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任公司，河南 洛陽 471000)

0 引言

冶煉廠生產的固體廢料，主要包含生產以及加工過程中，無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，而且種類較為復雜，處理方式非常困難。對于冶煉廠固體廢棄物的資源化利用研究，已經具有非常重要的意義。

1 冶煉廠固體廢棄物分析

冶煉廠生產加工過程中，會產生大量的廢渣，廢渣中含有大量的危險廢物，需要冶煉廠采用科學合理的措施處理這些危險廢物。危險廢物主要是指具有一種或者多種危險特性的固體廢棄物或者液體廢棄物，其中危險特性主要是指腐蝕性、反應性、感染性、毒性以及易燃性等性質。在2016年重新修訂的《國家危險廢物名錄》中，規定了479 種危險廢物。相關數據統計顯示，我國2016年產生的危險廢物高達5347.3 萬噸，得到處置的危險廢物為1605.8 萬噸；進行綜合利用的危險廢物為2823.7 萬噸，但是仍舊有1158.26 萬噸的危險廢物被貯存。

我國危險廢物的處置量和發達國家存在較大的差距，能夠處理超過25 種危險廢物的企業僅占全國總量的1%，我國企業的危險廢物處置規模普遍較小。因此，我國企業需要提高對危險廢物處置的重視，結合危險廢物的特征，有針對性地進行危險廢物的資源化利用，提高我國危險廢物的處置水平。

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

冶煉廠冶煉原礦來自于礦山生產，除去符合冶煉標準的礦石，也能剩下大量的冶煉廢礦，一旦處理不當將會對生態環境造成非常嚴重的破壞。

第一，價值金屬回收，冶煉廢礦之所以成為廢礦，主要是由于廢礦內需求金屬含量并不高，而且回收難度較大、成本較高，在常規的金屬冶煉工藝中無法進行有效提取。但是廢礦內含有包括金、銀、銅、鐵等有價金屬，如果能夠通過先進的金屬提取工藝，便能夠有效提升廢礦的資源回收利用的效率。以某鋼礦業提出尾礦回收技術為例，該礦業企業提出“預富集-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磁富集、懸浮磁化焙燒等方式，提升其磁性，從而使其成為強磁性鐵礦物，然后通過細磨磁選的方式，從而提升礦物的資源利用效率。該企業通過這一技術，能夠將每年生產的2850 萬噸尾礦中回收260 萬噸左右的65%精鐵礦。此外，原本含鐵礦物品位降至10%左右時，便成為固體廢棄物，而使用該技術，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。該實驗室通過將釩尾礦與鹽酸或者硝酸恒溫攪拌，溶解成為尾礦溶液，并與氣凝膠進行浸漬趕酸成為溶膠，然后通過老化、焙燒等流程，最終形成氣凝膠催化劑，該催化劑能夠對甲醇、乙醇反應生成異丁醛等烴類衍生物，經過實驗室研究發現，通過浸漬法制備的氣凝膠-釩尾礦催化劑具有良好的耐熱性，并且能夠對甲醇、乙醇反應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勢，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免燒磚、蒸壓磚、鋪路磚、墻體砌塊、飾面磚等，根據生產完成的磚塊參數檢測發現，以尾礦為原料生產的磚塊具有良好的強度，而且所有參數均達到國家磚生產標準。通過這種方式，不僅降低了磚塊生產的成本，還能夠有效提升尾礦的利用率，從而避免尾礦造成環境污染的情況出現。

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程中，由礦石中的脈石、灰分以及溶劑等非揮發組成的固體廢物，其中主要包含鈣、硅、鎂等氧化物以及少量的硫化物。西方發達國家能夠充分利用高爐渣，其主要通過水淬工藝，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。

將高爐廢渣經過適量水急速冷卻能夠形成一種質量好、強度高的膨脹礦渣，這種膨脹礦渣能夠用作為輕骨料結構用于混凝土澆筑中，由于膨脹礦渣體積較大、質量較輕，而且具有良好的防護隔熱特點，在輕質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欄結構，還能夠有效應用于建筑的承重結構。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用量較少而價值較高的高爐渣產品，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

鋼渣為煉鋼過程中產生的副產品，其主要由生鐵中硅、錳、磷在冶煉過程中產生的各種氧化物與溶劑反應生成的鹽類化合物組成。鋼渣包含成分較多也具備一定的環境破壞能力。我國對鋼渣燒結溶劑制作方面具有較為成熟的經驗，這也是鋼渣綜合利用的主要體現。鋼渣制作燒結溶劑的原理在于：鋼渣內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溶劑過程中，能夠充分代替石灰石，此外，鋼渣中鐵與氧化鐵在發生氧化反應過程中能夠產生一定的熱量，節約燒結燃燒的原料成本。因此，通過這種方式不僅能夠有效減少石灰石的使用，降低企業成本，還能夠有效提升燒結礦的強度，從而改善燒結礦的質量[3]。

2.2.3 氫化尾渣的資源化利用

冶煉廠在提金過程中會生成大量的氫化尾渣，大都通過堆填的方式進行處理，不僅會占用耕地，還會對堆放地點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，實現氫化尾渣的資源化利用。具體而言，主要包括以下幾個方面：

制造納米級鐵紅顏料，技術人員可以使用硝酸作為氧化劑，對氫化尾渣進行氧化處理，生成硫酸鐵以及氮氧化物；然后進行鐵屑還原反應，使用鐵屑進行硫酸鐵的還原，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，通過空氣氧化之后，得到鐵紅晶種，對溶液進行加熱，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，經過過濾、洗滌、干燥等流程之后，即可得到納米級鐵紅顏料。

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以及碳酸鹽類等多種非金屬礦物，這些礦物能夠作為原材料用于建筑行業，進行水泥以及混凝土的生產，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，能夠將其當做鐵粉進行水泥的生產；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行混合，進行礦渣水泥的生產。

水泥行業是我國耗能相對較高的行業，而且會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實現氫化尾渣的資源化利用，還能夠實現水泥行業的可持續發展，緩解環境壓力，降低水泥制作的能耗及污染。與此同時，使用氫化尾渣制作的高貝利特水泥熟料，具有強度高，性能好的優勢，可以促進我國建筑材料的可持續發展。

3 結語

綜上所述，我國冶煉廠固體廢棄物的處理逐漸向成熟方向發展，隨著廢棄物價值不斷挖掘以及開發，不僅能夠有效降低廢棄物的處理程度，還能夠通過資源化利用，從而節省企業廢棄物的成本，提升企業的生產效率。此外，廢物利用的原因也符合我國堅持的可持續發展道路，因而我國應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題解決的情況下，提升冶煉廠的經濟效益。