關于礦渣廢棄物中貴金屬提取技術的探討

柏述文

（山東黃金冶煉有限公司，山東 煙臺 261400）

貴金屬自身具備較高的熱量和電能引導性能，其自身結(jié)構(gòu)具有較高的溫度穩(wěn)定性、抗化學腐蝕性、抗氧化性以及較低膨脹系數(shù)等相關優(yōu)勢和特點，所以在高精尖技術生產(chǎn)中，具有不可或缺實際作用。而采礦、冶煉中，含有大量的貴金屬物質(zhì)，所以需要使用環(huán)保、科學的提煉技術進行二次處理，保證其資源的使用效率，尤其是在現(xiàn)階段我國礦產(chǎn)資源逐漸下降的大環(huán)境下，針對其廢物的提出技術研究具有重要的現(xiàn)實意義和實際作用[1]。

1 礦渣廢棄物貴金屬種類

隨著我國礦產(chǎn)的開采和技術的不斷提升和發(fā)展，在礦渣廢棄物內(nèi)部成分結(jié)構(gòu)中，其貴金屬種類相對比較復雜。

1.1 金

金物質(zhì)金屬的基礎性能相對穩(wěn)定，自身具備較高的抗化學腐蝕性和穩(wěn)定性，并且自身化學基礎性質(zhì)相對比較穩(wěn)定，是所有貴金屬中惰性相對較高的金屬物質(zhì)，由于其物質(zhì)特點比較柔軟，極易加工，所以金物質(zhì)常用于工業(yè)生產(chǎn)中小電流電路板，或者低電壓的電子元件，比如：電子設備中的觸頭設備、插座設備、焊料零部件、繼電器設備以及印刷線路板設備等。

1.2 銀

銀物質(zhì)屬于電力引導性質(zhì)較強的金屬，自身具備強大的抗氧化能力和抗蒸汽水分能力，同時銀金屬物質(zhì)也同樣極易加工，所以一般銀物質(zhì)主要使用在工業(yè)零部件的開關、銀質(zhì)繼電器、抗氧化電池以及膠片等相關物質(zhì)和零部件。

1.3 鉑

鉑金屬物質(zhì)自身具備較高的抗氧化性質(zhì)、抗腐蝕性質(zhì)以及催化物質(zhì)表面活動等相關性質(zhì)所以其金屬物質(zhì)被廣泛在各個工業(yè)生產(chǎn)和加工行業(yè)中，加上其金屬物質(zhì)，十分耐磨損，與電源連接后內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定，并且自身物質(zhì)使用壽命相對較長，所以一般使用在電偶、或者電阻結(jié)構(gòu)中。

1.4 鈀

由于鈀金屬物質(zhì)自身的結(jié)構(gòu)密度相對較小，并且其化學特性十分穩(wěn)定，僅次于鉑金屬物質(zhì)，但是在實際投入使用時，其經(jīng)濟成本相對較低，并且在實際應用過程中，具有較高的抗硫化特性、抗腐蝕特性以及抗磨性，所以是目前我國可以直接代替鉑金屬的金屬物質(zhì)，通常被使用在電力接觸材質(zhì)和電阻材質(zhì)方面上。

1.5 釕

釕金屬物質(zhì)在日常工業(yè)生產(chǎn)過程中，作為鉑金和鈀金的高校硬化金屬，自身具備較高的化學穩(wěn)定特點、熱量穩(wěn)定性以及高度耐濕特點，并且自身電阻數(shù)值精準程度相對較寬，其電阻溫度系數(shù)相對較小，并且其環(huán)境噪音較低，可以有效與銀金屬物質(zhì)進行有效兼容，因此主要使用在工業(yè)生產(chǎn)的工業(yè)厚膜電阻零部件[2]。

2 金屬提取技術必要性

2.1 金屬資源性

礦渣廢棄物在實際開采過程中，會涉及到大量的金屬物質(zhì)和煤炭資源，雖然在煤炭內(nèi)部結(jié)構(gòu)中所產(chǎn)生總量相對較少，但是其自身金屬再利用的實際價值相對較大，是我國金屬提取再利用的核心經(jīng)濟利益出發(fā)點。而礦渣廢棄物內(nèi)部所蘊含的金物質(zhì)、銀物質(zhì)、鉑物質(zhì)以及鈀物質(zhì)等貴金屬隨著我國開采技術不斷提升而提高，加上國際貴金屬價格逐漸呈現(xiàn)出上升趨勢，導致礦渣廢棄物的經(jīng)濟回收價值也不斷提高。現(xiàn)階段我國1 噸礦渣廢棄物的貴金屬價值大約在20 萬左右，雖然在煤炭內(nèi)部結(jié)構(gòu)中所纏身過的貴金屬總體含量相對較低，但是其金屬的經(jīng)濟性卻相對較高。

2.2 金屬危害性

在煤炭廢棄物中，經(jīng)過開采和提煉后，會產(chǎn)生大量的鉛物質(zhì)、鉻物質(zhì)等，如果不能即使進行技術處理，人體吸收或者經(jīng)過呼吸道，會對人體產(chǎn)生一定程度的危害。并且在煤炭廢棄物中，由于金屬或者有害物質(zhì)不能依靠自身簡單的分解只能通過技術手段進行轉(zhuǎn)移或者轉(zhuǎn)化其存在模式，如果不能即使進行處理，會產(chǎn)生環(huán)境污染或者危害[3]。

3 礦渣廢棄物中貴金屬提取技術探索

3.1 金屬提取技術原理

礦渣廢棄物技術原理主要致使礦渣廢棄物內(nèi)部的金屬物質(zhì)以及非金屬物質(zhì)進行有效分離，其中包含技術拆分、破碎以及篩選等相關流程。通過進行技術拆分有效去除礦渣廢棄物內(nèi)部的有害物質(zhì)，最終進行集中化技術處理。而高密度的技術粉碎是貴金屬以及非金屬物質(zhì)的有效分離關鍵環(huán)節(jié)，經(jīng)過技術人員不斷進行技術研究最終發(fā)現(xiàn)，當?shù)V渣廢棄物整體粉碎顆粒直徑達到0.6mm 時，金屬物質(zhì)金本上可以實現(xiàn)100%的物質(zhì)分離，而現(xiàn)階段使用較多的粉碎技術和系統(tǒng)主要包含高速沖擊破碎模式、高壓擠壓破碎模式以及剪切破碎模式等。

而貴金屬分選環(huán)節(jié)則需要根據(jù)礦渣廢棄物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整體密度、基礎導電特性、磁性以及基礎表面特點等存在的差異性，使用自身重力分選模式、磁力分選模式、靜電分選模式、渦流分選模式以及漂浮分選模式等相關系統(tǒng)和科學技術，致使礦渣廢棄物自身的高價值成分進行集合，從根本上降低后續(xù)技術處理的整體難度。為了更加高校、科學的分離貴金屬物質(zhì)，一般會使用破碎技術以及分選技術相互結(jié)合模式。比如：德國某公司已經(jīng)相繼開發(fā)出四階段的破碎技術，致使礦渣廢棄物經(jīng)過粉碎技術、冷凍技術、再次粉碎技術、分選技術以及靜電區(qū)分技術等。其中礦渣廢棄物經(jīng)過預先粉碎后，致使其達到一定細致程度后，經(jīng)過高壓液氮進行全面冷凍后再次進行粉碎、分選，最終使用靜電進行最終篩選，從而得到貴金屬物質(zhì)。而此種系統(tǒng)模式在初次粉碎后，使用液氮進行全面冷凍，更加有利于結(jié)構(gòu)的再次粉碎，加上液氮自身物理和化學特性，可以有效防止非金屬的氧化，最大限度避免有害物質(zhì)的產(chǎn)生，乎此之外，該公司還研發(fā)出其設備的搭配裝置，將已經(jīng)有效分理出的金屬顆粒進行有效回收[4]。

3.2 金屬提取技術流程

由于煤炭廢棄物內(nèi)部接受的金屬組合相對比較復雜，所以需要使用貴金屬提取技術進行有效處理。

3.2.1 火焰冶金技術

火焰冶金技術是現(xiàn)階段我國礦渣廢棄物中貴金屬提取技術中，比較常見的貴金屬冶金技術之一，通常包含焙燒模式、煉吹煉模式、火法精煉模式、電解精煉模式以及化學精煉模式等相關方式。但是由于火焰冶金模式在重金屬回收過程中，需要通過高溫燃燒模式，所以會產(chǎn)生大量的有害氣體，導致貴金屬提取過程中的污染問題嚴重。

3.2.2 水分冶金技術

水分冶金技術的基礎原理則是將已經(jīng)粉碎后的煤炭廢棄物顆粒完全放置水資源溶液內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，并且通過化學方式或者物理方式有效完成化學冶金的整體流程。比如：王水模式、氰化模式、溶劑萃取模式以及氨-硫代硫酸鹽模式等。其中使用王水模式進行冶金過程中，首先需要將已經(jīng)粉碎后的煤炭廢棄物使用王水法進行初步篩選，隨后使用氰化物物質(zhì)進行進一步技術處理，而氰化法可以更加直觀有效的將原材料中的特殊金屬進行過濾，其中黃金提取機率相對較高，可以達到90%以上，并且其經(jīng)濟支出成本相對較低，設備和操作方式比較簡單，有效。但是在礦渣廢棄物中貴金屬提取技術中，王水以及氰化法相結(jié)合在實際應用中整體流程比較復雜，并且化學藥劑的整體消耗總量較大，并且一旦分理出后，后期的貴金屬處理技術要求層次較高，同時在操作過程中，其物質(zhì)對于環(huán)境污染和破壞十分嚴重。所以需要技術人員進行合理化技術完善，才能從根本上滿足國家對其環(huán)境保護的實際要求。

隨著我國科學技術不斷提升，現(xiàn)階段項目研究重點主要集中在化學萃取藥劑的選擇和萃取基礎環(huán)境的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。目前我國常用萃取藥劑抱恨：陰離子交換萃取藥劑、中性含磷萃取藥劑、中性含硫萃取藥劑、中性含氧萃取藥劑等。而在貴金屬提出過程中，使用包含三異辛胺物質(zhì)的陰離子作為整體萃取體系的交換，可以有效從礦渣廢棄物中成功提取金屬銅，并且從中得到濃度為99%的硫酸銅物體。而使用磷酸三丁酯物質(zhì)可以在氰化液體環(huán)境中有效萃取中金物質(zhì)。而硫醚物質(zhì)可以有效提取鉑金屬物質(zhì)。由于使用化學水資源萃取技術，雖然物質(zhì)組合模式相對比較復雜，但是在實際操作后，藥劑總體使用總量相對較大，需要搭配全新的萃取技術，有效解決此問題。

3.2.3 生物冶金技術

生物冶金技術主要指的是利用生物有效提取礦渣廢棄物中的貴金屬物質(zhì)的綜合技術。此項技術在20 世界已經(jīng)開始引起研究學者的關注和重視，但是真正投入應用技術相對較少。但是近幾年我國全面開展和貫徹環(huán)保政策和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，因此生物冶金技術逐漸受到了全面應用和重視[5]。其中生物冶金提取技術主要分為兩種，其一為生物浸出提取技術，其二為生物吸附提取技術。其中生物冶金技術一般提出貴金屬需要通過拆分、粉碎、生物浸出、金屬處理等相關環(huán)節(jié)，并且以此作為基礎，進一步驗證了生物冶金技術在實際操作過程中的可行性和穩(wěn)定性。

生物冶金技術現(xiàn)階段被作為具有環(huán)保、高經(jīng)濟價值的最潛力冶金模式之一，與傳統(tǒng)冶金模式相比較，生物冶金技術自身的吸附功能實際操作十分簡單、經(jīng)濟費用較低、功能操作簡單、有害物質(zhì)排放總量較少、綠色環(huán)保等相關優(yōu)勢。同時使用生物進行金屬冶金，可以有效利用其自身的環(huán)保技術，取代傳統(tǒng)的火焰冶金技術，成為現(xiàn)階段冶金技術的主要應用手段。然而在實際操作和系統(tǒng)運行過程中，生物冶金技術需要生物長時間浸泡在專業(yè)溶液中，對于基礎金屬含量較高的礦渣廢棄物冶金效果并不明顯，所以目前需要技術人員對其進行完善和優(yōu)化。而且生物在實際吸附過程中，需要尋找自身吸附能力較強的細菌或者活性物質(zhì)，所以此項技術仍然要不全完善。

3.2.4 真空蒸餾冶金技術

在礦渣廢棄物中貴金屬提取技術中，真空蒸餾液技術主要依靠專業(yè)技術，煤炭中含有的多重金屬在真空空間內(nèi)進行分別處理，經(jīng)過蒸發(fā)和冷凝后，最終形成分離的回收貴金屬。在整體物質(zhì)分離過程中需要在專業(yè)的真空環(huán)境和裝置中開展，所以真空爐需要包含原材料加工設備、連續(xù)進料裝置、原材料冷凝收集裝置等，當貴金屬在真空涉筆中經(jīng)過連續(xù)加熱，進而不斷蒸發(fā)后，技術人員將使用所方位的冷凝設備進行持續(xù)冷卻，進而有效實現(xiàn)貴金屬的提煉，得到金物質(zhì)、銀物質(zhì)、鉑物質(zhì)等貴金屬，使用此種模式進行冶金和提煉，所得到的貴金屬純度相對較高，并且在整體回收過程中不會產(chǎn)生二次環(huán)境污染，同時在提純時，同樣不會產(chǎn)生廢氣或者廢水等優(yōu)勢。

4 結(jié)束語

由此可見，礦渣廢棄物中貴金屬提取技術在實際操作和應用中，可以有效創(chuàng)造經(jīng)濟收益，尤其是針對其廢物進行再利用，可以有效完成和實現(xiàn)綠色、環(huán)保可持續(xù)發(fā)戰(zhàn)略，對適應低碳經(jīng)濟的社會發(fā)展具有十分重要的作用和現(xiàn)實含義。但是目前我國貴金屬提取技術仍然需要進行進一步技術處理，并且以此作為基礎，將其技術有效提升和優(yōu)化，在根本上確定其研究重點。