进口废弃电子电器拆解残余物热处理过程的重金属环境行为研究

摘要

进口电子电器类垃圾（Waste Electrical and Electronic Equipment，简称WEEE）拆解行业在发展中国家快速兴起，在为当地带来了相当可观的经济效益同时也造成了一定程度的环境污染，其拆解残余物的不合理处置成为限制其发展的主要瓶颈。针对该现象，本文以进口WEEE拆解残余物为对象，依次采用背景污染分析、环境友好型预处理及热处理小试、中试的技术路线，研究其处理过程的主要污染物重金属的环境行为。研究首先明确了拆解残余物中重金属主要分布在拆解残余物的细小颗粒组分中，Cu、Zn、Pb含量分别高达7180mg/kg、2783 mg/kg和1954 mg/kg，可通过资源化回收的方式降低其重金属污染风险的背景特征。随后，获得了拆解残余物的筛分-水洗这一环境友好型重金属减量化预处理工艺条件，经预处理后其Cu、 Zn、Pb、Ni、Cd可分别降至733mg/kg、1391mg/kg、1080mg/kg、71.5mg/kg和18.1mg/kg，筛下物及水洗沉积物则可直接资源化回收。进一步的热处理小试研究中发现，650℃热解7min、850℃裂化5min及1400℃玻璃化10min的梯度热处理工艺能使拆解残余物实现最小的重金属释放，热处理产物的重金属以残渣态为主，环境行为稳定。中试热处理研究则证实，经热解、裂化、玻璃化梯度热处理后，底渣Cu、Zn、Pb浓度分别为对应进料浓度的1.5倍、2.4倍和2.5倍，飞灰Zn、Pb、Cd浓度分别为对应进料浓度的3.3倍、2.2倍和5.4倍，重金属在热处理系统中的迁移行为受其挥发性、重金属盐类熔点以及气流夹带等多个因素作用影响，Cd的迁移最明显、Pb的释放量最大，每吨拆解残余物热处理过程通过烟气分别排入外环境Cu、Zn、Pb、Ni和Cd的量为0.79、4.67g、5.249、0.034g和0.011g。研究明确了拆解残余物在预处理及热解、裂化、玻璃化不同深度热处理环节中的重金属迁移释放行为及相关机理，为其后续工程化处置提供了理论依据。

目录

摘要

1 绪论

1．1 进口固废拆解行业发展与环境污染

1．1．1 废弃电子电器垃圾的产生和特性

1．1．2 进口WEEE拆解行业的发展

1．1．3 进口WEEE拆解行业的重金属污染

1．2 拆解残余物的产生和处置

1．2．1 拆解残余物的产生

1．2．2 拆解残余垃圾的处置

1．3 拆解残余物的深度热处理

1．4 热处理过程重金属的环境行为

1．5 论文研究内容

2 拆解残余物的污染特性

2．1 前言

2．2 材料与方法

2．2．1 材料

2．2．2 试验方法

2．2．3 分析项目与数据处理

2．3 结果与讨论

2．3．1 拆解残余物重金属背景特征

2．3．2 拆解残余物组分中金属污染特征

2．3．3 拆解残余物有机污染特性

2．3．4 拆解残余物浸出毒性

2．4 小结

3 拆解残余物的环境友好型重金属减量化

3．1 前言

3．2 材料与方法

3．2．1 材料与仪器

3．2．2 试验方法

3．2．3 分析项目与数据处理

3．3 结果与讨论

3．3．1 筛分对拆解残余物中重金属减量的影响

3．3．2 水洗对拆解残余物中重金属减量的影响

3．3．3 筛分-水洗的经济环境效益分析

3．4 小结

4 拆解残余物梯度热处理过程的重金属迁移释放行为

4．1 前言

4．2 材料与方法

4．2．1 材料与仪器

4．2．2 试验方法

4．2．3 分析项目与数据处理

4．3 结果与讨论

4．3．1 热解过程中重金属环境行为

4．3．2 裂化对重金属归趋影响

4．3．3 玻璃化对重金属深度抑制

4．3．4 热解／裂化／玻璃化梯度热处理过程重金属环境行为

4．3．5 不同深度热处理产物的重金属环境行为

4．4 小结

5 拆解残余物梯度热处理中试过程的重金属迁移行为

5．1 前言

5．2 材料与方法

5．2．1 试验材料

5．2．2 方法

5．2．3 分析项目与数据处理

5．3 结果与讨论

5．3．1．热处理产物重金属背景

5．3．2 热处理系统重金属迁移流动

5．4 小结

6 结论与建议

6．1 研究结论

6．2 创新点

6．3 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间研究成果

致谢

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