冶金固廢資源化利用現(xiàn)狀及發(fā)展摘要：冶金工業(yè)固廢年排放量較大，具有較強(qiáng)環(huán)境污染特性，與此同時(shí)，冶金工業(yè)固廢也是重要的再生資源來源。目前，我國(guó)冶金行業(yè)年產(chǎn)固體廢物超過千萬噸，而加上歷年的堆存量則達(dá)數(shù)億噸。冶金行業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)固廢產(chǎn)生量最大的行業(yè)之一。本文分析了目前國(guó)內(nèi)對(duì)冶金廢渣、冶金塵泥和廢水處理污泥這三大冶金固廢的主要處理方式和利用現(xiàn)狀，介紹了幾種目前應(yīng)用較多且較有前景的冶金固廢資源化技術(shù)，最后對(duì)冶金固廢資源化的發(fā)展進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：冶金固廢；資源化利用；現(xiàn)狀及發(fā)展引言冶金工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。我國(guó)從20世紀(jì)70年代開始引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和裝備，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，中國(guó)冶金行業(yè)整體技術(shù)已經(jīng)處于世界先進(jìn)水平，不論是鋼鐵還是有色金屬，產(chǎn)量均連續(xù)多年位居世界第一。然而，隨著我國(guó)冶金工業(yè)的飛速發(fā)展，大量的冶金固體廢物也隨之產(chǎn)生。源頭控制、科學(xué)處置、強(qiáng)化利用，減少環(huán)境污染是冶金行業(yè)急需解決問題。另一方面，隨著人類對(duì)礦產(chǎn)資源不斷地開采和利用，高品位的天然礦產(chǎn)資源越來越少，而很多冶金固廢中的有價(jià)金屬含量達(dá)到甚至超過了天然礦中的金屬含量。因此，冶金固體廢物的無害化處置和資源化利用是解決冶金行業(yè)環(huán)境污染和資源短缺的關(guān)鍵，也是工業(yè)綠色化的必然趨勢(shì)。1冶金固廢的來源及種類冶金固廢的來源和種類眾多，這些固廢有的可以在冶煉過程中返回系統(tǒng)進(jìn)行處理，有的則需要外排，另外進(jìn)行處理。冶金固廢大體上可分為冶金廢渣、冶金塵泥和廢水處理污泥三類。1）冶金廢渣是礦石提煉金屬后產(chǎn)生的廢渣，根據(jù)冶煉方式的不同，可分為火法冶煉渣和濕法浸出渣。火法冶煉渣是火法冶煉過程中產(chǎn)生的爐渣，其成分主要為爐料中的脈石、灰分、雜質(zhì)以及冶煉過程中加入的熔劑和造渣劑等。常見的火法冶煉渣有高爐渣、鋼渣、銅冶煉渣、煉鉛爐渣、鎳渣、鎂渣等。濕法浸出渣是濕法提取金屬后產(chǎn)出的廢渣，主要成分為脈石和未浸出的目標(biāo)金屬礦以及礦石和浸出劑反應(yīng)后得到的不溶成分［1］。常見的濕法浸出渣有赤泥、鋅浸出渣、鎢堿渣、氤化尾渣等。在金屬冶煉過程中，冶金廢渣是產(chǎn)生量最大的固體廢物，如粗鋼生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生約15%的鋼渣，每生產(chǎn)1t銅約產(chǎn)生2.2-3t銅冶煉爐渣，每生產(chǎn)1t氧化鋁約產(chǎn)生0.8-1.5t赤泥。2）冶金塵泥是金屬冶煉過程中產(chǎn)生的各種煙塵、灰分和沉泥，其來源和種類很多，如高爐塵泥、煉鋼塵泥、銅冶煉煙塵、酸泥、銅陽極泥、鉛冶煉煙塵、鉛陽極泥等。一種金屬冶煉過程中一般會(huì)產(chǎn)生多種性質(zhì)各異的塵泥，其成分較復(fù)雜，含有各種有價(jià)金屬和有害元素。如銅的冶煉過程中產(chǎn)生的冶金塵泥有熔煉煙塵、吹煉煙塵、精煉煙塵、酸泥（鉛濾餅、砷濾餅）、銅陽極泥等。煙塵中通常含有5%-30%的銅，而陽極泥中一般含有較多的銅、金、銀和鉑等有價(jià)金屬；同時(shí)，煙塵和酸泥中含有較高的鉛、砷等重金屬有害物質(zhì)，均屬于危險(xiǎn)廢物。3）冶金過程中會(huì)產(chǎn)生大量含重金屬等有害物質(zhì)的廢水，廢水處理過程中會(huì)產(chǎn)生大量的污泥。廢水處理污泥的成分取決于廢水水質(zhì)及水處理工藝。在我國(guó)，冶煉廢水多采用生物制劑、石灰中和、鐵鹽沉淀等方法處理。廢水處理污泥主要由硫酸鹽、碳酸鹽及金屬氫氧化物組成，一般屬于危險(xiǎn)廢物⑵。2冶金固廢資源化利用現(xiàn)狀2.1冶金廢渣21世紀(jì)以后，我國(guó)對(duì)冶金廢渣的處理逐步進(jìn)入了整體回收、綜合利用的階段，冶金廢渣資源化技術(shù)不斷進(jìn)步，利用水平也不斷提高。不同的金屬和不同的冶煉工藝產(chǎn)生的冶金廢渣的資源化處理方式和利用程度都不一樣，但由于冶金廢渣中一般都含有一定量的有價(jià)金屬，故冶金廢渣的資源化利用基本都是圍繞回收其中的目標(biāo)有價(jià)金屬進(jìn)行，具體方法主要包括渣選礦、火法提取和濕法提取等。對(duì)于有價(jià)金屬含量較低或回收成本較高的廢渣，則用于生產(chǎn)水泥、建材等。如在鋼渣的利用方面，由于鋼渣中含有10%左右的鐵以及鈣、鐵、鎂、猛等氧化物，目前鋼渣的資源化利用方式有鋼渣磁選除鐵、鋼渣返燒結(jié)等，同時(shí)也可用于生產(chǎn)鋼渣水泥。銅冶煉渣的資源化處理方法主要有選礦分離、濕法提取、火法貧化、高溫氧化、高溫還原等，但因存在回收率低或能耗高等問題，還有待近一步研究完善。赤泥的資源化途徑主要有：1）提取鐵、鋁、鈦等有價(jià)金屬；2）用于廢水處理和土壤修復(fù)；3）用于生產(chǎn)建材；4）赤泥土壤化。但這些方式都存在成本高或者處理量少的問題，故大部分赤泥還是以堆存處置為主⑶。2.2冶金塵泥與冶金廢渣相比，冶金塵泥的產(chǎn)生量相對(duì)較少，但其中有價(jià)金屬和有害元素含量都相對(duì)較高，故冶金塵泥一般不用作水泥、建材原材料，而是進(jìn)行資源化處理回收其中的有價(jià)金屬。大部分的冶煉廠會(huì)將產(chǎn)生量較少的前端煙塵、灰分等返回熔煉或濕法冶煉系統(tǒng)進(jìn)行處理。產(chǎn)生量較大的冶金塵泥，全部返回系統(tǒng)會(huì)降低冶煉系統(tǒng)處理能力，導(dǎo)致有害成分的累積，最終影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量，故一般需要單獨(dú)處理。如在鋼鐵冶金中，主要的冶金塵泥是高爐塵泥和煉鋼塵泥，高爐塵泥一般用弱磁選鐵技術(shù)回收其中的鐵、用浮選技術(shù)回收其中的碳；煉鋼塵泥一般與燒結(jié)返礦搭配后作為燒結(jié)材料使用，或是進(jìn)行金屬化球團(tuán)后返回回轉(zhuǎn)窯焙燒4。2.3水處理污泥水處理污泥處理方法主要有固化處理、火法處理和濕法處理3種。其中，固化處理包括水泥固化、石灰固化和熔融玻璃體固化等，是早期應(yīng)用最廣泛的一種處理污泥的方法，但該法沒有將污泥中的有價(jià)資源進(jìn)行利用，且固化后增加了體積，需要占用更多的土地資源，不符合綠色環(huán)保的發(fā)展要求。水處理污泥的火法處理和濕法處理能夠?qū)ζ渲械挠袃r(jià)金屬進(jìn)行回收，是目前研究的熱點(diǎn)方向司。3冶金固廢資源化技術(shù)發(fā)展3.1側(cè)吹爐處理工藝目前，側(cè)吹爐熔煉在冶金固廢資源化回收方面的應(yīng)用主要是從各種固廢中回收銅、鉛、鋅等金屬。其能夠處理的冶金固廢包括各種含銅固廢、含銅污泥、煉銅煙灰浸出渣、銅浮渣、鉛銻渣、鉛精煉殘?jiān)退崮嗟龋瑫r(shí)還能搭配處理廢線路板、廢活性炭等其他危廢。近年來，中國(guó)瑞林在側(cè)吹熔煉工藝及成套裝備上不斷探索，形成了成熟的方案及設(shè)備，并向含銅危廢多金屬資源綜合回收領(lǐng)域推廣應(yīng)用。側(cè)吹爐處理冶金固廢工藝及設(shè)備具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：1）對(duì)物料的粒度和含水要求不高，除濕污泥外其他物料都可以入爐；2）爐床面積大、床能率大、反應(yīng)空間大，物料及煙氣在爐內(nèi)均能充分反應(yīng)，可以不設(shè)置二燃室；3）可搭配處置有熱值的無害化物料，能夠節(jié)約能源，大大提高了處置的經(jīng)濟(jì)、能耗及環(huán)保效益；4）側(cè)吹爐密閉性好，煙氣逸散少，能夠有效避免二嗯英的危害，適應(yīng)越來越嚴(yán)格的環(huán)保要求⑥。3.2等離子爐處理工藝等離子氣化技術(shù)是利用等離子炬作為氣化爐的熱源，由于其高溫和高熱密度，等離子技術(shù)幾乎能夠?qū)⑻蓟鶑U物中的有機(jī)物完全轉(zhuǎn)化成合成氣（主要為CO和H），而無機(jī)物則可變成無害灰渣（玻璃體）。采用等離子氣化技術(shù)處理各類污泥、垃圾、工業(yè)廢物等在國(guó)內(nèi)外已有不少研究及應(yīng)用，采用等離子體氣化法處理城市固體廢物和化工行業(yè)產(chǎn)生的危險(xiǎn)含碳廢物。與普通垃圾焚燒技術(shù)相比，該技術(shù)能夠有效提高廢物中能量的回收效率，且具有更好的靈活性和原料適應(yīng)性。采用等離子技術(shù)處理冶金固廢時(shí)，一方面可以以合金形式回收廢物中的貴重金屬，另一方面可將焚燒廢物產(chǎn)生的灰渣變成玻璃體作為建材使用，還能夠和其他類型的危廢一起進(jìn)行處理，特別適用于處理高毒性、難處置和含可回收貴金屬的冶金固體廢物，如含鎳電鍍污泥、含銘污泥、石化行業(yè)廢催化劑、危廢焚燒飛灰和爐渣等。實(shí)踐證明，該技術(shù)能耗較低，既實(shí)現(xiàn)了金屬資源和灰渣玻璃化回收利用，又能夠使煙氣污染物達(dá)標(biāo)排放［67］。3.3電爐處理工藝電爐是利用電極產(chǎn)生的高溫來熔煉礦石和金屬。電爐具有工藝靈活性大、爐溫高且容易控制等優(yōu)點(diǎn)，在對(duì)一些含鋅、銘鎳和鐵等金屬的冶金固廢進(jìn)行資源化回收時(shí)有一定的優(yōu)勢(shì)。電爐處理冶金固廢在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有不少研究和應(yīng)用，能夠處理的冶金固廢有不銹鋼污泥、氧化鐵皮、除塵灰、鋅浮渣、銘渣等B］。4冶金工業(yè)固廢綜合利用技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)（1）冶金廢渣。利用轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)，可對(duì)冶金廢渣進(jìn)行燜渣、篩分、磨碎和磁選，實(shí)現(xiàn)冶金廢渣的資源化利用。經(jīng)磁選除鐵后獲得的顆粒鐵能夠進(jìn)行二次利用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。粉狀鋼渣堆化作為建筑材料原料。鋼渣微粉深加工，利用機(jī)械壓制、焙燒，制成滲水地磚，可用于市政道路硬化。(2)冶金塵泥?；剞D(zhuǎn)窯工藝、轉(zhuǎn)底爐工藝處理冶金灰渣也可以實(shí)現(xiàn)固廢再利用，但對(duì)冶金灰渣原料要求高，生產(chǎn)過程中工藝參數(shù)難以穩(wěn)定，設(shè)備連續(xù)運(yùn)行性較弱。冶金灰渣的處理將朝著鍋爐灰、瓦斯泥塵泥集中收集處置研究方向發(fā)展。目前，將粘結(jié)劑與冶金灰渣提前預(yù)混合生成球團(tuán)或磚塊以利于后期進(jìn)行二次利用。(3)粉煤灰。一直以來，粉煤灰主要選用物理法進(jìn)行回收利用，制成水泥原料?；?qū)⑵溆糜陔娊獠壑猩a(chǎn)鋁硅合金，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，未來可以結(jié)合新型產(chǎn)品的研發(fā)進(jìn)一步拓展粉煤灰等固體廢物的利用方式和途徑9］。結(jié)束語綜上所述，目前我國(guó)冶金固廢資源化處理正處于蓬勃發(fā)展階段，但資源化利用率和無害化處置率還有待進(jìn)一步提高。企業(yè)應(yīng)該不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，完善冶煉工藝和廢物處置工藝，提高資源利用率，從源頭上減少冶金固廢的產(chǎn)生和排放，做到減量化的要求。同時(shí)，運(yùn)用信息化的手段構(gòu)建冶金固廢資源化產(chǎn)業(yè)鏈和危廢處置合理布局，對(duì)于冶金企業(yè)無法內(nèi)部消化的冶金固廢，通過不同冶金企業(yè)間的相互消納和危廢處置企業(yè)的集中處置來實(shí)現(xiàn)對(duì)冶金固廢的高效利用。參考文獻(xiàn)［1］李敏.冶金固廢資源化利用現(xiàn)狀及發(fā)展［J］.世界有色金屬，2019(12):14+16.［2］李蘭杰，趙備備,高明磊，耿立唐，白瑞國(guó)，柳朝陽，王新東.釩化工冶金固廢資源化清潔利用［J］.過程工程學(xué)報(bào),2019,19(S1):99-108.［3］申星梅,吳成志，武杏榮,王平,李遼沙.冶金固廢中銦的濕法浸出技術(shù)［J］.有色金屬工程,2019,9(04):60-66.［4］萬代云.冶金固廢資源化利用現(xiàn)狀及發(fā)展分析［J］.冶金與材料，2017,37(06):50-51.曾飛.冶金固廢資源化利用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)探討[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2017,43(07):194.徐景炎，楊文靜，王