镁冶炼还原渣场工业固废毒性鉴别分析与综合利用

韩志辉，王 旸，李文军

（内蒙古自治区冶金研究院（内蒙古自治区冶金产品质量检验所），内蒙古呼和浩特 010010）

镁冶炼还原渣场工业固废毒性鉴别分析与综合利用

韩志辉，王 旸，李文军

（内蒙古自治区冶金研究院（内蒙古自治区冶金产品质量检验所），内蒙古呼和浩特 010010）

近年来，我国镁冶炼行业快速发展，随着原镁和镁合金年产量的逐年增高，排放出来的镁渣也越来越多，通过对镁冶炼还原渣场工业固废腐蚀性－pH鉴别及浸出液中重金属和无机化合物浸出毒性鉴别分析，最终确定镁冶炼还原渣是否属于危险废物，根据鉴别结果给出处置镁渣的合理性建议。

镁冶炼还原渣；毒性浸出；固废鉴别；镁渣综合利用

在合金材料及结构用金属中金属镁的密度最低，镁及镁合金与其它金属材料比，具有比刚度、比强度好，电磁屏蔽、减振性以及抗辐射能力强，易回收、易切削加工等优势，在汽车、交通运输、电子电器、航天、国防等领域有重要的应用前景，是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料，被称为21世纪的绿色工程材料［1］。

根据数据显示：2013年我国镁合金产量为29.78万t，同比2012年，增长率高达43.52%，国内镁合金消费量为19.59万t。2014年我国镁合金产量35.83万t。2015年我国镁合金产量为41.5万t，消费量为30.0万t。我国镁冶炼发展如此之快得益于改革开放，市场经济调动资本市场开设镁冶炼企业及炼镁工艺的改进［2］。

通过对内蒙古自治区主要镁冶炼企业的调研发现，该区的镁冶炼技术仍然相当落后，大部分企业每生产1 t镁大约产生6.5～7.0 t镁还原渣。镁渣在镁冶炼厂属于废料，目前大部分冶炼厂将镁渣倾倒在荒地或者填埋山洼，这将会使大气和土壤受到污染。本文对硅热法炼镁的还原渣产生过程和毒性浸出鉴别进行了描述与分析。

1 金属镁及还原渣的工艺概述

皮江法是1940年左右发展起来的一种炼镁方法，是我国金属镁冶炼最具代表性、应用最广泛的硅热还原法工艺。该工艺过程可分为白云石煅烧、原料制备、还原和精炼四个阶段。将煅烧后的白云石和硅铁按一定配比磨成细粉，压成团块，装在由耐热合金制成的还原罐内，在1 150～1 200℃及1.33～10 Pa条件下还原得到镁蒸气，冷凝结晶成固态镁，反应式是：

最后经研磨与硅铁粉（含硅量75%）和萤石粉（氟化钙 95%）混合制球（制球压力 9.8～29.4 MPa），送入耐热钢还原罐内，在1 190～1 210℃的温度及1.33～10 Pa真空条件下，还原制成粗镁，反应过程是：

最后经过熔剂精炼、铸锭、表面处理，产出金属镁锭［3］。

根据硅热法炼镁的生产工艺概述，伴随主产品的同时会有大量的镁渣产生，表1为某厂镁渣的主要化学成分。

表1 镁渣的化学成分表 %

2 镁渣毒性浸出鉴别

2.1 鉴别程序

危险废物的鉴别应按照以下程序进行：

1.依据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》、《固体废物鉴别导则（试行）》判断待鉴别的物品、物质是否属于固体废物，不属于固体废物的，则不属于危险废物。

2.经判断属于固体废物的，则依据《国家危险废物名录》判断。凡列入《国家危险废物名录》的，属于危险废物，不需要进行危险特性鉴别（感染性废物根据《国家危险废物名录》鉴别）；未列入《国家危险废物名录》的，应按照第3条进行危险特性鉴别。

3.依据GB 5085.1－GB 5085.6鉴别标准进行鉴别，凡具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性等一种或一种以上危险特性的，属于危险废物。

4.不排除具有危险特性，可能对环境或者人体健康造成有害影响，需要按照危险废物进行管理的［4］。

2.2 鉴别项目和方案的确定

2016年10月，郑州大学成立河南母亲学院，挂靠在继续教育学院。母亲学院计划针对已婚女性开设包括思想教育、职业技能、婚姻家庭、智慧生活等方面的课程。母亲学院旨在帮助母亲们练就智慧生存、快乐生活、焕发魅力的本领，掌握一定的职业技能，在经济社会发展中发挥一己之力。

1.鉴别项目：通过对镁冶炼企业的工艺了解，按照鉴别程序的要求，分别排除了易燃性、反应性、腐蚀速率等危险特性。最终确定镁渣进行腐蚀性－pH测定和浸出毒性的鉴别，并抽查5个样品进行检测。

2.鉴别标准：按照HJ 557制备的固体废物浸出液中pH值不符合《危险废物鉴别标准腐蚀性鉴别》（GB 5085.1－2007）要求时，则判定该固体废物样品是具有腐蚀特征的危险废物。

按照HJ／T 299制备的固体废物浸出液中重金属和无机化合物含量超过“《危险废物鉴别标准－浸出毒性鉴别》（GB5085.3－2007）表1”中所列的浓度限值时，则判定该固体废物样品是具有浸出毒性特征的危险废物。

2.3 试验方法及检测结果

2.3.1 pH值鉴别

根据《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》（HJ 557－2010）制备浸出液，按照 GB／T15555.12－1995的规定进行pH值的测定。

注：（1）样品称取量＝200÷（100% －含水率）；（2）浸提剂加入量 ＝2 000－（样品称取量 －200）。pH值鉴别试验结果见表2。

表2 pH值鉴别试验结果

2.3.2 重金属元素铜、锌、镉、铅、总铬、铬（六价）、铍、钡、镍、总银、砷、汞、硒及无机化合物的鉴别

根据《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》（HJ／T 299－2007）的要求制备浸出液，按照“《危险废物鉴别标准－浸出毒性鉴别》（GB5085.3－2007）表1”中所列的浓度限值，判定浸出液中重金属和无机化合物含量。

各检测项目、浸出液中危害成分质量浓度限值及检验方法见表3。

表3 浸出毒性浓度限值

（续表3）

浸出毒性鉴别试验结果见表4。

表4 浸出毒性鉴别结果 mg／L

3 鉴别结论

于危险废物。

本次鉴别共现场采集样品5样份。经鉴别，所检样品中腐蚀性－pH值符合《危险废物鉴别标准腐蚀性鉴别》（GB 5085.1－2007）要求，判定采集的样品不具备pH值超标的腐蚀性。

浸出毒性中重金属和无机化合物不超过“《危险废物鉴别标准－浸出毒性鉴别》（GB5085.3－2007）表1”中所列的浸出毒性鉴别限值，判定采集的样品不具备浸出毒性中重金属和无机化合物浸出毒性。

根据对镁冶炼还原渣腐蚀性－pH值和浸出毒性鉴别结果，确定镁渣属于二类一般工业固废，不属

4 镁渣处置建议

目前，大多数镁冶炼厂的镁渣都作为废物进行堆积掩埋处理，但是大量镁冶炼渣的排放，既占用工厂大量土地，又对周边环境及农作物造成极大的破坏，使人类的身体健康受到严重威胁［5］。

镁渣的赋存状态为灰白色粉末，镁渣中含有大量的氧化钙和残余的氧化镁，与三级钙镁生石灰的标准接近，具有一定的活性，可以与石灰、水泥等结合作为道路路基的混合材料进行综合利用。相关资料显示，镁渣经过粉碎处理掺加5%的石灰和2%的水泥可以替代石灰作为高等级路面的基础材料［6］。镁渣可以用来代替部分原料配料煅烧熟料，镁渣还可以用来生产墙体材料，以及用来作为胶凝材料使用等等。因此，有效、合理地利用镁渣具有显著的社会效益和环境效益，这还需要科研和生产工作者进行大胆创新和不懈努力。

［1］ 李大庆，黄宪章.硅热法炼镁原理及工艺研究［J］.化学世界，1997，38（7）：372－374.

［2］ 冷举顺，李相增.皮江法炼镁技术发展现状［J］.轻金属，1995，（11）：34－38.

［3］ 韩继龙，孙庆国.金属镁生产工艺进展［J］.盐湖研究，2008，（4）：59－65.

［4］ GB 5085.7－2007，危险废物鉴别标准通则［S］.

［5］ 王炳华，赵明.固体废弃物浸出毒性特性及美国EPA的实验室测定（续完）［J］.干旱环境监测，2002，（1）：50－53＋62.

［6］ 夏德宏，郭梁，张刚，等.硅热炼镁还原炉的用能分析与节能措施探讨［J］.冶金能源，2005，（3）：32－35.

Slag After M agnesium＇s Smelting Field Analysis and Com prehensive Utilization of Industrial Solid W aste Toxicity Identification

HAN Zhi-hui，WANG Yang，LIWen-jun
（Inner Mongolia Autonomous Region Metallurgical Research Institute Quality Inspection Institute of Tallurgical（Products of Inner Mongolia Autonomous Region），Hottot010010，China）

With the rapid development ofmagnesium smelting industry in China in recent years，as the original annual production increased year by year，magnesium and magnesium alloys and magnesium slag comes more and more.Through the industrial solid waste slag after magnesium＇s smelting field corrosion-pH of heavy metals and inorganic compounds in identification and leaching liquid leaching toxicity identification analysis，finally determine whether the slag after magnesium＇s smelting belongs to hazardous waste.The disposal advice of the rationality of magnesium slag is gived according to the results of the identification.

magnesium smelting reduction slag；toxicity leaching；identification of solid waste；comprehensive atilization ofmagnesium slag

X758

A

1003－5540（2017）06－0060－04

韩志辉（1982－），女，工程师，主要从事钢铁和有色金属分析研究工作。

2017－09－20