冶金固廢的資源化利用（上）
冶金固廢是指有色金屬、貴金屬及稀有、稀散金屬選礦、冶煉過程產(chǎn)生的固體廢渣，如：高爐粉塵、水萃渣、銅鋅冶煉廢渣、鉛鋅冶煉廢渣、稀土冶煉廢渣、鋁灰及二次鋁灰、多金屬冶煉廢渣等。由于所述冶金固廢中含有重金屬及其它有害元素，因此其產(chǎn)生與積存會對環(huán)境造成影響，對其進(jìn)行無害化處置是環(huán)境保護(hù)的需要。
同時，冶金固廢中又含有硅、鋁、鐵、鉛、鋅、銅、鎳等有價元素，具有較高的可利用性。采用不同的工藝方法對冶金固廢進(jìn)行資源化利用，分離提取其中的有價元素生產(chǎn)符合市場需要的冶金產(chǎn)品，可以創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
對冶金固廢的無害化處置與資源化利用有利于冶金行業(yè)的綠色化可持續(xù)發(fā)展。
1.電解錳渣的無害化處置與資源化利用
（1）產(chǎn)品：堿式碳酸錳、農(nóng)用硫酸銨。
（2）工藝概述：
將電解錳渣用分散機(jī)分散、制漿，在助劑作用下使其中的錳鹽、銨鹽進(jìn)入液相，再經(jīng)過濾得脫錳、脫氨濾餅。所得濾餅毒性浸出達(dá)標(biāo)，出售給水泥生產(chǎn)企業(yè)用作生產(chǎn)原料。處理濾液得堿式碳酸錳產(chǎn)品。處理提錳后液得農(nóng)用硫酸銨。處置過程無三廢排放，對環(huán)境無影響。
?。?）主要經(jīng)技術(shù)指標(biāo)：
以四川廣源電解錳渣為例，主要化學(xué)組成：
（NH4）2SO4 2.34%,Mn 3.23%。
錳、銨脫除率：錳95.23%，銨98.79%；
錳、銨收得率：錳99.64%，銨99.37%；
?、僦饕镔Y能源消耗量：（按每處理1000kg錳渣計）
洗脫劑：30kg，含量93%；
凈化劑：5kg，含量18%；
沉淀劑：88kg，含量96%；
電：32kwh；水1m3；
蒸汽：410kg。
②產(chǎn)品產(chǎn)量及銷售收入：
硫酸銨：96kg，單價0.6元/kg，金額57.6元；
碳酸錳：72kg，單價5.5元/kg，金額396元；
錳渣處置補(bǔ)帖及銷售收入：30元；
合計：483.6元。
說明：表中產(chǎn)品售價為現(xiàn)行市場價格。
2.煉鎳廢渣的綜合利用
（1）產(chǎn)品：堿式碳酸鎂、冰晶石、氧化鐵紅、高分散白炭黑、鎳精礦等。
（2）工藝概述：將煉鎳廢渣進(jìn)行預(yù)處理，再經(jīng)酸浸、分離收得酸浸出液和酸浸殘渣。分離酸浸出液中的鋁得氫氧化鋁沉淀，以所得氫氧化鋁為前驅(qū)物，以氟硅酸或氟硅酸鈉為氟源，采用堿法工藝制備冰晶石。冰晶石制備過程副產(chǎn)沉淀白炭黑和氨水。
分離分鋁后液中的鐵得鐵沉淀物和分鐵后母液。處理鐵沉淀物得硫酸亞鐵溶液，進(jìn)一步采用堿循環(huán)無害化工藝以所得硫酸亞鐵為原料生產(chǎn)氧化鐵紅工業(yè)顏料。
分離沉鐵后液中的鎳得鎳精礦和分鎳后液，將分鎳后液和氧化鐵紅制備過程產(chǎn)生的工藝廢水合并與堿土金屬氧化物反應(yīng)揮發(fā)出氨，氨經(jīng)吸收制得氨水循環(huán)使用。銨解殘液為硫酸鎂溶液，與碳酸鹽或與碳酸氫鈉鹽制得堿式碳酸鎂。
將酸解殘渣與堿反應(yīng)制得水玻璃，采用碳沉析法工藝處理水玻璃的高分散輪胎用白炭黑。處理白炭黑母液收得氫氧化鈉溶液，返回系統(tǒng)循環(huán)使用，副產(chǎn)碳酸鈣作為產(chǎn)品出售。整個工藝過程無廢渣、廢水排放。
（3）主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)以江西某公司煉鎳廢渣為例，化學(xué)組成為：MgO：33.37%；SiO2：51.62％；TFe:4.16%；NiO：0.46%；Al2O3：13.31%。
原礦分解率：氧化鎂＞95%，鐵＞85%，硅＞90%，鋁>90%，鎳>95%（以原礦品位為基數(shù)）。
收率：氧化鎂＞95%；鐵＞90%，硅＞95%，鋁>95%，鎳>95%（以分解率為基數(shù)）。
①主要物資能源消耗量：
?、诋a(chǎn)品產(chǎn)量及銷售收入：
3.水化渣無害化綜合利用
（1）產(chǎn)品：硝酸鈣、氟化鋁、高分散白炭黑、氧化鐵紅工業(yè)顏料和煤炭。
（2）工藝概述：在有催化劑存在的條件下，以無機(jī)酸對水化渣進(jìn)行分解，使其中的鋁、鐵和鎂溶出并進(jìn)入液相，二氧化硅和所含的碳、硫不與酸反應(yīng)被留存于殘渣中。經(jīng)分離收得含有鋁、鐵、鎂離子的酸浸出液和主要成分為二氧化硅、二水硫酸鈣和煤炭的酸解殘渣。
將酸浸出液送元素分離與提取工序，分理出其中的鋁并制得氫氧化鋁，然后采用氟硅酸法工藝處理氫氧化鋁生產(chǎn)氟化鋁；將分鋁后液送鐵分離工序分離出鐵，并以所得鐵沉淀物為原料制備硫酸亞鐵溶液，再采用堿循環(huán)法工藝處理硫酸亞鐵溶液得氧化鐵紅工業(yè)顏料；將分鐵后液進(jìn)一步凈化處理，以碳酸鹽或碳酸氫鹽為沉淀劑使其中的硫酸鎂轉(zhuǎn)化為堿式碳酸鎂。
碳酸鎂分離過程所產(chǎn)生的碳酸鎂母液與氧化鐵紅分離工序所產(chǎn)生的氧化鐵紅母液合并后送廢水綜合利用工序回收其中的氨，制得氨水循環(huán)使用。
將酸解殘渣與轉(zhuǎn)化劑及酸作用，使其中的鈣轉(zhuǎn)化可溶性鈣鹽進(jìn)入液相，將分離所得鈣鹽溶液蒸發(fā)結(jié)晶收得四水硝酸鈣產(chǎn)品；分離鈣溶液所收得的轉(zhuǎn)化殘渣主要成份為二氧化硅和煤炭，將脫鈣殘渣與堿反應(yīng)制得水玻璃，堿分解殘余物主要成分為碳、硫，熱值在4500大卡以上，可直接用作燃料。以水玻璃為原料，采用碳沉析法工藝，控制特定的工藝條件制得高分散性輪胎專用白炭黑。
工藝過程對廢氣進(jìn)行控制、收集、回用，對廢渣、廢水進(jìn)行全封閉循環(huán)利用，對環(huán)境無影響。
?。?）主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)以陜西某公司所產(chǎn)水化渣為例，化學(xué)組成：SiO2：17.34%；Al2O3：12.36%；Fe2O3：19.96%；MgO：5.82%；CaO：15.86%。
分解率：CaO≥85%；SiO2≥85%；Al2O3≥90%，F(xiàn)e2O3≥90%，MgO≥90%。
收率（以分解率為基數(shù)）：CaO≥95%；SiO2≥95%；Al2O3≥95%；Fe2O3≥96%；MgO≥95%。
?、僦饕镔Y能源消耗量：（按每處理1000Kg水化渣計）
?、诋a(chǎn)品產(chǎn)量及銷售收入：
4.二次鋁灰的無害化處置與資源化利用
（1）產(chǎn)品：干法氟化鋁，副產(chǎn)白炭黑、碳酸鈣
（2）工藝概述：
將二次鋁灰無害化處置過程所產(chǎn)出的鋁酸鈉經(jīng)進(jìn)一步脫硅、除鐵，再經(jīng)種分、碳分制得氫氧化鋁。生產(chǎn)過程所得氫氧化鋁母液經(jīng)苛化、過濾、濃調(diào)收得氫氧化鈉，返回?zé)o害化處置工序用作堿溶劑。同時以廉價的氟硅酸為氟源，以氟化鋁制備工序所產(chǎn)生的含氨尾氣為氨化劑，經(jīng)氨化、分離制得副產(chǎn)沉淀白炭黑和氟化銨溶液。將氟化銨溶液濃縮、結(jié)晶、干燥制得氟化銨。
將上述工序所得氟化銨和氫氧化鋁進(jìn)一步干燥，送集約式同步異位氟化鋁反應(yīng)器，經(jīng)氟化反應(yīng)、冷卻、包裝制得干法氟化鋁產(chǎn)品。氟化反應(yīng)在負(fù)壓條件下進(jìn)行，所產(chǎn)生的氨濃為45~60%的反應(yīng)尾氣經(jīng)冷卻、除塵后被引入氟硅酸氨化反應(yīng)系統(tǒng)作為氨化劑使用。
（3）主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)鋁浸出率大于95%，收得率大于97%（以浸出率為基數(shù)）；氟收得率95%，氟硅酸中硅收得率98%。生產(chǎn)過程氨及氫氧化鈉循環(huán)利用率分別為95%和96.5%。
?、僦饕镔Y能源消耗量：
?、诋a(chǎn)品產(chǎn)量及銷售收入：
以含氧化鋁為66%的電解鋁灰采用氟化銨法生產(chǎn)干法氟化鋁，每處理1000Kg鋁灰產(chǎn)出氟化鋁1000Kg。同時副產(chǎn)沉淀法白炭黑359Kg，碳酸鈣1050Kg。經(jīng)檢測，所得氟化鋁產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)于GB/T4292-2017標(biāo)準(zhǔn)中AF-1指標(biāo)，其中松裝密度在1.36—1.44g/cm3之間。
未完待續(xù)
