering different monitoring approaches and different viewpoints, this set of methods applied in this study seemed sensitive to site differences and contributed to a better understanding of the effects of heavy metals on the size and activity of microorganisms in soils. The data presented demonstrate the relationship between heavy metals availability and heavy metal toxicity to soil microorganism along a contamination gradient.     

北三河水系沉积物中金属的污染状况研究

北三河水系包括接纳了北京、天津大量再生水和污水的温榆河、凉水河和北运河等河流,其沉积物中金属的污染状况是水环境质量的重要指标之一.本研究调查分析了北三河水系8条河流沉积物中金属的污染状况及存在形态,采用地累积指数评价了金属的污染级别,利用相关性分析和主成分分析简要分析了金属的主要来源.研究结果表明,北三河水系沉积物中Fe、Mn、Zn、Cr、Cu、Ni、Pb、Co和Cd的平均浓度分别为24207、538、303、57、48、29、15.2、14和0.27 mg·kg-1.牛牧屯河部分沉积物中Fe、Zn、Cu、Cr和Ni的浓度高于沉积物质量基准(SQG)中的极有可能产生危害的浓度(PEC)值,很有可能对生物产生危害;而温榆河、还乡河、北运河、凉水河和潮白河中大部分金属浓度高于产生危害的阈值(TEC)而低于PEC水平,也应列入防控对象.河流沉积物中金属积累级别较高的河段多位于郊区和乡镇,可能因为这些区域污水处理率较低.Fe、Cr、Ni、Cu、Mn和Zn在沉积物中主要以残渣态存在,其比例分别可达92.5％、85.2％、87.9％、71.0％、63.4％和57.3％;Pb则主要以可提取态存在,其比例为62.6％.沉积物中Cu、Pb、Ni和Cd元素的存在主要受人类活动的影响,其在北三河水系沉积物中的分布主要受有机碳的控制;Cr和Co的存在则主要受自然因素的影响,其分布主要受铁锰氧化物或矿物质的影响.