有色金属资源循环研究应用进展

发表时间:2020/7/22   来源:《科学与技术》2020年7期   作者: 尹德胜 王亚军
[导读] 资源循环是维持整个生态平衡的重要法则之一。
        摘要:资源循环是维持整个生态平衡的重要法则之一。如果这一平衡遭到破坏并长期不加以恢复,其结果是人类社会本身难以持续。资源循环是建立循环经济的核心。资源循环利用是中国有色金属工业可持续发展的根本保证,所以有色金属材料的再生资源利用技术应用是毋庸置疑的。有色金属材料的再生资源利用技术可以让材料的使用近乎合理。
        关键词:有色金属材料;再生资源;循环利用
        有色金属资源是国家发展建设的重要物质基础,广泛应用于建筑、工业、农业、军工等各行各业,是一种关键的战略资源。经济的迅速发展对资源提出了更大的要求,如何充分利用有色金属矿产资源,实现有色金属资源开发循环经济的发展显得尤为重要。循环经济是将资源节约和循环利用最大化,实现可持续发展和人与环境和谐相处的经济发展模式,强调资源开发利用中的低开采、低排放和高利用。有色金属资源开发的循环经济发展是我国有色金属资源得以充分开发利用的必由之路,对于保证有色金属资源供给、带动经济社会发展、保护环境等具有重要意义。
        一、有色金属资源循环的意义
        有色金属资源循环利用对象包括各种含有色金属的二次资源,如电子废弃物“城市矿产”、冶金废渣、废催化剂等,因其产生量大、金属含量高,具有重要的回收利用价值。有色金属资源循环的意义主要如下。
        1、弥补原生矿产资源不足。我国经济发展迅速,长期以来依靠粗放型经济增长方式,对资源需求量较大,然而资源紧缺制约了我国国民经济的发展。在矿物资源越来越少的同时,社会积存的各种金属废品、边角料和含有色金属的各种溶液、残渣等有色金属二次资源却越来越多。这些资源金属含量通常比原矿高,对这些资源进行回收利用,能够节约大量的原生矿产,减少对自然资源的消耗。目前,发达国家资源循环利用率达70%以上,我国仅为30%,差距明显。如果能很好地利用这部分二次资源,就可能取代大部分原生矿石,这是解决原生资源短缺的有效途径。
        2、减少环境污染。传统有色金属工业属于高污染行业,其排放污染物总量呈逐年上升的趋势,对生态环境造成了严重破坏。有色金属资源循环过程应用生态学的规律,把生产链条组成一个“资源?产品?再资源”的反馈式流程,从而把经济活动对自然环境的影响降低到尽可能小的程度,从源头上控制污染[25]。目前,有色金属工业产生的三废大部分来源于矿石本身,如果我国有效提高有色金属资源循环比例,冶炼加工过程废水、废气和废渣将大大减少,硫、砷、氟、汞、镉、铅等有毒元素的排放量也将明显下降,有色金属工业对环境造成的污染将从根本上得以改善。有色金属资源循环倡导减量化、资源化和无害化,强调过程清洁环保,有效控制污染源排放,有利于实现资源与环境的协调发展,在满足社会经济发展需求的同时,减少了对环境的危害。
        二、有色金属材料的再生利用方法
        金属材料是社会生产过程中不可缺少的重要一项,它的使用情况对于整个社会的发展有着深远的影响,有色金属具体包括以下:钢铁材料、有色金属材料还有金属基复合材料等。它们的使用影响着社会资源的可持续使用,人类社会的可持续发展。只有合理开采利用这些金属材料资源,才能不断地满足人类的生产生活需求,同时不过度破坏环境。
        1、有色金属材料废弃物原点利用法,原点利用法是有色金属材料废弃物在其生命周期内,根据废弃前用途,可以被用来继续完成同样预定用途一定次数的重复使用过程,也就是以它的原来形式不需要再加工就能再使用一次以上,这是最优先的有色金属材料再循环方法,循环利用过程中材料质量下降小、节省能源、价格成本低、物质流流程短。
        2、循环再生法,它是有色金属材料产品失去设计使用功能,不能再使用的材料的循环再生方法。与有色金属材料再使用方式相比,循环再生价格和能源消耗提高,再生有色金属材料质量比新材料下降,所以材料回收、分离需要一定的技术。


        3、化学再循环法,它是有色金属材料废弃物采用化学再循环方式,经过化学分解来回收原料。同有色金属材料再循环方式比较,该回收法受技术可能性的限制,循环再生过程中价格和能源消耗均提高。
        三、常用金属材料的循环再生利用技术
        废有色金属的再生产品基本是在降级使用,因此设计与生产易于回收、拆卸,可以循环再生的有色金属材料技术非常重要。
        1、废铜的回收利用,废铜的来源有铜加工厂和铜使用单位在生产中产生的废铜料,这种废铜成分稳定;社会回收的废铜含铜量差异很大;废电线、电缆等铜废料越来越多。洁净、含铜量高的废铜可以直接重熔或用作电解铜的补充原料。废电线、电缆需要预处理,去除绝缘物,压块和粉碎。含量低的废铜先用鼓风炉生产出粗铜,再送入转炉,再浇铸成阳极板电解精制。
        2、废铝的回收利用,再生铝的能耗是生产原铝能耗的 3%,废铝回收利用的意义是节能显著,经济效益高。我国循环再生铝与生产原铝相比,可节约投资,降低生产费用,可避免原铝生产的三废污染,容易回收利用。废铝来源主要汽车,随着汽车数量的增加将成为废铝的重要来源,还有建筑、包装和日杂用品中的废铝。全铝易拉罐可回收再生铝量较大,典型的回收工艺为清洗 - 除漆 - 压扁 - 第一次磁选除铁-粉碎-第二次磁选除铁- 压扁 - 熔炼 - 铸成再生铝锭 - 轧制板材。
        3、废铅的回收利用,在世界范围内,再生铅占全世界年产铅量的一半。废铅的主要来源是废铅蓄电池及工厂废料,废铅进行重熔、精炼后可重新用于制造蓄电池的格栅。
        4、其他有色金属的回收利用,汽车尾气排气转化催化剂含有铂、 铑、钯等贵重元素,石油精炼催化剂含有镍、铂、钴,催化剂的回收再资源化具有相当的经济效益,废电池含有银、锂、镍、钴等。
        5、金属基复合材料的循环再生利用技术。当前,面向环境的复合材料制备及应用的关键技术主要有面向回收的复合材料产品可拆卸性设计及评价方法和评价指标体系的建立,适合绿色产品设计的复合材料环境指标的建立及其规则。由于金属基复合材料基体材料的熔点差别较大,增强相的形态和尺寸种类繁多,使得金属基复合材料的循环再生利用技术研究还不充分。目前金属基复合材料的循环再生利用技术主要有熔融盐处理技术、电磁分离技术和化学溶解技术。熔融盐处理技术是将金属基复合材料中的陶瓷颗粒通过加入熔融无机盐后形成了浮渣,通过排除浮渣,能够将熔融的金属分离出来,加以回收再利用。电磁分离技术是对处于熔融状态下的金属基复合材料基体,进行施加单方向的电磁场,由于复合材料中增强体和基体对外加磁场的作用极性有差别,使得两者产生相对方向的运动,从而将其分离。化学溶解技术是通过化学方法使金属盐从溶液中析出,然后以化学原料的形式加以回收,从而达到循环再生利用金属基复合材料的目的。
        总之,有色金属矿产资源开发发展循环经济是缓解资源约束矛盾的根本出路,是减轻环境污染的有效途径,更是提高经济效益的有效措施。只有进行合理的再生资源利用技术研发,才能避免有色金属在应用过程中不污染环境以及不浪费,总而言之,科学有效的再生资源利用技术必然会引领有色金属行业蓬勃发展。
        参考文献:
        [1]祝彦婷.浅谈我国有色金属矿产资源开发循环经济的发展方向 [J].市场研究 ,2018(01):30-31.
        [2]杜明东.基于系统动力学县域矿业绿色循环发展模式与路径探究[D].西安建筑科技大学,2018.
        [3]徐传华.我国有色金属再生资源综合利用及技术政策浅议[J].有色金属(冶炼部分),2019(4):45—48.
        [4]王恭敏.探索有色金属循环经济的有效模式加快循环经济的发展[N].有色金属报,2017-11-1(98).
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