發布時間：2022-05-14所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：我國有色冶金廢渣年產生量大、綜合回收率相對較低、安全處置存在較大環境隱患。首先分類闡述了國內外有色冶金廢渣的綜合利用技術(濕法浸出、選冶法、火法冶金、微生物浸出和生產建材)、風險防控技術(源頭削減與生態恢復、穩定化、固定化)和安全處置技術，隨后對
摘要：我國有色冶金廢渣年產生量大、綜合回收率相對較低、安全處置存在較大環境隱患。首先分類闡述了國內外有色冶金廢渣的綜合利用技術(濕法浸出、選冶法、火法冶金、微生物浸出和生產建材)、風險防控技術(源頭削減與生態恢復、穩定化、固定化)和安全處置技術，隨后對上述主要技術的原理、特點、適用范圍和優缺點等進行了詳細總結分析。最后，對有色冶金廢渣綜合利用與安全處置技術的發展趨勢進行展望。
關鍵詞：有色冶金;廢渣;綜合利用;風險防控;安全處置
根據中國統計年鑒[1]，2017年，全國一般工業固體廢物產生量331592萬t，綜合利用量181187萬t，處置量79789萬t，貯 存 量78397萬t。全 國 危險廢物產生量6936.9萬t，綜合利用量4043.42萬t，處置量2551.56萬t，貯存量870.87萬t。
據全國固體廢物管理信息系統統計，2018年十大重點行業的危險廢物產生量共約4897萬t，占當年危險廢物 產 生 量 的69%。其中產生量較大的行業是煉焦、常用有色金屬冶煉、貴金屬采選等，常用有色金屬冶煉業產生量772萬t，占當年危險廢物產生量的 15.76%。有 色 金 屬 冶 煉 廢 渣 是 冶 煉 提 取銅、鉛、鋅、銻、錫、汞等金屬后排放的固體廢物。按生產工藝可分為：有色金屬礦物在火法冶煉中形成的熔融渣、在濕法冶煉中產生的浸出渣、冶煉過程中排出的煙塵和水處理污泥等。產生數量與原礦的成分和加 入 的 溶 劑 量 有 關，按 質 量 計 為 金 屬 產 量 的3～5倍，按體積計為金屬的8～10倍。
2018年全國持證單位 共利用處置危險廢物2640萬t。其中 利用1911萬t，占72%，處置729萬t，占28%。從利用和處置方式看，采用再循環?再利用金屬和金屬化合物的方式利用危廢量794萬t，占總利用量的41.5%。采用焚燒處置181萬t，占處置總 量 的 28.8%;填 埋 處 置 157 萬t，占 處 置 總 量 的25.8%;物理 化學 方 式 處 置124萬t，占處 置總 量 的19.7%;水泥窯共處置101萬t，占處置總量的16.2%。
經過多年的發展，我國有色冶金廢渣綜合回收和安全處置技術取得一定進步，但仍存在著政策法規及標準建設滯后、廢渣綜合利用工藝技術裝備水平較低、關鍵技術亟待研發和推廣、產業集中度低、資源綜合利用水平低、在關鍵技術研發方面研發投入不足、無法實現對廢渣的規�；图s化利用等問題。
1 有色冶金廢渣處理處置主要技術
目前，有色冶金廢渣處理處置遵循減量化、資源化和無害化的原則，按照處理技術和廢渣最終去向，作者將其分為綜合利用、風險防控和安全處置三類技術。有色冶金廢渣的利用和處置思路如圖1所示。首先對廢渣進行詳細物相成分分析，弄清廢渣性質，根據預期目標和處理處置要求，研究選擇合適的處理處置技術，并進行多方案評估篩選，對實施效果進行評估。
2 廢渣綜合利用技術
2.1 濕法浸出有價金屬回收技術
常用濕法回收工藝[2]主要有酸 法 和 堿 法 兩 種。一般濕法浸出回收技術包括浸出、凈化和金屬沉積三個過程[3]。
酸浸法是固體廢物浸出應用最廣泛的方法，對Cu、Zn、Ni等金屬的浸出效果比較好，Fe和 Cr等金屬雜質 的 選 擇 性 較 差[4]。浸 出 劑主 要 是 硫 酸 和 鹽酸，其中硫酸是目前最有效的浸出劑。
堿法常用的浸出劑是氨水或氨鹽[4]。氨浸法對Cu、Zn和 Ni等 的 浸出 率 較 低，但 對 Cr和 Fe等具有較高選擇性[5]。
濕法浸出技術適用于冶煉渣、冶煉煙塵、電鍍污泥等有價金屬含量高的廢渣。浸出液通常采用離子交換、分步沉淀、萃取等方法分離回收。
2.2 選冶法綜合回收技術
將冶金渣破碎磨細后，根據渣的物化性質，分別采用浮選、重選、磁選等方法從冶金渣中回收有價金屬，實現渣的綜合回收利用[2]。
2.2.1 浮選法回收有價金屬
浮選法是利用渣中各種礦物原料顆粒表面對水的潤濕性(疏水性或親水性)的差異進行選別[6]，是一種用途最廣泛的方法，廢渣中有價金屬以精礦形式分離出來。
浮選法有價金屬回收技術適用于重金屬廢渣中有價礦物的含量達到相關金屬礦物一般礦山邊界工業品位，或重金屬廢渣中有價礦物與不可利用組分的親疏水性存在顯著差異[7]。
2.2.2 重選法回收有價金屬
重選法是利用礦物與脈石間較大的密度差來實現重金屬廢渣中有價金屬的回收，特別適合處理粗粒(>25mm)、中粒(25～2mm)和細粒(2～0.1mm)礦石，但對<0.1mm 的 微 細礦 泥 效 率 不 高。根 據 作用原理的不同，重選法可以分為水力或風力分級、重介質選礦、溜槽選礦、跳汰選礦、搖床選礦[8]。
重選法適合含有金、鉑、鎢、錫、鋯、鈦、鋇等金屬的廢渣。
2.2.3 磁選法回收有價金屬
利用渣中礦物顆粒磁性的不同，在不均勻磁場中進行選別。通常弱磁性礦物(赤鐵礦、菱鐵礦、鈦鐵礦、黑鎢礦等)適合用強磁場磁選機進行選別，強磁性礦物(磁鐵礦和磁黃鐵礦等)一般采用弱磁場磁選機進行選別。磁選法適用于重金屬廢渣中有價礦物的含量達到相關金屬礦物一般礦山的邊界工業品味，或者重金屬廢渣中有價礦物與不可利用組分的磁性等存在顯著差異。
2.3 火法冶金綜合回收技術
火法冶金主要用于有色金屬造锍熔煉、鋼鐵冶煉和熔鹽電解以及鐵合金生產等。典型工藝過程有礦石準備、冶煉、精煉三個步驟。其主要反應是還原氧化反應。單獨采用火法冶金容易產生環境污染，因此常采用火法冶煉技術與濕法技術相結合回收冶金廢渣中的有價金屬。
由于火法冶金過程需要消耗大量能源，運行成本相對較高，該技術適用于有價金屬含量較高的重金屬廢渣。渣中所要提取的金屬與雜質能夠在高溫下能通過揮發、造渣等方式分離。
火法冶金過程會產生含重金屬煙粉塵，應綜合考慮經濟成本問題，避免產生二次污染。
2.4 微生物浸出有價金屬綜合回收技術
利用微生物自身的氧化和還原特性，氧化或還原資源中的有用成分，以水溶液中離子態或沉淀的形式與原 物 質 分 離[9]。郭 朝 暉等[10]采 用 微生 物 浸出法處 理 鉛 鋅 冶 煉 廢 渣，在 廢 渣 濃 度 5%、pH=1.5、溫度65 ℃的優化條件下生物浸出4d，鋅、銅、鎵和 銦 的 浸 出 率 分 別 達 到 93.5%、95.5%、80.2%和85%，鉛和銀主 要 以 硫 酸 鉛、黃鉀鐵礬類物質或硫化銀形式富集在渣中。
2.5 生產建材綜合利用技術
利用渣中SiO2、CaCO3 等礦物，制取玻璃、硅酸鹽水泥、磚、陶粒等建筑材料[11]。
含鐵高的重金屬廢渣可作為礦化劑輔料生產水泥，代替水泥配方中的鐵粉(用量<5%)。含硅、鋁重金屬廢渣可作為生產免燒磚和耐火材料的輔料[12-15]。
水淬渣等二氧化硅、碳酸鈣、氧化鐵含量較高的廢渣可用于生產建材。但是需關注重金屬廢渣中有毒有害物質的含量，避免二次污染。
3 風險防控技術
3.1 廢渣堆場污染源頭削減與生態恢復技術
重金屬廢渣堆場污染主要以堆場為中心，通過地表徑流和滲濾液向下游及周邊擴散，造成下游水體和土壤受到污染，且隨距離的加大，水體或土壤中重金屬的含量逐漸降低，其含量和形態分布特征受其廢棄物堆場中釋放率的影響。圖2是廢渣源頭削減與生態恢復技術路線，采用的主要工程措施為密閉覆蓋與生態恢復。
某金屬礦廢石場采用“巖土植生基材防侵蝕— 高效吸收特征重金屬耐性植物生態修復—坡面生態防排滲”三位一體耦合的集成技術治理。通過建設截排水設施進行生態防排滲，廢石堆場改良后構建復合隔離層以隔絕堆渣與水接觸，結合生態治理輔助工程，實現巖土植生基材防侵蝕和植物修復的目的，從而有效阻止廢石場滲濾液及重金屬的溶出，減少重金屬污染排放負荷，源通過頭削減防控廢石場對環境的污染。
3.2 廢渣穩定化技術
穩定化是指從污染物的有效性出發，通過形態轉化，將廢渣轉化為不易溶解、遷移能力或毒性更小的形式來實現無害化，以降低其對生態系統的危害風險。例如，鎂系穩定化晶格封裝技術是以鎂系列為主要原料，添加多種天然無機礦物調和而成穩定劑。遇水發生離子交換、吸附反應，將重金屬等污染物固化到層狀結晶中，形成堅固的金屬錯體結晶。把重金屬廢渣與穩定劑、水混合在一起，能夠固定廢渣和排水中溶出的有害物質，抑制它們溶出、擴散，其含量減低到環境基準值以下，處理后產物作為可再生資源使用。
相關期刊推薦：《有色金屬工程》由中國有色金屬工業協會主管、北京礦冶研究總院主辦的公開刊物(ISSN2095-1744，CN10-1004∕TF)，是有色行業權威技術期刊，是涉及有色金屬(輕、重、稀、貴)地質、采礦、選礦、冶煉、加工、材料、環保、設備、過程控制等專業的綜合性科學技術刊物，
通過利用鎂系穩定劑對冶煉渣轉穩定化，降低其環境風險。該技術能快速控制污染物，可以進行原位修復。具有對多重金屬污染(Cd、Pb、As等)協 同 穩定、處理費用低、工藝過程簡單、養護周期短等優點。
3.3 廢渣固定化技術
固定化技術是將污染物囊封入惰性基材中，或在污染物外面加上低滲透性材料，通過減少污染物暴露的淋濾面積達到限制污染物遷移的目的。固化過程有的是將有害廢物通過化學轉變或引入某種穩定的晶格中的過程;有的是將有害廢物用惰性材料加以包容的過程;有的兼有上述兩種過程。固化技術按固化劑 可 以 分 為 瀝 青 固 化、水 泥 固 化、玻 璃 固化、塑料固化、石灰固化等。
許多物質會干擾水泥固化過程。例 如，錳、錫、銅、氯離子等可溶性鹽類會延長水泥的凝固時間，降低固化體的物理強度。此外，有機物、淤泥、黏土等雜質也會延緩凝固時間。這些因素會影響固化后重金屬離子浸出等問題，提高了對廢渣處置場建設和運行的要求，造成成本增加。
某鉛鋅冶煉廢水處理污泥采用固化穩定化技術處理，鉛冶煉廢水處理污泥含砷約2%，鋅冶煉廢水處理污泥含 砷 約0.027%，當鉛鋅混合污泥的混合比例為1.5∶1，KY-ZW 穩 定 化劑 成 分 為5%組 分Z、0.5%組分 W，穩定化劑與污泥投加比例1.5∶1，攪拌時間30min，放置時間10d的條件下，As的浸出濃度為0.79mg?L，穩定化率達到90%以上。
4 安全填埋處置技術
填埋法是廣泛采用的處置方法。填埋場地盡量利用人工開發過的廢礦坑，因為這些廢礦坑被廢物充填后，可以恢復地貌，有利生態平衡。
填埋場要防止填埋廢物的溶出液、濾液及雨水徑流對土壤、水體的污染。對于含有有機成分，回填地段還應能排放有機廢物厭氧分解產生的氣體。要從區域總體的角度，規劃廢渣安全處置項目。廢渣貯存場和填埋場的選址，以及防滲要求要滿足相關填埋污染控制標準要求。還要注重暴雨季節施工的二次污染問題。
5 發展趨勢及建議1)貫徹國家產業發展政策，加快產業結構調整，促進產業結構優化升級，合理布局，集約發展。
2)技術創新，提高技術和裝備水平。進行跨行業的聯合創新研發，大力構建產學研深度合作的長效機制。
3)制定和完善有色冶金廢渣綜合利用行業產業政策和技術標準體系。進一步加強和規范重金屬廢渣綜合利用和安全處置全過程管理和污染防控。
4)把握技術發展趨勢，實現綠色高端發展。把握國內外冶金廢渣治理向技術水平高、操作過程自動化和綜合利用的發展趨勢，實現從低端加工轉向高端制造和服務轉變，打造產品綠色產業鏈，由單純金屬生產向高端合金和高附加值材料延伸。
5)因地制宜選取綜合利用和安全處置工藝技術，將資源利用和污染防治統一考慮，力求工藝環保一體化，實現三效統一，協調持續發展。——論文作者：楊曉松，陳國強，邵立南，孫超
參考文獻
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