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，因此其產生與積存會對環境造成影響，對其進行無害化處置是環境保護的需要。
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行資源化利用，分離提取其中的有價元素生產符合市場需要的冶金產品，可以創造顯著的經濟效益。
對冶金固廢的無害化處置與資源化利用有利于冶金行業的綠色化可持續發展。
1.電解錳渣的無害化處置與資源化利用
（1）產品：堿式碳酸錳、農用硫酸銨。
（2）工藝概述：
將電解錳渣用分散機分散、制漿，在助劑作用下使其中的錳鹽、銨鹽進入液相，再經過濾得脫錳、脫氨濾餅。所得濾餅毒性浸出達標，出售給水泥生產企業用作生產原料。處理濾液得堿式碳酸錳產品。處理提錳后液得農用硫酸銨。處置過程無三廢排放，對環境無影響。
（3）主要經技術指標：
以四川廣源電解錳渣為例，主要化學組成：
?。∟H4）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。
?、诋a品產量及銷售收入：
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；
錳渣處置補帖及銷售收入：30元；
合計：483.6元。
說明：表中產品售價為現行市場價格。
2.煉鎳廢渣的綜合利用
（1）產品：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：將煉鎳廢渣進行預處理，再經酸浸、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，進一步采用堿循環無害化工藝以所得硫酸亞鐵為原料生產氧化鐵紅工業顏料。
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生的工藝廢水合并與堿土金屬氧化物反應揮發出氨，氨經吸收制得氨水循環使用。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，返回系統循環使用，副產碳酸鈣作為產品出售。整個工藝過程無廢渣、廢水排放。
（3）主要經濟技術指標以江西某公司煉鎳廢渣為例，化學組成為：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）。
收率：氧化鎂＞95%；鐵＞90%，硅＞95%，鋁>95%，鎳>95%（以分解率為基數）。
?、僦饕镔Y能源消耗量：
?、诋a品產量及銷售收入：
3.水化渣無害化綜合利用
（1）產品：硝酸鈣、氟化鋁、高分散白炭黑、氧化鐵紅工業顏料和煤炭。
（2）工藝概述：在有催化劑存在的條件下，以無機酸對水化渣進行分解，使其中的鋁、鐵和鎂溶出并進入液相，二氧化硅和所含的碳、硫不與酸反應被留存于殘渣中。經分離收得含有鋁、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，再采用堿循環法工藝處理硫酸亞鐵溶液得氧化鐵紅工業顏料；將分鐵后液進一步凈化處理，以碳酸鹽或碳酸氫鹽為沉淀劑使其中的硫酸鎂轉化為堿式碳酸鎂。
碳酸鎂分離過程所產生的碳酸鎂母液與氧化鐵紅分離工序所產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，制得氨水循環使用。
將酸解殘渣與轉化劑及酸作用，使其中的鈣轉化可溶性鈣鹽進入液相，將分離所得鈣鹽溶液蒸發結晶收得四水硝酸鈣產品；分離鈣溶液所收得的轉化殘渣主要成份為二氧化硅和煤炭，將脫鈣殘渣與堿反應制得水玻璃，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。
工藝過程對廢氣進行控制、收集、回用，對廢渣、廢水進行全封閉循環利用，對環境無影響。
?。?）主要經濟技術指標以陜西某公司所產水化渣為例，化學組成：SiO2：17.34%；Al2O3：12.36%；Fe2O3：19.96%；MgO：5.82%；CaO：15.86%。
分解率：CaO≥85%；SiO2≥85%；Al2O3≥90%，Fe2O3≥90%，MgO≥90%。
收率（以分解率為基數）：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）
②產品產量及銷售收入：
4.二次鋁灰的無害化處置與資源化利用
（1）產品：干法氟化鋁，副產白炭黑、碳酸鈣
（2）工藝概述：
將二次鋁灰無害化處置過程所產出的鋁酸鈉經進一步脫硅、除鐵，再經種分、碳分制得氫氧化鋁。生產過程所得氫氧化鋁母液經苛化、過濾、濃調收得氫氧化鈉，返回無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生的含氨尾氣為氨化劑，經氨化、分離制得副產沉淀白炭黑和氟化銨溶液。將氟化銨溶液濃縮、結晶、干燥制得氟化銨。
將上述工序所得氟化銨和氫氧化鋁進一步干燥，送集約式同步異位氟化鋁反應器，經氟化反應、冷卻、包裝制得干法氟化鋁產品。氟化反應在負壓條件下進行，所產生的氨濃為45~60%的反應尾氣經冷卻、除塵后被引入氟硅酸氨化反應系統作為氨化劑使用。
（3）主要經濟技術指標鋁浸出率大于95%，收得率大于97%（以浸出率為基數）；氟收得率95%，氟硅酸中硅收得率98%。生產過程氨及氫氧化鈉循環利用率分別為95%和96.5%。
?、僦饕镔Y能源消耗量：
?、诋a品產量及銷售收入：
以含氧化鋁為66%的電解鋁灰采用氟化銨法生產干法氟化鋁，每處理1000Kg鋁灰產出氟化鋁1000Kg。同時副產沉淀法白炭黑359Kg，碳酸鈣1050Kg。經檢測，所得氟化鋁產品質量優于GB/T4292-2017標準中AF-1指標，其中松裝密度在1.36—1.44g/cm3之間。
未完待續
