冶煉廠固體廢棄物的資源化利用途徑研究

左超(中金嵩縣嵩原黃金冶煉有限責(zé)任公司，河南 洛陽(yáng) 471000)

0 引言

冶煉廠生產(chǎn)的固體廢料，主要包含生產(chǎn)以及加工過(guò)程中，無(wú)法直接回收利用的各種污泥、粉塵以及廢渣等，其中廢渣含量最高，而且種類(lèi)較為復(fù)雜，處理方式非常困難。對(duì)于冶煉廠固體廢棄物的資源化利用研究，已經(jīng)具有非常重要的意義。

1 冶煉廠固體廢棄物分析

冶煉廠生產(chǎn)加工過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的廢渣，廢渣中含有大量的危險(xiǎn)廢物，需要冶煉廠采用科學(xué)合理的措施處理這些危險(xiǎn)廢物。危險(xiǎn)廢物主要是指具有一種或者多種危險(xiǎn)特性的固體廢棄物或者液體廢棄物，其中危險(xiǎn)特性主要是指腐蝕性、反應(yīng)性、感染性、毒性以及易燃性等性質(zhì)。在2016年重新修訂的《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》中，規(guī)定了479 種危險(xiǎn)廢物。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，我國(guó)2016年產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢物高達(dá)5347.3 萬(wàn)噸，得到處置的危險(xiǎn)廢物為1605.8 萬(wàn)噸；進(jìn)行綜合利用的危險(xiǎn)廢物為2823.7 萬(wàn)噸，但是仍舊有1158.26 萬(wàn)噸的危險(xiǎn)廢物被貯存。

我國(guó)危險(xiǎn)廢物的處置量和發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大的差距，能夠處理超過(guò)25 種危險(xiǎn)廢物的企業(yè)僅占全國(guó)總量的1%，我國(guó)企業(yè)的危險(xiǎn)廢物處置規(guī)模普遍較小。因此，我國(guó)企業(yè)需要提高對(duì)危險(xiǎn)廢物處置的重視，結(jié)合危險(xiǎn)廢物的特征，有針對(duì)性地進(jìn)行危險(xiǎn)廢物的資源化利用，提高我國(guó)危險(xiǎn)廢物的處置水平。

2 冶煉廠固體廢棄物的資源化利用途徑

2.1 冶煉廢礦的資源化利用

冶煉廠冶煉原礦來(lái)自于礦山生產(chǎn)，除去符合冶煉標(biāo)準(zhǔn)的礦石，也能剩下大量的冶煉廢礦，一旦處理不當(dāng)將會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成非常嚴(yán)重的破壞。

第一，價(jià)值金屬回收，冶煉廢礦之所以成為廢礦，主要是由于廢礦內(nèi)需求金屬含量并不高，而且回收難度較大、成本較高，在常規(guī)的金屬冶煉工藝中無(wú)法進(jìn)行有效提取。但是廢礦內(nèi)含有包括金、銀、銅、鐵等有價(jià)金屬，如果能夠通過(guò)先進(jìn)的金屬提取工藝，便能夠有效提升廢礦的資源回收利用的效率。以某鋼礦業(yè)提出尾礦回收技術(shù)為例，該礦業(yè)企業(yè)提出“預(yù)富集-懸浮磁化焙燒-再磨磁選”的新方式，先將尾礦中具有弱磁性的菱鐵礦和赤褐鐵礦以強(qiáng)磁富集、懸浮磁化焙燒等方式，提升其磁性，從而使其成為強(qiáng)磁性鐵礦物，然后通過(guò)細(xì)磨磁選的方式，從而提升礦物的資源利用效率。該企業(yè)通過(guò)這一技術(shù)，能夠?qū)⒚磕晟a(chǎn)的2850 萬(wàn)噸尾礦中回收260 萬(wàn)噸左右的65%精鐵礦。此外，原本含鐵礦物品位降至10%左右時(shí)，便成為固體廢棄物，而使用該技術(shù)，能夠降低含鐵礦物廢棄下限至6.5%，因而有效提升礦物廢棄物利用率達(dá)到15%[1]。

第二，催化劑制作，尾礦包含的元素非常多，因而能夠用于很多方面，如大氣污染中需要制備的催化劑、吸附劑以及吸收劑等；水污染中使用的沉降催化劑以及殺菌材料等；固體廢棄物填埋運(yùn)用的防滲透材料等。以商洛本土釩尾礦制備氣凝膠-釩尾礦催化劑為例。該實(shí)驗(yàn)室通過(guò)將釩尾礦與鹽酸或者硝酸恒溫?cái)嚢?，溶解成為尾礦溶液，并與氣凝膠進(jìn)行浸漬趕酸成為溶膠，然后通過(guò)老化、焙燒等流程，最終形成氣凝膠催化劑，該催化劑能夠?qū)状?、乙醇反?yīng)生成異丁醛等烴類(lèi)衍生物，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)浸漬法制備的氣凝膠-釩尾礦催化劑具有良好的耐熱性，并且能夠?qū)状?、乙醇反?yīng)起到良好的催化作用[2]。

第三，制作建材，尾礦在制作建材方面具有良好的優(yōu)勢(shì)，比如，磚塊的制作，由于尾礦中廢物較多，因而可以取代黏土生產(chǎn)免燒磚、蒸壓磚、鋪路磚、墻體砌塊、飾面磚等，根據(jù)生產(chǎn)完成的磚塊參數(shù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，以尾礦為原料生產(chǎn)的磚塊具有良好的強(qiáng)度，而且所有參數(shù)均達(dá)到國(guó)家磚生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)這種方式，不僅降低了磚塊生產(chǎn)的成本，還能夠有效提升尾礦的利用率，從而避免尾礦造成環(huán)境污染的情況出現(xiàn)。

2.2 冶煉廠廢渣的資源化利用

2.2.1 高爐廢渣的資源化利用

高爐渣是在高爐煉鐵過(guò)程中，由礦石中的脈石、灰分以及溶劑等非揮發(fā)組成的固體廢物，其中主要包含鈣、硅、鎂等氧化物以及少量的硫化物。西方發(fā)達(dá)國(guó)家能夠充分利用高爐渣，其主要通過(guò)水淬工藝，并且將其制備成水泥、混凝土、磚等，以高爐渣制備的材料具有良好的防火隔熱性能。

將高爐廢渣經(jīng)過(guò)適量水急速冷卻能夠形成一種質(zhì)量好、強(qiáng)度高的膨脹礦渣，這種膨脹礦渣能夠用作為輕骨料結(jié)構(gòu)用于混凝土澆筑中，由于膨脹礦渣體積較大、質(zhì)量較輕，而且具有良好的防護(hù)隔熱特點(diǎn)，在輕質(zhì)混凝土制備中能夠起到非常重要的作用，不僅能夠用于建筑物的護(hù)欄結(jié)構(gòu)，還能夠有效應(yīng)用于建筑的承重結(jié)構(gòu)。制備膨脹礦渣的方式主要有噴射法、噴霧法、滾筒法以及塹溝法等。除此之外，高爐渣還能夠用于生產(chǎn)用量較少而價(jià)值較高的高爐渣產(chǎn)品，例如礦渣棉、礦渣鑄石以及微晶玻璃等。

2.2.2 鋼渣的資源化利用

鋼渣為煉鋼過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，其主要由生鐵中硅、錳、磷在冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的各種氧化物與溶劑反應(yīng)生成的鹽類(lèi)化合物組成。鋼渣包含成分較多也具備一定的環(huán)境破壞能力。我國(guó)對(duì)鋼渣燒結(jié)溶劑制作方面具有較為成熟的經(jīng)驗(yàn)，這也是鋼渣綜合利用的主要體現(xiàn)。鋼渣制作燒結(jié)溶劑的原理在于：鋼渣內(nèi)部含有大量的氧化鈣、氧化鎂、氧化錳等有益成分，能夠保證鋼渣用于燒結(jié)溶劑過(guò)程中，能夠充分代替石灰石，此外，鋼渣中鐵與氧化鐵在發(fā)生氧化反應(yīng)過(guò)程中能夠產(chǎn)生一定的熱量，節(jié)約燒結(jié)燃燒的原料成本。因此，通過(guò)這種方式不僅能夠有效減少石灰石的使用，降低企業(yè)成本，還能夠有效提升燒結(jié)礦的強(qiáng)度，從而改善燒結(jié)礦的質(zhì)量[3]。

2.2.3 氫化尾渣的資源化利用

冶煉廠在提金過(guò)程中會(huì)生成大量的氫化尾渣，大都通過(guò)堆填的方式進(jìn)行處理，不僅會(huì)占用耕地，還會(huì)對(duì)堆放地點(diǎn)附近的水體和土壤造成危害。因此，冶煉廠需要采用合理的工藝，實(shí)現(xiàn)氫化尾渣的資源化利用。具體而言，主要包括以下幾個(gè)方面：

制造納米級(jí)鐵紅顏料，技術(shù)人員可以使用硝酸作為氧化劑，對(duì)氫化尾渣進(jìn)行氧化處理，生成硫酸鐵以及氮氧化物；然后進(jìn)行鐵屑還原反應(yīng)，使用鐵屑進(jìn)行硫酸鐵的還原，得到硫酸亞鐵，這一步驟能夠回收一定量的銅金屬和銀金屬；其次，加入適量的氨水，通過(guò)空氣氧化之后，得到鐵紅晶種，對(duì)溶液進(jìn)行加熱，并加入適量的硫酸，獲得尿素以及硫酸亞鐵溶液；最后，在溶液中加入十二烷基苯磺酸鈉，經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥等流程之后，即可得到納米級(jí)鐵紅顏料。

制作水泥，冶煉廠采用的全泥氰化提金工藝生成的氫化尾渣，含有大量的硅酸鹽類(lèi)以及碳酸鹽類(lèi)等多種非金屬礦物，這些礦物能夠作為原材料用于建筑行業(yè)，進(jìn)行水泥以及混凝土的生產(chǎn)，包括加氣混凝土、硅酸鹽水泥以及建筑磚等建筑材料。如果氫化尾渣中含有大量的鐵，能夠?qū)⑵洚?dāng)做鐵粉進(jìn)行水泥的生產(chǎn)；如果將氫化尾渣看作是水泥混合材料，可以將其和石膏以及普通水泥熟料進(jìn)行混合，進(jìn)行礦渣水泥的生產(chǎn)。

水泥行業(yè)是我國(guó)耗能相對(duì)較高的行業(yè)，而且會(huì)排放大量的煙塵以及氮氧化物，氫化尾渣制作水泥的工藝不僅能夠?qū)崿F(xiàn)氫化尾渣的資源化利用，還能夠?qū)崿F(xiàn)水泥行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，緩解環(huán)境壓力，降低水泥制作的能耗及污染。與此同時(shí)，使用氫化尾渣制作的高貝利特水泥熟料，具有強(qiáng)度高，性能好的優(yōu)勢(shì)，可以促進(jìn)我國(guó)建筑材料的可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)冶煉廠固體廢棄物的處理逐漸向成熟方向發(fā)展，隨著廢棄物價(jià)值不斷挖掘以及開(kāi)發(fā)，不僅能夠有效降低廢棄物的處理程度，還能夠通過(guò)資源化利用，從而節(jié)省企業(yè)廢棄物的成本，提升企業(yè)的生產(chǎn)效率。此外，廢物利用的原因也符合我國(guó)堅(jiān)持的可持續(xù)發(fā)展道路，因而我國(guó)應(yīng)加大廢棄物資源利用的研究，從而在保證冶煉廠廢棄物污染問(wèn)題解決的情況下，提升冶煉廠的經(jīng)濟(jì)效益。