我国冶金工业固体废物处理现状研究

高海荣，郑雪梅*，李国江，谢庭芳，崔 鹏

（1.六盘水师范学院化学与材料工程学院，贵州 六盘水 553004；2.云南驰宏锌锗股份有限公司，云南 曲靖 655000）

随着国家经济的发展，伴随的则是工业所产生的大量废弃资源。在冶金领域，各类尾矿、钢铁、有色冶炼废渣、粉煤灰等工业固废物与日俱增，要处理好这类工业固废物，实现清洁无污染综合回收是关键。目前有部分渣废弃资源被回收利用，但仍未能有很好的技术解决方案，这不仅会造成渣中有用资源的浪费，还会对周围的环境造成压力以及对堆存土地资源造成浪费，针对这些问题，本文就冶金固废物中的有价金属回收及资源化处置现状做简要综述，希望为有效解决环境压力和资源缩减等问题提供指导意义。

1 固废资源中有价金属的回收

工业生产工艺不可避免的会产生大量的废渣，而废渣中仍含有一定量的有价金属，具有较高的回收利用价值。

1.1 锌

张谦等[1]利用硫酸浸出云南某锌浸出渣中的锌，测得浸出渣中含有锌、铁、铜、锡、铅等有价金属，但其中的锌含量最多，其他有价金属含量较少。其中锌含27.13%，锌主要以铁酸锌形式存在，而部分以和硅酸锌的形式存在，分别占浸出渣含锌总量的68.35%和15.25%，实验利用硫酸回收和利用渣中的锌，可回收83.23%对的锌。

徐万刚[2]采用顶吹炉还原挥发氧化的方法处理锌浸出渣，顶吹炉生产过程处于高温状态，通过还原挥发氧化的方法将锌等金属从渣中提取出来。将富氧空气和粉煤混合后喷吹至炉内的熔融态炉渣，将ZnSO4和PbSO4分解为ZnO和PbO，进一步使金属氧化物被还原为金属单质，铅、锌等金属在炉温达到1320℃左右时，单质金属转化为气态金属向炉口处上浮，在炉子上部空间内被二次燃烧风氧化成ZnO和PbO，再通过回收炉子烟尘，从中获取ZnO和PbO。其中锌的回收效率为82%，铟的回收效率为90%，银的回收效率为90%，而铅的回收效率极高，达到了99%。

1.2 铟

肖鹏等[3]利用H2O2-H2SO4水溶液体系浸出锌挥发窑渣中的有价金属，采用硫酸作为浸出剂，利用双氧水为氧化剂提供氧势，可将Cu、Zn等电位偏负金属的硫化物氧化后进入溶液中，而偏正金属元素Ag化合物继续留在渣中，可实现铟浸出率93.92%、铜浸出率89.84%、锌浸出率66.49%。渣中Ag含量大于0.01%，富集比为3.23。

申星梅等[4]用二段式浸出的方法提取高炉瓦斯泥中的铟，第一段采用酸浸，瓦斯泥中金属离子溶解进入液相；第二段采用碱浸，利用NaOH为两性物质的特性，将铟保留在液相内，使其与别的金属离子和杂质相互分离。研究硫酸质量浓度、酸浸出时间和NaOH体积分数对铟浸出率的影响，优化工艺条件下铟浸出率为96%。

1.3 铜

李琛等[5]采用硫化沉淀法从锌酸性浸出液中选择性回收铜。基于不同金属硫化物溶解度不同的原理，用硫化沉淀法回收铜，对比得出用ZnS做沉淀剂为佳，控制ZnS用量达理论用量的五倍、反应温度达70℃、反应时间达到60min时，铜能够达到99.17%的沉淀率。苏莎等[6]采用盐酸浸出铅阳极泥，当盐酸浓度为3mol/L、液固比8:1、浸出时间为3h以及温度为85℃时铜的浸出率为98%，同时此法还能浸出锑和铋，而锑、铋的浸出率则分别为99.5%和99.6%。

1.4 铝

公彦兵等[7]向高铝粉煤灰拜耳法溶出渣中加入石灰成功的将渣中的氧化钠和部分氧化铝提取出来。渣中加入氧化钙后，氧化钙与方钠石生成氧化钠和水化石榴石，与此同时，水化石榴石又与粉煤灰中的氧化铁反应得到铁水化石榴石和氧化铝，从而达到拜耳渣脱碱的同时得到一部分的氧化铝。高燕等人[8]采用两段酸浸出赤泥中的Fe和Al，利用硝酸处理赤泥回收Al产生一段渣，在这之后，又以赤泥回收铝而产生的一段渣作为原料用盐酸处理，浸出Fe，作者经过实验研究得出：在一定条件下第一段浸出中氧化铝的浸出率达到了63.65%，而在第二段浸出过程中，氧化铁的浸出率达到了91.87%。

1.5 锗

朱丽苹[9]以锌浸出渣-富锗锌精矿为主要原料，协同浸出物料中锌、锗。采用一段中性浸出，中性浸出渣进行二段弱酸浸出，锌浸出率达到88%～90%，最后进行三段弱酸浸出渣-富锗锌精矿协同浸出，锌和锗的浸出率分别达到93%和87%，终渣中锌含量为15%，铅在5%以下，锗约为70g/t。

1.6 铅

岳辉等[10]对氰化渣进行混合浮选得到混合浮选渣，对浮选渣进行铜铅混浮，使铜铅从混合精矿中分离出来，再对铜铅精矿进行精选和扫选得到Cu和Pb。实验研究结果表明：Cu、Pb、Zn回收率仍分别达到了73.86%、45.61%、75.04%，而硫则达到84.12%。这种混合浮选对氰化渣进行有价金属回收的方法能够对多种渣中仍有利用价值的金属进行回收利用，减少了资源的浪费和对周围环境的影响。

1.7 金、银

朱瑛[11]利用锌做还原剂，将Au从含金废液中置换出沉淀在底部，经过过滤，再用硫酸将多余的Zn低温加热溶解、过滤、洗涤、烘干后得到粗金。然后按比例加入王水，待粗金溶解完全后加入一定量的硫酸钠与铅反应生成硫酸铅沉淀，过滤后得到滤液，向滤液中加入一定量的盐酸，当无棕色烟雾出现时加入蒸馏水将其稀释，再加入过量还原剂还原出金，得到纯度达到99.9%的金。许亚兰等[12]向含银废液中加入NaCl溶液，使Ag以AgCl的形式沉淀析出，对反应后的溶液进行抽滤，得到AgCl固体。在温度升到500℃后将内有石墨粉、Na2CO3和AgCl的坩埚入炉，继续升高温度达到1050℃并保持15min后停止加热，先用热水洗净未能反映完全的物质后用蒸馏水洗涤即可得到块状的银单质。

2 工业废渣资源化应用

2.1 煤矸石路基

高礼等[13]利用煤矸石做路基填料。考察不同掺土量煤矸石经击实后的颗粒级配分布情况得出结论：通过击实试验模拟采用煤矸石做为路基填料时，遭受碾压和大件运输时的颗粒破碎现象，过程中大颗粒被压后粒级变细，粗颗粒减少而细颗粒增加，级配趋良好。通过增加煤矸石中细颗粒的占比，可以获得较高的密实度提升，还能获得水稳定性的改善。采用掺土量15%的煤矸石作为路基填料应用，使作废弃堆存处理的煤矸石资源得到有效利用。

2.2 钢渣与铝土矿尾矿为主要原料制备多孔陶瓷

任育鹏等[14]以钢渣与铝土矿为主要原料，加以滑石和黏土，制成粉末后混合造粒压制成型，入炉烧结生产多孔陶瓷，应用于建筑、航空等各大领域，实现了钢渣资源化利用。

2.3 粉煤灰制多孔陶瓷过滤材料

熊林等[15]在粉煤灰中加入黏结剂经烧结成型，加造孔剂增加材料的气孔率，制得多孔陶瓷材料，并考虑造孔剂和烧结强度对所制材料的强度、气孔率等性质的影响，得出造孔剂用量应该小于等于35%，烧结温度为1175℃时所得产品质量为佳。

2.4 利用赤泥研制铁铝酸盐水泥及掺钡活化研究

戴剑等[16]用赤泥和粉煤灰等作为主要原料，按一定的比例混合配入石灰石、铝矾土和天然石膏，用钡泥做活化剂。将原料制成生饼料经过高温烧结后加入5%的石膏混合磨细，控制比表面积为（400±20）m2/kg，制得水泥后，对所制水泥进行抗压强度试验，并测出矿物组成最优配比，在此基础上加入钡泥进行活化试验。矿物组成为C4AF 16%，C2S 48%，时最佳。煅烧温度为1310℃为最佳，保温时间应为60min，赤泥掺入量10.05%为最佳，本实验中活化剂钡泥最佳掺入量4%。

2.5 磷渣基水泥

王涛等[17]以磷渣为原料，加入部分化学试剂（石膏、硫酸钠、硫酸铝、氢氧化钠），考察加入的各种化学添加剂以及粉磨时间对水泥强度的影响，当石膏、硫酸钠、硫酸铝、氢氧化钠外掺量分别为2.0%、0.6%、1.1%、0.4%，粉磨40 min时，制备的水泥试件28d抗折强度大于11MPa，抗压强度大于54MPa。达到了普通水泥强度的基本要求，生产工艺简单。

3 结论

合理利用冶金固废物是减轻环境污染的关键，同时能有效回收冶金工业废渣中的有价金属，缓解资源短缺现状，开发综合利用新技术是处理冶金固废物的主要途径。另外，我国工业废渣资源化处置技术不是很成熟，应用不广泛，研发生产高附加值产品是大趋势。