有色金属冶金废渣有效元素的回收再利用处理

发表时间:2020/9/4   来源:《基层建设》2020年第11期   作者:张飞虎 刘建强
[导读] 摘要:新时期,我国大力倡导节能环保理念,可以说节能环保已经成为了各个企业发展的重要方向能。
        南昌安达安全技术咨询有限公司  江西省南昌市  330006
        摘要:新时期,我国大力倡导节能环保理念,可以说节能环保已经成为了各个企业发展的重要方向能。在此背景下,各行各业均为节能环保做出了贡献。在进行有色金属冶炼当中,会出现很多的冶金废渣,传统的处理方法会产生极大的污染和浪费问题,与我国提出的节能环保理念背道而驰。基于此,本文首先提出有色金属冶金废渣有效元素回收方法,进而探究回收的废渣有效利用途径。
        关键词:有色金属;冶金废渣;有效元素;回收;利用处理
        引言
        近几十年来,我国工业发展十分迅速,金属冶炼产业生产量也在不断增加。为了能够满足市场发展需求、提高生产效率,部分有色金属冶炼企业忽视了环境问题,在生产中大量冶炼废渣排放,严重污染自然环境。有色金属是指除了锰、铁、铬之外的金属,从目前来看,国际上已经认知的有色金属有86种,其中,镍、锌、铅、锡、铝等是常见的金属冶炼材料,在金属加工冶炼中,不仅会生成目标金属,同时还会生成很多的其他元素,也就是伴生元素,过去这些半生元素会被当做冶金废渣而丢弃。但考虑到金属元素本身就带有特殊性,如果不经处理丢弃会对自然环境造成严重影响和危害,并且很多伴生元素具有一定的价值,过去的丢失会产生很大的资源浪费问题。因此,对有色金属冶炼中产生的废渣进行有效元素提取具有很高的经济价值,也可以减少对自然环境的污染,一举多得。
        1.有色金属冶金废渣有效元素回收方式
        有色金属冶炼中会产生很多的废渣元素,其中有很多的有效元素可以回收再利用。有色金属冶炼的伴生元素包括有效金属元素和有效非金属元素,结合冶金的用途和要求,不同有效元素的回收方法不同。回收金属元素要采用选冶、火法冶金、湿法冶金等技术,而非金属元素通常是采用梯级利用法[1]。有效元素回收中,必须要做到无害化、资源化、减量化。其主要方式有:
        1.1选冶法
        在冶金有效元素处理过程中,要根据尾矿选择情况,针对矿山物理表面化学成分、性质,采用符合尾矿情况的选冶流程,如浮—重—磁的联合流程、螺旋溜槽—BL1500螺旋溜槽、先铅后铜的优选浮选等。也可以借助新型药剂,如浓缩脱液、浸锌渣还原等,可以从粗精矿中选出精矿。借助尾矿选治提升经济效益,避免尾矿回收率低、开发企业积极性不高等出现矿山恶性开发现象。因此要全面加强有色金属综合利用,让矿山开发、有色冶金、回收利用等良性循环。
        1.2湿法冶金
        湿法冶金作为目前回收冶金中,废渣有效元素回收利用的主要措施之一。借助酸、碱、微生物水溶液浸出方法获取金属元素,之后采用电解水溶液将金属抽出。同时,湿法冶金对冶金劳动条件要求较低,有效避免了粉尘、高温危害问题,所排放的有毒气体量非常少,能够有效满足生产清洁标准。所以在复杂废渣冶金、尾矿再开发等领域湿法冶金是非常重要的技术之一。
        1.2.1湿法冶金步骤
        湿法冶金的步骤为:(1)浸泡。在水溶液中浸泡矿石原料,也就是原料浸出;(2)净化。将寝取的溶液和残渣分离,借助离子交换技术、溶液萃取技术、沉淀技术、还原技术等,将冶金溶液和金属离子洗涤回收;(3)金属抽取。在净化液中用电解法提取纯金属,如金、银、铜、镍等。铝、钨、钥等由于是以含氧酸形式存在于溶液中,所以通常是先将氧化物析出,之后再还原出有效金属。
        1.2.2原料浸出
        浸出环节作为湿法冶金中非常重要的步骤,废渣矿石中的金属元素主要是硫酸盐、氧化物、硫化物、碳酸盐、磷酸盐等形式存在,想要在有害杂质中分离出有害杂质,必须要做好溶剂选择工作。浸出有很多方法,要根据实际情况科学选择,如酸浸出、碱浸出、盐浸出等。

如H2SO4药剂处理镍、锌、铜等酸性矿石浸出,其回收率可以达到99%以上,使用效果非常明显;用HCL处理选型矿石浸出黄铜;使用低浓度HCL和低浓度的H2SO4混合液体处理钨矿;使用NH3处理含碱性较高的矿石浸出镍、铜、钴等硫化物;NaCl处理含铅半产品尾矿浸出PbSO4、PbCL2;用Na2S在汞矿中浸出S3、HgS、Sb2S3;用NaCN处理高铁盐、金银矿的氧化剂浸出黄铜、硫化铜;用微生物、细菌等水溶液浸出氯化物、硫酸盐等物质[2]。
        1.2.3净化
        原料浸出之后,会得到高比重的有效金属,但其中依然包含非常多的有害矿物、无需杂质,这些杂质会随着抽取混合到有效金属中,因此要对其展开净化。主要的净化过程有两种,一是在溶剂中析出带沉淀的有效金属;二是先析出杂质,保留有效金属。常见的方法包括溶剂萃取、离子交换/沉淀、还原技术。溶剂萃取技术应用中,如今市面上有200多种常见的萃取溶剂,十几种在工业冶金中应用十分广泛[3]。在选择有机溶剂中,以高效、廉价的新型萃取液为主,但整体上溶剂萃取工艺还有待完善。而在离子交换中,主要是采用离子交换树脂,树脂不会冗余有机溶剂、酸碱盐溶剂当中,是一种非常重要的转换物质。相比萃取溶剂,离子交换技术更加稳定、便捷以及容量更大。沉淀法作为一种十分常见的提纯技术,可以很好的获取到盐类、氧化物、金属,常见的方法包括水解沉淀法、硫化物沉淀法、共沉淀法等。
        1.3火法冶金
        回收冶金中,火法冶金作为较为传统的方法,在过去冶金领域发挥着重要作用,但火法冶金要消耗大量能源,产生大气污染,因此如今火法冶金已经不适应时代发展。虽然单一的火法冶金技术已经退出历史舞台,但火法冶金与湿法冶金结合回收技术依然具备非常广的应用价值。如可以利用火法冶金的高温烟气,根据能级配比原则,进行热能梯级回收利用。
        在高温烟气余热回收当中,要凭借生产工艺自身条件,将烟气余热带回到生产工艺当中,从而降低生产过程中的能耗量,该技术相比转换系统回收热能更具经济价值。同时,在冶金生产中产生的高温尾气可以采用动能回收方法,将热能转化为电能,利用水蒸气循环发电。所回收的烟气余热最好还是应用到生产工艺自身,如助燃气预热、物料加热等,也可以用作冬季采暖、夏季制冷等。
        2.废渣中有效元素的有效利用途径
        为了能够减少冶金废渣排放量,要对回收剩余的废渣进行无公害处理。这些废渣可以替代黄砂用作矿井填充,或者在进行细粒度碾压用作水泥活性材料,减少一部分硅酸盐水泥使用量。
        有色冶金回收利用的废渣主要以硅酸盐混合物为主,包含了:三氧化二铝、一氧化钙、二氧化硅、氧化镁等,这些材料与玻璃制作材料重叠性高,并且与玻璃材料表现的力学、热学效能相同。可以用作玻璃器皿制造、玻璃马赛克、矿渣微晶玻璃、玻璃纤维等等,在玻璃行业中具有非常广阔的由应用前景。再者,还可以将这些废渣用作于路基填充、墙体材料、制作陶瓷、肥料、添加剂等领域[4]。可以说,有色金属冶金废渣有非常广阔的利用空间。
        结束语
        综上所述,对有色金属冶金废渣进行回收再利用,不仅能够提高冶金企业的经济效益,同时还可以降低产业对自然环境的污染。新时期下,我国已经大力推动有色金属冶金废渣回收利用技术发展,如今已经提出了选冶法、湿法冶金、火法冶金等措施,在实际应用中发挥了重要的作用,大大降低了冶金废渣排放量、提高了利用率,对实现冶金产业可持续发展目标有着重要意义。
        参考文献:
        [1]马立兴 叶倩倩. 论有色金属冶金过程中有效元素的回收[J]. 科学与财富,2015(7):271-272.
        [2]张晓艳,李祁. 有色冶金过程中有效元素的回收探析[J]. 河南科技,2014(8):45-46.
        [3]李金波. 回收有色冶金废渣中有价金属的研究[J]. 科技与生活,2017,(03):32-34.
        [4]江明丽. 有色冶金废渣回收技术的现状及发展趋势分析[J]. 区域治理,2018,(31):54-55.
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