共建清潔美麗世界之工業固體廢物處理處置篇

邵朱強，劉力奇，廖誠

（1.中國有色金屬工業協會，北京 100814；2.北京高能時代環境技術股份有限公司，北京 100095）

1 我國一般工業固體廢物處理處置行業發展現狀

1.1 一般工業固體廢物概念

有色金屬工業固體廢物是指有色金屬在采礦、選礦、冶煉和加工等生產工程中，以及在環境保護設施中排出的固體或泥漿狀廢棄物，主要包括尾礦（包括赤泥）、冶煉渣、爐渣等。

1.2 總體狀況

1.2.1 一般工業固體廢物產生情況

2019 年，196 個大中城市一般工業固體廢物產生量為13.8 億t，綜合利用量為8.5 億t，處置量為3.1 億t，儲存量為3.6 億t，傾倒丟棄量為4.2 萬t。一般工業固體廢物綜合利用量占利用處置及儲存總量的55.9%，綜合利用仍然是處理一般工業固體廢物的主要途徑，部分城市對歷史堆存的一般工業固體廢物進行了有效的利用和處置。

以有色金屬行業工業固體廢物為例，我國有色金屬礦產金屬品位低，每生產一噸有色金屬要產出幾百噸乃至上千噸固體廢物，目前主要采用堆場和尾礦庫的方式進行堆存處置。據統計，2019 年有色金屬行業產生一般固體廢物4.8 億t（包括尾礦、赤泥、冶煉渣、爐渣、脫硫石膏、中和渣等），占全國工業一般固體廢物產生量的15%左右。

1.2.2 一般工業固體廢物處理處置行業的總體狀況

冶金礦渣及礦山廢石等無害又極具堅硬度的工業固體廢物可制作用于鋪路所用的碎石及混凝土的骨料，在有效節約資源的同時，還能提升其強度；一些具有水硬性的工業固體廢物能夠成為水泥生產的原材料；電石渣、赤泥與煤粉灰等可以作為建筑用磚的生產材料；很多工業固體廢物可作為鑄石與微晶玻璃的原材料；礦棉生產過程中可使用工業固體廢物中的高爐礦渣與煤粉灰等。回收工業固體廢物中的可利用原料可以替換某些產品的原材料，也可根據這些原料進行新產品的研發等，這些方式都能提升工業固體廢物的綜合利用水平。很多工業固體廢物中含有較多的鈣、硅、磷及其他可用的元素等，將這些應用在改良土壤與生產化肥中，不但可以滿足農作物生長所需，還能改善土壤環境，促進農作物的增產。在制作硅鈣化肥時可用到赤泥、鋼渣、爐渣等，而鉻渣不但可用于鈣鎂磷化肥的制作，還可在一定程度上節約化肥的生產成本。以煤矸石為例，合適的煤矸石經過粉磨、制漿、分級后進入回轉窯進行高溫煅燒，可使煤矸石晶體結構發生變化，最后變成白色的煅燒高嶺土。煅燒高嶺土再經過超細磨粉機深加工，會變成超細高嶺土粉體，可作為填充劑和延展劑應用于眾多工業領域。

1.3 行業發展現狀

1.3.1 采礦工業固體廢物

3) 控制段表示數據的字節數，在通用板卡向分油機板卡的數據發送中，LED狀態指示的數據以及LCD顯示數據是包含在一個數據報文中的，其中液晶顯示為20個字符用ASCII碼表示，每個字符占用一個字節，另加顯示的第幾行占用一個字節，10只LED狀態指示占用一個字節，因此控制段此時為22個字節。

露天開采時需剝離掉礦體上方所覆蓋的各種土石；地下開采時需開掘各種井巷工程，從而產生大量廢石。我國大多數有色金屬礦產資源中貧礦較多，品位低，由于目前的生產技術水平不高等原因，單位產品的固體廢棄物產生量大。一般大中型露天礦山年剝離量在數百萬噸，地下坑采每年也要產生數十萬噸以上的廢石。采礦固體廢物一般堆放在排土場內，基本未利用，以堆存為主。

1.3.2 選礦工業固體廢物

我國大多數有色金屬礦產資源的品位較低。在選礦作業中每選出1t 精礦，平均要產出幾十噸或上百甚至幾千噸的尾礦。正規礦山的尾礦多采用尾礦庫存放的方式處理，但隨著礦山規模的擴大和開采歷史的延長，土地占用面積不斷擴大，尾礦庫修筑和管理費用不斷增加。中小型非正規礦山尾礦設施簡陋，或根本就不建尾礦庫。因輸送管道泄漏或直接外排等事故造成地表水污染、尾礦揚塵使土地沙化造成農田減產等事件時有發生，給生態環境帶來了嚴重污染。

目前井下充填技術是最便捷的尾礦利用技術。尾礦開發利用最常見的形式還是將其回填井下，此方法尾礦利用量大，對減少尾礦堆存污染和優化礦山環境都有明顯的積極意義。充填采礦法依據充填動力可分為人力充填、風力充填、水力充填等。其中水力充填應用最為廣泛。充填技術經歷了分級尾砂和碎石水力充填、尾砂膠結充填、高濃度全尾砂膠結充填和膏體充填、廢石膠結充填的發展過程。

1.3.3 冶煉工業固體廢物

（1）赤泥

我國2019 年的氧化鋁產量為8500 萬t，由此產生的赤泥量約1.2 億t，累積儲存量在5 億t 以上，帶來了環境惡化、地質災害、資源浪費等諸多問題。我國在赤泥綜合利用方面開展了多年的研究工作，包括赤泥中有價元素回收、建材生產、功能材料制備等。在技術的產業化應用方面也做了很多工作，赤泥的規模化應用處于世界領先地位。近年來赤泥在選鐵、制備路面基層材料、燒結法筑壩等方面均實現了一定規模的應用。但赤泥含有鈉、鋁、硅、鐵、鈦等多個組分，堿性強、成分冗雜，而且成分均質化、低值化，其資源化綜合利用仍是一個世界性難題。

（2）銅熔煉渣選礦尾礦

2019 年我國礦產銅產量達到980 萬t，銅熔煉渣選礦產生量約為3400 萬t。銅渣主要成分是鐵硅酸鹽、磁性氧化鐵、鐵橄欖石、磁鐵礦及一些脈石組成的無定形玻璃體，銅主要以冰銅狀態呈細小的珠滴形態不連續分布在鐵橄欖石和玻璃間。目前銅冶煉渣主要的處理方法是選礦貧化和火法貧化。選礦貧化主要有浮選貧化和磁選貧化，火法貧化主要有反射爐貧化、轉爐貧化、電爐貧化和渣桶貧化，通過以上處理，可從銅冶煉渣中提取有價元素，剩余的渣作為水泥等建筑材料，銅冶煉渣基本得到利用。

（3）鋼鐵冶金渣

2018 年，在供給側改革持續推進、去產能、嚴防已化解過剩產能復產、取暖季限產不搞“一刀切”等一系列因素影響下，國內鋼鐵市場呈現震蕩運行格局。總體來看，2018 年全國約產生鋼渣13 923.9 萬t，主要采用鋼渣安定化處理技術、熔融鋼渣熱燜處理及金屬回收技術、鋼渣梯級開發建材資源化技術、鋼渣法煙氣脫硫技術等，實現鋼渣資源綜合利用；產生鐵合金渣6246.8 萬t，主要采用冶金渣熔融還原鐵及同步制備無機材料技術，在一套熔煉系統中熔融還原生鐵并同步生產無機材料，既保證了對熔渣原料的全組分利用，也保證了金屬鐵的還原利用，實現了同步量產；產生含鐵塵泥8496.6 萬t，主要采用熔融爐處理鋼鐵廠固體廢料，利用鋼鐵廠生產的各類塵、泥、渣、鐵皮等作為主要原材料，采用高溫火法工藝處理含鉛、鋅塵泥，同時配套建設次氧化鋅粉濕法產出硫酸鋅，提取高純度銦、銀、鉍等。2019 年我國含鐵塵泥產生量約為1 億t，如對其有價組分進行充分綜合利用，可提取生鐵3000 萬t、金原料60 萬t、銀原料1.2 萬t、鋅原料12 萬t，生產硫酸鋅124 萬t、氯化鉀40 萬t、氯化鈉10 萬t、硅酸鹽渣2500 萬t，新增產值近千億元。

1.3.4 粉煤灰

粉煤灰是指從燃煤產生的煙氣中收集下來的細微固體顆粒物，主要來自電力、熱力行業，以及其他使用燃煤設施的行業，電力行業產生的粉煤灰約占粉煤灰總產生量的73%。我國“富煤、缺油、少氣”的資源稟賦導致煤電長期以來一直占據電源結構的核心地位，2011—2018 年燃煤電廠粉煤灰產生量保持在5.6 億t 左右。我國粉煤灰綜合利用經歷了以儲為主、儲用結合、以用為主三個發展階段，目前成熟技術已有100 余項。據統計，2018 年我國粉煤灰綜合利用量約4.77 億t，綜合利用率為75.96%。

1.3.5 脫硫石膏

脫硫石膏主要來自電力、熱力行業，其余來自黑色金屬冶煉和壓延加工業、有色金屬冶煉和壓延加工業、化學原料和化學品制造業，其中電力、熱力行業產生的脫硫石膏占脫硫石膏總產生量的80%。近年來，我國加大了對工業副產石膏的綜合利用力度，利用途徑不斷拓寬、規模不斷擴大、技術水平不斷提高。在水泥行業中脫硫石膏可以作為水泥緩凝劑來調節和控制水泥的凝結時間。脫硫石膏中的硫酸鈣和一些雜質是天然的礦化劑，與復合礦化劑螢石共同使用，可以節省能耗，提高水泥的產量和質量。此外，脫硫石膏還被用于生產低堿度水泥，該水泥有堿度低、硬化快、成本低等特點，已被應用于生產玻璃纖維。

由于脫硫石膏中含有雜質，水分含量較高，黏性強，容易黏附在生產設備上造成堵塞。因此，要實現脫硫石膏在水泥行業中的廣泛應用還需要研發利用脫硫石膏生產水泥緩凝劑的新設備、新技術和新工藝。脫硫石膏還可用于制備硫酸聯產水泥，該方法利用了鈣硫資源，而且沒有副產物。但由于脫硫石膏成分不穩定，該方法的工藝條件難以得到穩定控制，工程項目投資大，生產設備效率低，推廣應用受到限制。

此外，脫硫石膏還可用于制取鉀肥、制取硫元素、生產硫化鈣、制備石膏晶須等。

2 我國一般工業固體廢物處理處置行業發展展望

2.1 礦山工業固體廢物

礦山工業固體廢物綜合利用是一項多學科、多層次、多因素的系統工程，也是一個帶有戰略性的大課題，是保護有限的礦產資源、促進經濟發展、保護生態環境的一種有效手段。

隨著生態環境部門對建筑用沙的管控逐漸嚴格，在化學成分、區域位置等方面符合條件的尾礦資源將越來越多地用于彌補建筑市場對沙石料的需求。

今后我國的礦山工業固體廢物綜合利用的主要發展方向為：（1）采用更先進的選礦技術從廢物中回收更多的有用礦物，最大限度提高有用礦物的回收率；（2）發展礦物材料及其深加工產品，將各種礦山工業固體廢物作為原料研制出各種礦物材料及其他高新材料，并對新材料進行深加工以滿足不同領域的需要，從而逐步實現礦山的清潔生產。

2.2 冶煉工業固體廢物

冶煉過程中產生的固體廢物主要是銅冶煉產生的熔煉渣，熔煉渣主要含有銅、鐵等有價元素，主要利用工藝過程是，熔煉爐和轉爐爐渣經過冷卻、水淬，由露天儲礦場進入受料斗，在一次開路和閉路破碎后把物料送到粉礦倉。物料進行濕磨后，經分級機溢流送到一段浮選機，選磨礦機和旋流器形成閉路。經旋流器溢流經攪拌槽后送到粗選機，粗選機浮礦（泡沫）在精選機中進行二次精選，成為銅精礦。

掃選機的浮選及粗選機的沉礦合并為中礦，在磨礦機與旋流器的閉路中進行磨礦后，送到中礦浮選機，浮礦再送到中礦精選機經三次精選后，成為中礦銅精礦。一段銅精礦、精選銅精礦、中礦精選銅精礦三者合并成為最終銅精礦。選礦尾礦送至水泥生產企業生產水泥。

鉛鋅冶煉渣主要是鉛冶煉過程中經熔煉爐、煙化爐產生的水淬渣，以及鋅浸出渣經揮發窯產生的水淬渣，一般送水泥廠或建材企業加以利用。