[00140838]水泥六价铬转化迁移及解毒机理研究

1、课题来源 本课题为2013年度浙江省质监系统科研项目,项目编号：20130208。 2、课题背景 水泥是当今使用最为广泛的建筑材料之一。由于其巨大使用量,水泥本身的安全性也日益受到重视。由于水泥生产原料及工艺的特殊性,产品中往往含有六价铬、镉、铅、汞、硒、硼等有害物质,其中六价铬特别是水溶性六价铬（以下简写为Cr（VI））是水泥毒性的主要来源。常接触大剂量六价铬会引起接触部位的溃疡或造成不良反应,摄入过量的六价铬会引起肾脏和肝脏受损、恶心、胃肠道刺激、胃溃疡、痉挛甚至死亡。长期以来,水泥中的水溶性六价铬问题未引起人们足够的关注。但随着环保意识和职业健康安全意识的逐渐提高,这一情况已经得到了一些改善。为避免含铬水泥产品及制品对水泥从业者产生职业健康安全,2003年欧盟委员会通过Directive 2003/53/EC法案限制水泥中水溶性六价铬的含量,又于2006年通过REACH法规2006-1906,法规规定：“禁止使用和销售Cr（VI）含量超过2mg/kg（0.0002%）（质量分数）的水泥及其相关制品”。日本也对水泥产品中的Cr（VI）含量做了如下要求：其含量应符合《土壤污染对策实施细则》（2002年第29号环境部部长令）中所规定的“溶出法Cr（VI）含量≤0.05mg/L”的要求。我国环境保护部于2007年颁布了HJ/T 301-2007《铬渣污染治理环境保护技术规范》,其限量要求与欧盟Reach法规2006-1907一致。环保部于2007年颁布了有关环境认证标志预拌混凝土产品的标准HJ 412-2007《环境标志产品技术要求 预拌混凝土》中规定,通过环境标志认证的预拌混凝土中的Cr（VI）含量不得超过0.2mg/kg。另外,即将于2016年9月1日实施的国家标准《水泥中水溶性铬（VI）的限量及测定方法》中对水泥中水溶性Cr（VI）含量也做了明确的限制。正在编制中的《环境标志产品技术要求 低碳水泥（意见征求稿）》、《水泥生产协同处置废物技术规范（意见征求稿）》和《固体废弃物生产水泥污染控制标准（征求意见稿）》也对Cr（VI）的限量作了明确的规定。Cr（VI）等有毒物质的存在,限制了水泥及其制品的生产及使用。探寻及研究影响水泥Cr（VI）含量的主要因素,治理由其造成的危害,是水泥行业目前所迫切需要解决的问题之一。 3、技术原理 1)通过对水泥生产过程中铬元素及六价铬的转化迁移规律的研究,确定影响水泥中六价铬含量的关键因素及工艺,为企业及相关研究者解决水泥中六价铬含量过高问题提供相应的理论依据及技术参考。 2)通过对各类还原剂解毒剂还原性及稳定性的研究,确定适合用于水泥六价铬解毒还原的解毒剂,并对其还原机理进行研究。 4、性能指标 1)建立六价铬的水泥生产过程的转换迁移模型。 2)使用本技术还原后的水泥六价铬含量不高于2mg/kg。 5、技术的创造性与先进性 1)首次系统的调查研究了浙江水泥六价铬的含量现状; 2)研究了水泥生产过程中铬元素及Cr（VI）的转化迁移,并建立了相应的转换迁移模型,确定了影响水泥Cr（VI）含量的关键因素。 3)根据水泥中Cr（VI）的存在形式,研究了水泥Cr（VI）的解毒还原机理,并初步选择了几类常见还原剂,对其解毒还原效果进行了考核,并最终选择了能够适用于实际工业化生产的水泥Cr（VI）解毒还原剂。 6、技术的成熟程度 本技术的研究尚处于初级阶段,尚不能进行工业化大规模推广,需要更多的后续研究以完善本技术的研究工作。 7、使用范围和安全性 本技术可用于水泥生产行业、水泥相关行业,本项目所使用的解毒还原材料对环境及人体均无毒副作用,对水泥及其制品的性能无明显的不良影响,因此本项目的研究成果是安全的。 8、应用情况及存在的问题 1)应用情况 本项目的部分成果已应用于本单位与宁波科环新型建材有限公司签订的企业横向科研课题中,目前正在进行工厂小试的前期准备工作之中,预计能为该厂增加每年数百万的经济效益。 2)需进一步完善的问题 （1）未追踪单个产品的Cr（VI）转化迁移过程信息,所得到的水泥Cr（VI）转化迁移规律,与实际情况应有一定的差距; （2）由于项目计划安排等原因,本项目未考察还原剂的稳定性及多种还原剂复合效果。因此,所得到的还原剂虽具有一定的理论及实际意义,但并非最优选择。 （3）改进完善措施：在下一步的工作中（目前课题组正在进行一个宁波市横向课题,与本课题比较相关）,将针对某一生产企业,全过程考察水泥Cr（VI）的转化迁移规律。并从生产实践角度,选择研究一种有效、稳定且经济性高的水泥Cr（VI）还原剂。