吕斌
陕西有色榆林新材料集团有限责任公司 陕西省榆林市 719000
摘要:在我国科技不断发展,各领域技术水平逐渐提高的今天,随着有色冶金工业的不断发展,大量的冶金废渣堆积,造成矿产资源浪费和环境污染,若能利用其脱硫,不仅可以减少废渣堆积造成的环境污染,还能降低脱硫成本,环境和经济效益都非常可观。
关键词:有色冶金;废渣处理;处置技术;发展趋势
引言
随着我国经济实力的快速提升,我国迎来了高速发展的全新时代,随着当前环保治理力度的加大,节能减排、绿色生产已成为有色冶金企业发展的主题,针对有色冶金废渣处理的技术和途径也更加多样化。不仅实现了对废渣的无害化处理,同时尽可能地实现了对冶金废渣的回收利用、变废为宝,为企业带来了可观的经济效益和环保效益。
1有色冶金废渣处理处置技术
1.1有色冶金废渣中制取金属
(1)电解法。有价金属提取的核心即为电解法,可用于提炼废渣中的金属,同时,电解法可同回收技术有效融合,以实现有价金属回收率的提升。电解法为湿法冶炼中的最后环节,可有效发挥出电解作用,在电解有价金属溶液中,由于电解法电极有良好的电流效益,其密度会超出1000Am2以上,为此不能消耗太多能量,在回收有价金属时,通常会使用效率高,无电解液损失的盐酸电解回收,而电解液盐酸通常不会出现损失,在对有价金属进行回收时,使用电解法能够得到纯金属,通常在有色冶金废渣处理中适用,能够最大限度避免浪费金属资源。(2)联用技术。多种金属被涵盖在有色冶金废渣中,同时,废渣中含有很多不同类型的有价金属,由于废渣中有价金属表现出多样性,在回收过程中会有不同的化学和物理性能,所以,将使用单一回收技术,该技术只能对一种有价值的金属起作用,然而,通过联用技术的应用,可对不同的有价金属进行回收,以实现回收率的提升,既可降低能耗同时也能够实现对资源开发利用压力的更好缓解。
1.2微生物浸出有价金属综合回收技术
利用微生物自身的氧化和还原特性,氧化或还原资源中的有用成分,以水溶液中离子态或沉淀的形式与原物质分离。采用微生物浸出法处理铅锌冶炼废渣,在废渣浓度5%、pH=1.5、温度65℃的优化条件下生物浸出4d,锌、铜、镓和铟的浸出率分别达到93.5%、95.5%、80.2%和85%,铅和银主要以硫酸铅、黄钾铁矾类物质或硫化银形式富集在渣中。
1.3火法冶炼技术
火法冶炼作为有色金属冶炼的一种方式,整个过程表现为高温状态下,从矿石中将化合物、金属物质提取出来,整个过程中无水溶液加入,所以又被叫做干法冶金。从火法冶金的基本流程看,表现在矿石准备、冶炼与精炼等环节上。该方法相对老旧,使用中有污染大、能耗高问题,可能背离节能环保要求。近年来,该方法应用下逐渐与湿法冶金进行配合,取得的效果较好,经济价值较高。以烟气利用方面为例,回收再利用烟气热量,使燃烧材料使用量减少,且其中的高热热量可引入到水蒸气发电领域中。因此,有色金属冶金废渣有效元素回收利用中,引入火法冶炼技术,配合其他相关方法,对提高有色金属有效元素提取、回收利用率有积极作用。
1.4湿法冶金有效元素回收
湿法冶金,是目前我国使用最为广泛,回收利用率也相对较高的方法。湿法冶金可以通过酸、碱、微生物水溶液浸出方法提取所属金属元素,然后利用电解水溶液进行金属元素回收。湿法冶金被广泛运用的另一个优点在于,对冶金环境要求不高,生产出来的有毒气体很少,基本可以忽略不计,完全可以达到相关标准,因此,湿法冶金也常常作用于复杂废渣冶金或尾矿再开发。(1)湿法冶金步骤。
1)浸泡:将需要回收的伴生矿渣放入水溶液中进行浸泡,这一步也可称为“原料浸出”。2)净化:完成第一步后,再将浸泡后的水溶液与矿物残渣分离,然后在通过其他一系列的步骤,进行杂质与有效金属元素分离操作。3)金属抽取:首先采用电解法,将浸液中的有效金属元素进行提取。如果是包含氧酸的伴生物矿渣,就需要先将氧化物析出,这时才能将有效金属元素提取出来。(2)原料浸出。原料浸出环节,是湿法冶金中,最为关键的步骤,因为伴生矿渣中,有效金属元素多是以硫化物、硫酸盐、砷化物等形态存在的,所以要将有效金属元素从伴生矿渣中分离出来,就需要对浸液溶剂进行认真的选择。浸出的方法也尤为重要,需要根据不同的材料选择不同的浸出方法。比如在对含有酸性的伴生废渣中提取镍、锌、铜、钻等氧化物时,可以使用H2SO 4作为浸泡溶剂,这时的回收率,可以超过99%,是一种十分有效的办法。
1.5电化冶金
所谓电化冶金,也为电解冶金,主要通过直流电能将电解池转化成化学能,并把金属离子还原成金属的一个过程。使用传统冶金方法不能容易的从钠和钾等活泼金属中提取单质,然而产生的电解法将这样的问题进行了有效解决,通过电解法的应用有效弥补了传统冶金法中的缺陷。
1.6金属废渣筑路材料
使用热泼工艺所处理的金属废渣在陈化三年之后,可以当做多孔结构的骨料来制作石胶泥沥青混凝土,七天的膨胀力大概比1%更低一些,可以更加有效地尽量避免出现高温变形的情况,或者低温开裂的问题,是一种非常好用的筑路材料。按照比较科学性的考察结果,可以发现有很多国家基本上,50%左右的金属废渣都使用在道路工程的建设方面。有些发达国家的几条主要铁路都使用金属废渣来当作道路铺设,还有一些发达国家把高炉渣当做铺路材料,这样建设出来的道路承载力会比较大,而且更加坚固,具有耐冰冻的特点,同时其体积的稳定性也相对较高,耐磨性比较优质。比较耐得住浪花拍打或潮流冲击等,相关工程性能会比较明显。特别是使用混合炉渣来进行铺路,其承载力比一般的材料铺路要更高,沥青层的厚度也可以适当予以减少,能够有效地降低造价。
2发展趋势及建议
1)贯彻国家产业发展政策,加快产业结构调整,促进产业结构优化升级,合理布局。2)技术创新,提高技术和装备水平。进行跨行业的联合创新研发,大力构建产学研深度合作的长效机制。3)制定和完善有色冶金废渣综合利用行业产业政策和技术标准体系。进一步加强和规范重金属废渣综合利用和安全处置全过程管理和污染防控。4)把握技术发展趋势,实现绿色高端发展。把握国内外冶金废渣治理向技术水平高、操作过程自动化和综合利用的发展趋势,实现从低端加工转向高端制造和服务的转变,打造产品绿色产业链,由单纯金属生产向高端合金和高附加值材料延伸。5)因地制宜选取综合利用和安全处置工艺技术,将资源利用和污染防治统一考虑,力求工艺环保一体化,实现三效统一,协调持续发展。
结语
随着环保技术的发展,有色冶金渣作为工业“三废”之一,已得到了较为充分的回收利用,变废为宝。但在有色冶金生产中,最重要的还是要从技术环节进行改进,尽量减少废渣的产生,达到“少废物、多回收”的目的,推进企业节能减排,绿色生产。
参考文献
[1]国家统计局.中国统计年鉴2019[M].北京:中国统计出版社,2019.
[2]杨晓松,胡建龙,邵立南.重金属废渣综合利用技术现状及发展趋势[C]第十届环境与发展论坛论文集,北京,2014.
[3]梁艳辉,魏昶,蒋鹏飞,等.从硬锌渣中提取锌铟的工艺研究[J].矿产保护与利用,2009,29(5):54-58.
[4]孙小刚.电镀废水沉泥中有价金属回收工艺研究[D].西安:西安建筑科技大学,2012.
[5]黎林根.湿锌法净化钴渣中金属回收[J].科技创新导报,2009(36):99-100.