摘要:有色冶金矿渣是指有色矿物冶炼过程中产生的废渣,如从铝土矿中提取氧化铝时排出的赤泥、镍铁合金冶炼过程中产生的镍铁渣、铜冶炼过程中产生的铜渣等,其产生量与矿石质量和投加量有关。据统计,2021年我国有色金属产量为6454万吨,同比增长5.4%,呈持续增长趋势。有色冶金渣的排放量已超过3000万吨,但综合利用率仅为60%,远低于90%以上黑色冶金渣的利用水平,导致有色冶金渣的储存量呈指数级增长。这些废弃物长期露天存放,不仅消耗了大量的土地资源,增加了企业成本,而且长期风化浸出,使有害元素渗入地下水、河流和土壤,造成严重的环境污染,危及周围人、动植物的健康。同时,矿渣中有价值的成分没有得到有效利用。冶金渣的减量化、安全化和资源化利用是整个有色金属行业普遍存在的问题,也是阻碍行业绿色可持续发展的根本问题。
1.1 赤泥
赤泥是氧化铝生产中产生的,以Al2O3、Fe2O3、CaO和SiO2为主体的强碱性固体废弃物,因为含有较多的Fe2O3,其外形呈鲜红色,故称之为赤泥。每制造1t三氧化二铝会带来0.6~2.5t赤泥。在我国做为世界第一的氧化铝生产强国,赤泥年发生量可达上亿多吨。依据氧化铝生产工艺技术不一样,赤泥可以分为拜耳法赤泥、烧结法赤泥和结合法赤泥。拜耳法赤泥显著具备含钙和含硅量低特性,但Fe、Al和Na含量比较高,主要矿物相为硅铝酸钠、凝固紫牙乌、白云石和一水软铝石;烧结法赤泥和结合法赤泥的钙含量和含硅量比较高,主要矿物相为氯化镁二钙、白云石、钙钛矿、铁铝酸四钙等,在其中氯化镁二钙基本上约占品质的50%,可以直接用以建筑装饰材料生产制造。
1.2 镍铁渣
镍铁渣是冶炼镍铁合金中产生的,以Fe2O3、SiO2和MgO等金属氧化物为基本成分熔融物经水碎后所形成的球型颗粒固体废弃物,一般呈墨绿。每制造1t镍也会产生6~16t废料。镍铁渣已经成为在我国继铁渣、炉渣、赤泥以后的第四大冶炼固体废弃物。镍铁渣成份因铁矿石由来、特性和冶炼工艺技术不一样有所差异。炼铁高炉镍铁渣属SiO2-Al2O3-CaO系,CaO含量为20%~30%,具备钙含量高、铁含量低特性,矿含量物相有氯化镁二钙、硅酸三钙、硫酸钙、碳酸氢钙、镁橄榄石和镁尖晶等,有一定的潜在性活力;加热炉镍铁渣属SiO2-MgO-Fe2O3系,其MgO含量比较高(≥20%),CaO含量比较低(≤10%),并且其Fe2O3含量远远高于炼铁高炉镍铁渣,具备镁含量和铁含量高、钙含量低特性,矿物质相以镁(铁)孔雀石为主导,具备潜在性活力低、易磨能力差、运用成本相对高的特征。
1.3 铜渣
铜渣是造锍冶炼或冰法吹炼中产生的,以金属氧化物、硫酸盐和铝硅酸盐为主导,与此同时广泛带有Cu、Fe等化学元素的白色玻璃状废料,呈高密度状,硬而脆,具有较好的牢固性、可靠性和耐磨性能等物理性能。运用当代氧气充足吹炼加强炼铜加工工艺,每制造1t铜会带来2~3t铜渣。2020年,在我国精炼铜生产量为1003万t,铜渣消耗量达到3000多万元t,其处理方法仍然以箱使为主导,总计箱使已超3亿t,开发利用幅度尚需增加。不同类型的冶炼方式生产出来的铜渣成分不一样。铜渣广泛带有0.5%~2.0%的Cu、30%~40%的Fe、30%~40%的SiO2,及其低于10%的Al2O3、Fe3O4和CaO,矿物质相大多为铁孔雀石、赤铁矿、硫酸盐、方镁石、黄铜矿和方石英石等。格外的,铜渣的有价金属原素含量比较高,具备明显的回收利用使用价值。
1.4 铅锌渣
冶金工业作为我国工业的支柱产业,在工业发展中面临着严重的资源和环境问题。因此,提高冶金固体废物的回收率对冶金工业的可持续发展具有重要意义。经过多年的研究和发展,我国在冶金固体废物处理方面取得了一定的成果,但与国外相比,仍存在一些问题和缺陷。有关人员仍需开展大量研究,不断提高冶金固体废物的回收率,建立完善的冶金固体废物处理体系,减少冶金行业的环境污染,提高资源综合利用率.
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