有色金屬冶煉廢渣的循環(huán)利用

陳歡歡

（長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長沙 410019）

作為近年來經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要方向，循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展更強(qiáng)調(diào)污染問題控制、資源循環(huán)利用，做到經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。以有色金屬冶煉行業(yè)為例，產(chǎn)品應(yīng)用有較高的關(guān)注度、較廣的領(lǐng)域，但再生利用水平不高，一定程度上制約行業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在此背景下，考慮引入相關(guān)的處理技術(shù)，確保處理后的廢渣可用于不同領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)行業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)。本文對(duì)有色金屬冶煉廢渣循環(huán)利用研究，具有十分重要的意義。

1 有色金屬冶煉廢渣處理現(xiàn)狀

關(guān)于有色金屬冶煉廢渣，顧名思義，指為有色金屬礦物在冶煉過程中產(chǎn)生的廢渣，若以金屬礦物性質(zhì)為依據(jù)，有稀有金屬渣、輕金屬渣（如氧化鋁提煉后的赤泥）以及重金屬渣（鉻渣、鋅渣、鉛渣、銅渣）等，這些廢渣的產(chǎn)生，其中步不乏較多有價(jià)元素，但若管理不當(dāng)，也可能產(chǎn)生環(huán)境污染問題。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)公布，目前鋼鐵和有色金屬行業(yè)，從采選到最后冶煉，中國現(xiàn)存已有5億噸廢渣，同時(shí)每年還新增1.8億噸（鋼鐵渣8000萬噸，煉鋁的渣7000萬噸每年，煉銅的渣1600萬噸，還有鎳渣、錫渣、鉛鋅渣等等）。1.8億的廢渣中儲(chǔ)存了7000萬噸的鐵，160萬的鋅，80萬的鉛，480噸的銀，還有130噸的銦，具有很好的再回收利用價(jià)值。

從目前有色金屬廢渣處理方法上，包括許多，如磁場流體分離技術(shù)、沉淀法、離子交換法、溶劑浸出技術(shù)等，這些技術(shù)方法應(yīng)用下在幫助處理有用物質(zhì)、減少能源浪費(fèi)方面可發(fā)揮重要作用，均體現(xiàn)出我國在廢渣處理方面取得較多進(jìn)步。同時(shí)，在無用廢渣排放中，也強(qiáng)調(diào)在排放過程污染控制方面加強(qiáng)，做好環(huán)境保護(hù)工作，這也是廢渣處理進(jìn)步的重要表現(xiàn)。值得注意的是，這些技術(shù)方法的應(yīng)用并非意味有色金屬冶煉廢渣處理已經(jīng)成熟完善，其中也涉及許多亟待解決的問題，如廢渣的循環(huán)利用、環(huán)境保護(hù)等[1]。

2 有色金屬冶煉廢渣回收再利用常見方法

（1）濕法冶煉技術(shù)。在有效金屬元素回收方面，主要以金屬類元素、非金屬元素為主，其中金屬類要素一般可在二次冶煉下，應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)如濕法冶煉、火法冶煉，完成有效金屬元素回收提取過程。而非金屬元素在處理中，一般以階梯利用法為主。無論哪種方法應(yīng)用下，有效元素回收再利用，均要求堅(jiān)持減量化、無害化原則。以濕法冶金技術(shù)為例，是我國當(dāng)前有效金屬元素回收利用率較高的技術(shù)方式，主要強(qiáng)調(diào)在微生物水溶液、酸堿溶液中浸出，達(dá)到有色金屬元素提取的目的，并配合電解水溶液，保證回收效果，其優(yōu)勢在于對(duì)操作環(huán)境無過高要求，且無過多有毒氣體產(chǎn)生。從濕法冶金步驟看，主要表現(xiàn)為：①浸泡，在水溶液內(nèi)放入伴生礦渣浸泡，該過程被叫做原料浸出；②凈化過程，原料浸出后，分離礦物殘?jiān)c水溶液，并分離有效金屬與雜質(zhì)；③提取，可借助電解法，提取浸液中的有效金屬元素，需注意該過程可能存在有氧酸成分的礦渣，應(yīng)在析出氧化物的基礎(chǔ)上提取有效金屬元素。同時(shí)，應(yīng)在原料浸出環(huán)節(jié)加強(qiáng)，該環(huán)節(jié)是濕法冶金中主要步驟，從有效金屬元素存在形式看，包括許多如硫酸鹽、硫化物以及砷化物等，需在浸液溶劑與浸出方法上合理選擇。如在對(duì)氧化物銅、鉆、鋅、鎳等提取中，浸泡溶劑可選擇HZSO4，可保證回收率為99%。對(duì)于部分堿性廢渣，其中的硫化物包括許多如銅、鎳、鉆等，可選NH浸出，取得的效果較為理想。另外，該技術(shù)應(yīng)用下還需考慮到凈化操作環(huán)節(jié)，對(duì)于浸出后的廢渣，可從中提取出較多有效金屬元素，但浸出后的元素中也包含一定的有害物質(zhì)或其他不需要的元素。針對(duì)該種情況，考慮采取有效的凈化方法，如還原法、離子交換法、離子沉淀法以及溶劑萃取法等，這些凈化提取方法應(yīng)用下對(duì)高效提取廢渣中的有效元素可發(fā)揮重要作用[2]。

（2）火法冶煉技術(shù)。火法冶煉作為有色金屬冶煉的一種方式，整個(gè)過程表現(xiàn)為高溫狀態(tài)下，從礦石中將化合物、金屬物質(zhì)提取出來，整個(gè)過程中無水溶液加入，所以又被叫做干法冶金。從火法冶金的基本流程看，表現(xiàn)在礦石準(zhǔn)備、冶煉與精煉等環(huán)節(jié)上。該方法相對(duì)老舊，使用中有污染大、能耗高問題，可能背離節(jié)能環(huán)保要求。近年來，該方法應(yīng)用下逐漸與濕法冶金進(jìn)行配合，取得的效果較好，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高。以煙氣利用方面為例，回收再利用煙氣熱量，使燃燒材料使用量減少，且其中的高熱熱量可引入到水蒸氣發(fā)電領(lǐng)域中。因此，有色金屬冶金廢渣有效元素回收利用中，引入火法冶煉技術(shù)，配合其他相關(guān)方法，對(duì)提高有色金屬有效元素提取、回收利用率有積極作用[3]。

3 有色金屬冶煉廢渣回收再利用領(lǐng)域

（1）有價(jià)金屬元素提取。有價(jià)金屬元素提取是是有色金屬資源化利用的關(guān)鍵。一般從有色金屬冶煉廢渣中提取有價(jià)金屬，可采用的方法較多，名主要結(jié)合不同的有色金屬類型做有價(jià)金屬元素提取。以赤泥中的有價(jià)金屬元素提取為例，可采用的方法較多，如拜爾法、聯(lián)合法、堿石灰燒結(jié)法等，對(duì)赤泥的成分進(jìn)行分析，配合直接浸出法、還原煉鐵法以及綜合回收法等。以其中直接浸出法為例，該方法應(yīng)用下，可滿足稀土元素、稀有元素的提取要求。再如銅渣中有價(jià)元素的提取，提取物質(zhì)通常為銅鋅金銀，利用氧化焙燒法、氯化揮發(fā)法提銦等，可進(jìn)行硅酸鈣、硅酸鐵以及硫化物的提取。另外，也有其他廢渣中，在有價(jià)元素提取中可采取不同的工藝，如浸鋅渣中進(jìn)行鉛、銀、銦工藝的應(yīng)用、鎳渣生產(chǎn)氧化鎳工藝，在鉬渣酸進(jìn)行鉬酸銨產(chǎn)品分解生產(chǎn)等。這些方法運(yùn)用下，均能滿足有價(jià)金屬元素提取要求，保證回收再利用效率[4]。

（2）工業(yè)材料運(yùn)用。有色金屬中包含的可利用材料較多，如氧化鎂、三氧化二鋁、氧化鈣以及二氧化硅等，在有色金屬中均較為常見，如通過提取有色金屬冶煉廢渣中的元素，包括氧化鎂、三氧化二鋁、氧化鈣與二氧化硅等，均可用于玻璃材料制作，這些元素用于玻璃材料制作中，可提升玻璃機(jī)械性能，在抗腐蝕性能與耐磨性能上均較好。同時(shí)，有色金屬冶煉廢渣回收利用中，也有可用于建筑領(lǐng)域的元素，如二氧化硅、氧化鈣以及三氧化二鐵等，該類元素用于建筑原料制作，可使材料有較高的軟化系數(shù)、較大強(qiáng)度，且吸水率較小。另外，取水淬銅渣，同水泥按照9：1比例進(jìn)行混合，隔熱板或磚在防滲透性上較好，質(zhì)量輕便，且保溫隔熱。近年來，水泥材料中有色金屬廢渣的回收利用較為廣泛，很大程度上幫助提高水泥耐磨性能[5]。

（3）其他領(lǐng)域應(yīng)用。除上述領(lǐng)域外，有色金屬廢渣回收再利用也體現(xiàn)在其他領(lǐng)域中，如路基鋪設(shè)，其主要借助赤泥固化作用，或借助釩渣，有助于路基強(qiáng)度的提高。此外，從其他較多領(lǐng)域中可發(fā)現(xiàn)，如化工原料、化肥、陶瓷等，均可利用有色金屬廢渣。這些均能反映出有色金屬廢渣的回收利用涉及的領(lǐng)域較多，應(yīng)注意充分發(fā)揮廢渣的優(yōu)勢，保證回收再利用效率。

4 有色金屬冶煉廢渣回收再利用相關(guān)問題與處理

有色金屬冶煉廢渣處理中，各項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用下對(duì)幫助提高廢渣利用效率可發(fā)揮重要作用，但需注意的是整個(gè)回收再利用過程中存在的問題也較為突出，致使廢渣利用率降低。具體剖析其中的問題，首先表現(xiàn)在廢渣處理不到位，致使廢渣利用率降低，輕則影響廢渣利用率，嚴(yán)重時(shí)可能產(chǎn)生重金屬污染情況。特別當(dāng)前較多技術(shù)手段應(yīng)用下，均有明顯的粗放型特點(diǎn)，這就要求在廢渣處理中逐漸將該類問題解決。其次，廢渣處理技術(shù)應(yīng)用水平相對(duì)較低，廢渣處理中的技術(shù)操作，極易有技術(shù)偏差或漏洞情況，在廢渣未能充分處理情況下，可能造成不合理排放與污染問題產(chǎn)生。對(duì)此，要求在技術(shù)應(yīng)用方面不斷優(yōu)化，強(qiáng)化相關(guān)人員專業(yè)素養(yǎng)，以此使廢渣處理效果提升。最后，注意環(huán)境污染問題控制。如廢渣處理中有隨意排放情況，引起環(huán)境污染、水污染等問題，要求對(duì)無用廢渣做好處理工作，降低所帶來的環(huán)境污染影響。

5 結(jié)論

有色金屬冶煉廢渣的回收再利用是循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要體現(xiàn)。實(shí)際進(jìn)行有色金屬冶煉廢渣回收利用中，應(yīng)正確認(rèn)識(shí)有色金屬冶煉廢渣處理現(xiàn)狀，明確有色金屬冶煉廢渣處理相關(guān)技術(shù)方法，包括濕法冶煉、火法冶煉等，充分將廢渣在各領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)勢發(fā)揮出來。考慮到有色金屬冶煉廢渣回收再利用中，存在的問題較多，要求采取相應(yīng)的解決措施，以此使回收再利用效率提高。