有色金属冶炼废渣的循环利用

陈欢欢

（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南 长沙 410019）

作为近年来经济发展重要方向，循环经济发展更强调污染问题控制、资源循环利用，做到经济与环境协调发展。以有色金属冶炼行业为例，产品应用有较高的关注度、较广的领域，但再生利用水平不高，一定程度上制约行业循环经济的发展。在此背景下，考虑引入相关的处理技术，确保处理后的废渣可用于不同领域，实现行业循环经济发展目标。本文对有色金属冶炼废渣循环利用研究，具有十分重要的意义。

1 有色金属冶炼废渣处理现状

关于有色金属冶炼废渣，顾名思义，指为有色金属矿物在冶炼过程中产生的废渣，若以金属矿物性质为依据，有稀有金属渣、轻金属渣（如氧化铝提炼后的赤泥）以及重金属渣（铬渣、锌渣、铅渣、铜渣）等，这些废渣的产生，其中步不乏较多有价元素，但若管理不当，也可能产生环境污染问题。根据中国产业信息网公布，目前钢铁和有色金属行业，从采选到最后冶炼，中国现存已有5亿吨废渣，同时每年还新增1.8亿吨（钢铁渣8000万吨，炼铝的渣7000万吨每年，炼铜的渣1600万吨，还有镍渣、锡渣、铅锌渣等等）。1.8亿的废渣中储存了7000万吨的铁，160万的锌，80万的铅，480吨的银，还有130吨的铟，具有很好的再回收利用价值。

从目前有色金属废渣处理方法上，包括许多，如磁场流体分离技术、沉淀法、离子交换法、溶剂浸出技术等，这些技术方法应用下在帮助处理有用物质、减少能源浪费方面可发挥重要作用，均体现出我国在废渣处理方面取得较多进步。同时，在无用废渣排放中，也强调在排放过程污染控制方面加强，做好环境保护工作，这也是废渣处理进步的重要表现。值得注意的是，这些技术方法的应用并非意味有色金属冶炼废渣处理已经成熟完善，其中也涉及许多亟待解决的问题，如废渣的循环利用、环境保护等[1]。

2 有色金属冶炼废渣回收再利用常见方法

（1）湿法冶炼技术。在有效金属元素回收方面，主要以金属类元素、非金属元素为主，其中金属类要素一般可在二次冶炼下，应用相关的技术如湿法冶炼、火法冶炼，完成有效金属元素回收提取过程。而非金属元素在处理中，一般以阶梯利用法为主。无论哪种方法应用下，有效元素回收再利用，均要求坚持减量化、无害化原则。以湿法冶金技术为例，是我国当前有效金属元素回收利用率较高的技术方式，主要强调在微生物水溶液、酸碱溶液中浸出，达到有色金属元素提取的目的，并配合电解水溶液，保证回收效果，其优势在于对操作环境无过高要求，且无过多有毒气体产生。从湿法冶金步骤看，主要表现为：①浸泡，在水溶液内放入伴生矿渣浸泡，该过程被叫做原料浸出；②净化过程，原料浸出后，分离矿物残渣与水溶液，并分离有效金属与杂质；③提取，可借助电解法，提取浸液中的有效金属元素，需注意该过程可能存在有氧酸成分的矿渣，应在析出氧化物的基础上提取有效金属元素。同时，应在原料浸出环节加强，该环节是湿法冶金中主要步骤，从有效金属元素存在形式看，包括许多如硫酸盐、硫化物以及砷化物等，需在浸液溶剂与浸出方法上合理选择。如在对氧化物铜、钻、锌、镍等提取中，浸泡溶剂可选择HZSO4，可保证回收率为99%。对于部分碱性废渣，其中的硫化物包括许多如铜、镍、钻等，可选NH浸出，取得的效果较为理想。另外，该技术应用下还需考虑到净化操作环节，对于浸出后的废渣，可从中提取出较多有效金属元素，但浸出后的元素中也包含一定的有害物质或其他不需要的元素。针对该种情况，考虑采取有效的净化方法，如还原法、离子交换法、离子沉淀法以及溶剂萃取法等，这些净化提取方法应用下对高效提取废渣中的有效元素可发挥重要作用[2]。

（2）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[3]。

3 有色金属冶炼废渣回收再利用领域

（1）有价金属元素提取。有价金属元素提取是是有色金属资源化利用的关键。一般从有色金属冶炼废渣中提取有价金属，可采用的方法较多，名主要结合不同的有色金属类型做有价金属元素提取。以赤泥中的有价金属元素提取为例，可采用的方法较多，如拜尔法、联合法、碱石灰烧结法等，对赤泥的成分进行分析，配合直接浸出法、还原炼铁法以及综合回收法等。以其中直接浸出法为例，该方法应用下，可满足稀土元素、稀有元素的提取要求。再如铜渣中有价元素的提取，提取物质通常为铜锌金银，利用氧化焙烧法、氯化挥发法提铟等，可进行硅酸钙、硅酸铁以及硫化物的提取。另外，也有其他废渣中，在有价元素提取中可采取不同的工艺，如浸锌渣中进行铅、银、铟工艺的应用、镍渣生产氧化镍工艺，在钼渣酸进行钼酸铵产品分解生产等。这些方法运用下，均能满足有价金属元素提取要求，保证回收再利用效率[4]。

（2）工业材料运用。有色金属中包含的可利用材料较多，如氧化镁、三氧化二铝、氧化钙以及二氧化硅等，在有色金属中均较为常见，如通过提取有色金属冶炼废渣中的元素，包括氧化镁、三氧化二铝、氧化钙与二氧化硅等，均可用于玻璃材料制作，这些元素用于玻璃材料制作中，可提升玻璃机械性能，在抗腐蚀性能与耐磨性能上均较好。同时，有色金属冶炼废渣回收利用中，也有可用于建筑领域的元素，如二氧化硅、氧化钙以及三氧化二铁等，该类元素用于建筑原料制作，可使材料有较高的软化系数、较大强度，且吸水率较小。另外，取水淬铜渣，同水泥按照9：1比例进行混合，隔热板或砖在防渗透性上较好，质量轻便，且保温隔热。近年来，水泥材料中有色金属废渣的回收利用较为广泛，很大程度上帮助提高水泥耐磨性能[5]。

（3）其他领域应用。除上述领域外，有色金属废渣回收再利用也体现在其他领域中，如路基铺设，其主要借助赤泥固化作用，或借助钒渣，有助于路基强度的提高。此外，从其他较多领域中可发现，如化工原料、化肥、陶瓷等，均可利用有色金属废渣。这些均能反映出有色金属废渣的回收利用涉及的领域较多，应注意充分发挥废渣的优势，保证回收再利用效率。

4 有色金属冶炼废渣回收再利用相关问题与处理

有色金属冶炼废渣处理中，各项技术应用下对帮助提高废渣利用效率可发挥重要作用，但需注意的是整个回收再利用过程中存在的问题也较为突出，致使废渣利用率降低。具体剖析其中的问题，首先表现在废渣处理不到位，致使废渣利用率降低，轻则影响废渣利用率，严重时可能产生重金属污染情况。特别当前较多技术手段应用下，均有明显的粗放型特点，这就要求在废渣处理中逐渐将该类问题解决。其次，废渣处理技术应用水平相对较低，废渣处理中的技术操作，极易有技术偏差或漏洞情况，在废渣未能充分处理情况下，可能造成不合理排放与污染问题产生。对此，要求在技术应用方面不断优化，强化相关人员专业素养，以此使废渣处理效果提升。最后，注意环境污染问题控制。如废渣处理中有随意排放情况，引起环境污染、水污染等问题，要求对无用废渣做好处理工作，降低所带来的环境污染影响。

5 结论

有色金属冶炼废渣的回收再利用是循环经济发展的重要体现。实际进行有色金属冶炼废渣回收利用中，应正确认识有色金属冶炼废渣处理现状，明确有色金属冶炼废渣处理相关技术方法，包括湿法冶炼、火法冶炼等，充分将废渣在各领域中的应用优势发挥出来。考虑到有色金属冶炼废渣回收再利用中，存在的问题较多，要求采取相应的解决措施，以此使回收再利用效率提高。