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冶金工业固体废物回收及综合利用研究李利佳

发表时间：2020/9/10 来源：《基层建设》2020年第14期作者：李利佳

[导读] 摘要：据统计，每年冶金行业所产生的固废年排放量约为6亿吨，约占工业固废年总排放量的20%，冶金工业固废包括冶金废渣、冶金尘泥和煤粉灰，但总体利用率较低，尚不足30%。源头控制、科学处置、强化利用，减少环境污染是冶金行业急需解决问题。

        黑龙江建龙钢铁有限公司黑龙江省双鸭山市 155100
        摘要：据统计，每年冶金行业所产生的固废年排放量约为6亿吨，约占工业固废年总排放量的20%，冶金工业固废包括冶金废渣、冶金尘泥和煤粉灰，但总体利用率较低，尚不足30%。源头控制、科学处置、强化利用，减少环境污染是冶金行业急需解决问题。
        关键词：冶金工业；固体废物；回收；综合利用
        在以往的工业经济体系组成部分之中，冶金工业占据着较高的比例，较高强度的金属物质资源的开采和大量金属建材的消耗，使得我国现有的金属资源存储量在不断的减少，更是引发了一系列环境污染问题，想要调节环境保护、金属物质资源开采、工业经济发展之间的关系，必须制定科学的资源开采计划，提高各项工业废弃物的利用率。在冶金工业各项生产经营活动之中，会产生大量的固体废弃物，钢渣就属于其中的一种，采取多方可行有效措施，提高钢渣的利用率，降低金属物质资源开采对环境的影响，促进冶金工业的稳定发展。
        1 冶金工业固废利用现状
        （1）冶金渣。主要采用钢渣反烧结、磁选除铁等。冶金渣中含有铁、镁等金属元素，具有大量可回收元素。其中，钢渣反烧结是将钢渣二次回炉利用。而磁选除铁则是利用磨合磁选处理技术实现钢渣中的废钢再回收利用，约有10%的废铁可以通过该技术实现资源再利用。随着冶金渣利用技术的逐步成熟，原本直接丢弃的冶金渣也逐步得到了资源化利用。据统计，我国冶金渣的利用率达到56%左右。
        （2）冶金尘泥。冶金过程中产生炼钢尘泥、高炉瓦斯泥、除尘灰等固体废物。目前，对于冶金尘泥的资源化利用主要集中于炼钢尘泥和高炉瓦斯泥综合利用方面。其中，高炉瓦斯泥主要是冶金炉内除尘器在冶金过程中所捕集的原料粉尘以及金属蒸汽经冷凝后产生的微粒。高炉瓦斯泥中含有大量铁、锌等金属成分。目前，冶金尘泥的收集资源利用主要有干式、湿式。
        （3）粉煤灰。冶金过程中需要应用到大量煤炭，在利用煤炭燃烧产生高温的过程中，或因煤炭加入不均匀、炉内温度较低亦或含氧新风鼓入不足导致煤炭燃烧不充分，排放的煤烟气中含有较多的粉煤灰，最终被集尘装置加以捕集。通常情况下，粉煤灰的资源再利用途径主要是应用于建筑材料、路政施工、陶瓷制作等。
        2 冶金工业固废回收工艺
        （1）锌。云南某企业产生的锌浸出渣可含有27.13%的锌元素。锌元素在浸出渣中主要以铁酸锌和硅酸锌形式存在。通过采用以硫酸为主酸的酸法工艺，浸出渣中约有83.23%的锌元素可被收回利用。除了湿法提锌外，还可以采用火法提锌，例如利用顶吹炉还原氧化技术，处理浸出渣中的金属锌元素。通常是将粉煤与富氧空气混合后通至熔融炉渣，将硫酸锌分解成氧化锌，后期再在还原氛条件下将氧化锌还原为金属单质锌。锌可以升华，在达到一定温度时单质锌会直接升华，冷却后形成的金属微粒将会被烟尘治理装置捕集，可实现80%左右的锌金属回收。
        （2）铜。金属的硫化物通常具有较小的溶解度，但具体到不同金属种类则其硫化物溶解度具有明显的差别。因此可以利用在特定溶液体系内不同金属硫化物溶解度的不同实现对目标元素的回收。例如在含有多种金属成分的酸性浸出液中可利用不同金属硫化物的溶解度选择性的进行硫化沉淀，从而实现铜元素的回收利用。相关技术资料显示：以硫化锌为沉淀剂，温度70℃，反应时间60min，硫化锌为理论用量的5倍，溶液体系中铜的沉淀率可达99%左右。
        （3）铝。利用铝元素活性较高的特点，可采用两段式酸法浸出赤泥中的铁和铝。首先选用硝酸处理赤泥，实现该固体废物中铝的回收。回收铝以后产生的一段渣，再用盐酸继续处理将其中的铁元素进一步提出。通过试验发现，在合适的工艺条件下，第一段浸出氧化铝的浸出率超过了63%。

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        （4）铅。有色金属选矿过程中产生的氰化渣中含有一定量的铅元素。选矿工艺产生的混合浮选渣，可先通过调整浮选药剂的成分进行铜铅混浮，使铜、铅在混合精矿中逐步分离，多次重复后实现铜、铅的分离和富集，最终通过混合精矿精选和扫选，获得铅。通过实验，此法回收铅的效率可达45%左右。混合浮选通过浮选药剂成分的调整，可对多种金属渣进行回收利用，效果较好。
        （5）铟。利用硫酸铝钠盐水溶液体系浸出锌挥发窑渣中的有价金属铟。选用硫酸为主浸出剂，双氧水为氧化剂，利用渣中各种金属的氧化还原电位的不同将金属化合物中的铟元素溶入溶液，其它非目标金属元素留在废渣中，铟的浸出率可达93%。
        3 冶金工业固废综合利用技术发展趋势
        （1）冶金废渣。利用转炉冶炼技术，可对冶金废渣进行焖渣、筛分、磨碎和磁选，实现冶金废渣的资源化利用。经磁选除铁后获得的颗粒铁能够进行二次利用，具有良好的经济效益。粉状钢渣堆化作为建筑材料原料。钢渣微粉深加工，利用机械压制、焙烧，制成渗水地砖，可用于市政道路硬化。
        （2）冶金尘泥。回转窑工艺、转底炉工艺处理冶金灰渣也可以实现固废再利用，但对冶金灰渣原料要求高，生产过程中工艺参数难以稳定，设备连续运行性较弱。冶金灰渣的处理将朝着锅炉灰、瓦斯泥尘泥集中收集处置研究方向发展。目前，将粘结剂与冶金灰渣提前预混合生成球团或砖块以利于后期进行二次利用。
        （3）粉煤灰。一直以来，粉煤灰主要选用物理法进行回收利用，制成水泥原料。或将其用于电解槽中生产铝硅合金，产生一定的经济效益，未来可以结合新型产品的研发进一步拓展粉煤灰等固体废物的利用方式和途径。
        （4）作为污水净化材料。钢渣之中含有的活性炭，具有较强的吸附作用，可以作为污水处理的材料，对钢渣进行初步的加工和处理之后，剔除其中的废铁，粉碎大颗粒物质，将其作为污水过滤的主要原材料，在污水净化管道内部，设置钢渣吸附设施，让污水从设施中流通，祛除污水中的杂质和有害物质，使得企业排放的污水符合国家制定的相关规定和标准，降低废水排放对周边环境的影响。在对含有染料废水进行处理时，运用钢渣的吸附原理，能够有效祛除废水中的染料物质，能够降低企业排放的废水，对周边生态环境的影响，想要提高钢渣的利用率，可以将钢渣进行破碎、粉碎、碾磨，使其成为吸附性较强的污水处理材料，其不仅能够提高污水治理的效果，还能够提高冶金工业行业领域内部企业的经济利润，促进冶金工业长久稳定的发展。
        （5）作为建筑材料。钢渣中某些物质与水泥的主要成分相一致，其钢渣中含有的物质具有强度高、抗压性强、耐高温等特点，其可以作为水泥的主要生产原材料，在对钢渣进行初步的加工和处理之后，按照一定的配比，将各项水泥的原材料混合在一起，并且进行搅拌，使其成为建筑的主要原材料。钢渣的特性与砖的某些特性相类似，钢渣具有稳定性强、耐高温、耐腐蚀等特点，其可以作为钢渣砖的主要生产原材料，用于各项建筑项目工程的实际建设环节之中。在修建水利工程时，钢渣可以作为堤坝加固的主要材料，运用现代化的科学技术，对钢渣进行挑选，筛选其中颗粒过大的杂质和废铁，将剩余的材料作为堤坝加固的主要原材料，从而提高钢渣的利用率，降低钢渣对周边环境的影响。
        结语
        总之，冶金工业固废的处理应坚持“无害化、减量化、资源化”原则，严格落实冶金产业政策及环保标准，注重冶金固废的回收和技术应用研究，实现经济效益和环保效益共赢。
        参考文献：
        [1]高海荣,郑雪梅,崔鹏.我国冶金工业固体废物处理现状研究[J].中国金属通报,2019（10）:14-15.
        [2]刘芳.冶金工业固体废物钢渣的综合利用探讨[J].中国资源综合利用,2019（7）:73-75.