冶金固廢棄物資源化處理與綜合利用研究

何京凌

【摘 要】目前來說，我國固廢棄物資源化與綜合利用水平還存在很大的提升空間。以鋼鐵行業(yè)為例，冶煉廢渣每年產(chǎn)生大約4.2億t，我國冶金渣綜合利用量大約為2.3億t，資源綜合利用率為67%。其中，高爐渣綜合利用率與鋼渣綜合利用率，分別為82%、30%。基于此，深度分析此課題，提出有效的資源化與綜合利用化水平，有著積極的意義。

【關(guān)鍵詞】冶金固廢;資源化;綜合利用

1 冶金固廢棄物處理的發(fā)展空間

冶金固廢處理的上游為金屬冶金行業(yè)，例如煉鋼與其他金屬生產(chǎn)企業(yè)等。此類企業(yè)生產(chǎn)時會產(chǎn)生一定的工業(yè)廢渣，若能夠?qū)崿F(xiàn)資源化處理與綜合利用，可獲得不錯的成效。鋼鐵工業(yè)的發(fā)展也明確提出，要加快鋼鐵行業(yè)資源能源回收利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，加強冶金渣和塵泥等固體廢棄物的綜合利用。基于此背景，未來冶金固廢棄物資源化處理和綜合利用市場將會迎來很大的發(fā)展空間。

2 冶金固廢棄物資源化處理與利用現(xiàn)狀

2.1 冶金塵泥的處理

冶金固廢棄物資源化處理中的冶金塵泥處理，指的是在冶金中對塵泥進行處理。舉例來說，煉鋼與高爐瓦斯等類型塵泥。從生產(chǎn)角度分析，使用的除塵器運行時會吸收很多的粉塵，并且會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。產(chǎn)生的塵泥不僅顆粒很小，而且數(shù)量比較多。隨著資源化與綜合處理技術(shù)的發(fā)展，利用高爐塵泥的方法進行處理。

目前，部分企業(yè)采用銅污泥有價成分的提取方法，實現(xiàn)對污泥的資源化利用。采用的技術(shù)如下：（1）污泥的預(yù)處理。對銅污泥采用脫水預(yù)處理方法，在100～150℃條件下進行12 h的干燥處理，經(jīng)過處理后研磨，達(dá)到物料粒度要求;（2）將獲得的物料同還原劑進行混合處理，放置到真空爐內(nèi)。對真空爐殘壓設(shè)置為6.67～26.7 Pa范圍內(nèi)，處于800～1200℃的溫度條件下，開展真空高溫精餾處理，處理20～60 min，對反應(yīng)中揮發(fā)的成分，采用冷凝手段收集，獲得一次精餾產(chǎn)物，再放入真空爐內(nèi)，采取蒸餾處理措施，獲得含砷與銻元素的合金;（3）采用銻精煉技術(shù)，進行合金的回收。在進行精煉處理時，將溫度設(shè)置為500～700℃，殘壓設(shè)置為40 Pa，進行30～60 min的處理，回收合金，在合金精煉過程中添加還原劑，還原劑的添加量是物料質(zhì)量的5%～10%;（4）將首次蒸餾產(chǎn)生的殘留物料以及二次產(chǎn)生的摻和，全都放入焙燒爐，并且通入氧氣，開展氧化焙燒，對產(chǎn)生的物料進行固化處理。需要注意的是，此過程會產(chǎn)生有害氣體，要做好收集處理，以免造成環(huán)境污染。

2.2 冶金渣的處理

從當(dāng)前冶金固廢棄物資源化處理實際情況分析，很多部門具體處理時多采取將冶金渣丟棄的方式，無法達(dá)到資源化利用的效果，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境污染。部分單位雖然注重冶金渣的資源化利用，不過處理與利用方面還存在問題。未來，采用自磨磁選技術(shù)與其他技術(shù)等，對冶金渣開展回收處理，可有效避免產(chǎn)生廢鋼消耗的情況，達(dá)到增強冶金固廢結(jié)構(gòu)成分穩(wěn)定性的效果，實現(xiàn)預(yù)期處理目標(biāo)。現(xiàn)階段，我國正在開展清廢行動，各企業(yè)都在積極探索冶金固廢棄物資源化與綜合化利用的方法，同時防控重金屬污染。從鋼渣與冶金塵泥等的處理角度分析，使用等離子體火炬固廢處理裝置，對固廢進行高效處理，同時減少對環(huán)境的影響。

2.3 有害物的去除

固廢實現(xiàn)資源化利用，必須經(jīng)過有害物去除處理，使其達(dá)到再應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。目前來說，常用技術(shù)方法如下：（1）微波萃取技術(shù)。選擇適宜的溶劑，經(jīng)過微波反應(yīng)器，從固廢中提取各類化學(xué)成分。采用的技術(shù)原理為利用電磁場作用，使得固體或者半固體中含有的有機物成分能夠和機體實現(xiàn)分離，同時保持分析對象原本化合物的狀態(tài)。相關(guān)研究人員使用微波—萃取氣相色譜—質(zhì)譜法，對固廢中的苯胺進行測定，選擇丙酮-二氯甲烷當(dāng)作萃取劑，選擇萃取溫度為110℃、萃取時間為30 min，完成固廢中苯胺的提取;（2）索氏萃取。固廢資源化利用，常用的液—固萃取方法中索氏萃取方法，可適用于固體樣品的萃取分離。技術(shù)原理溶劑的回流與虹吸原理，實現(xiàn)對固廢混合物中所需成分的連續(xù)提取，具有提取效率高的特點。按照技術(shù)操作流程，要先進行固體的研磨處理，將固體物質(zhì)放入濾紙?zhí)變?nèi)，放到萃取室內(nèi)。溶劑加熱處理后，蒸汽經(jīng)過導(dǎo)氣管上升，被冷凝為液體滴入提取器內(nèi)。若液面超過虹吸管最高位置時，可出現(xiàn)虹吸的情況，溶液回流到燒瓶內(nèi)，則可以萃取出溶于溶劑內(nèi)的部分物質(zhì)。研究者運用索氏提取法檢測ABS木塑材料中Deca BDE的方法，運用正交試驗研究主要影響因素同時進行參數(shù)的優(yōu)化，有效提取木塑中的有機物。

3 冶金固廢棄物資源化處理與利用的策略

3.1 加強鋼渣溶劑渣配料影響分析

從冶金固廢棄物資源化與綜合利用角度分析，若想實現(xiàn)鋼渣利用目標(biāo)，要加強鋼渣溶劑渣配料影響分析。一般來說，鋼渣的處理主要流程為破碎與磁選，獲得熔劑渣資源，為燒結(jié)廠提供材料，配比多控制5%以下。不過溶劑渣的配入，將會給燒結(jié)礦品位與質(zhì)量帶來影響。究其原因，主要是因為所配鋼渣的加水濕潤性性能以及造球性能相比鐵礦粉要差，燒結(jié)廠的使用量有限，甚至部分廠子已經(jīng)停止使用，因此增加了溶劑渣的利用壓力。通過加強對燒結(jié)礦配加鋼渣溶劑渣強化制粒的試驗研究，掌握適宜的鋼渣溶劑配入?yún)?shù)，精準(zhǔn)控制燒結(jié)速度、燒結(jié)礦強度以及成品率等，提升應(yīng)用品質(zhì)。

3.2 提高固廢處理的水平

冶金固廢棄物資源化與綜合利用方式很多，除了提取合金外，還可以用作其他領(lǐng)域的原材料。從推進的角度分析，要加大技術(shù)革新力度，積極完善固廢物的處理設(shè)施，切實提高資源化和綜合利用水平。目前來說，部分城市的冶金固廢物處理技術(shù)水平還比較低，缺少有效的資金與技術(shù)支持，處理能力較弱。基于此，政府需要加大支持力度，結(jié)合當(dāng)前的發(fā)展情況與未來發(fā)展戰(zhàn)略，鼓勵固廢處理企業(yè)進行技術(shù)的創(chuàng)新與引進，切實提高處理水平。除此之外，要擴大固廢的用途。

3.3 推廣適宜的技術(shù)手段

從當(dāng)前的冶金固廢類型分析，主要包括冶金廢渣、冶金塵泥和粉煤灰。若想實現(xiàn)有效的處理與利用，要選擇適宜的技術(shù)手段。具體措施如下：（1）冶金廢渣。一般來說，冶金廢棄物的治理，大致劃分為三個階段。最初采用的方法為最原始方法，即掩埋處理，后期經(jīng)過發(fā)展對廢渣實施初步再利用。目前，實現(xiàn)治理方式的優(yōu)化，實現(xiàn)對冶金固廢的整體回收，促使資源開發(fā)與綜合利用水平得到提高。隨著冶金渣回收技術(shù)水平的不斷提高，回收利用率不斷提高，能夠達(dá)到60%左右，多應(yīng)用于公路建設(shè)和建筑領(lǐng)域等。利用鋼渣磁選除鐵技術(shù)，可達(dá)到生產(chǎn)與綜合利用的目標(biāo)。粗鋼生產(chǎn)環(huán)節(jié)會產(chǎn)生大約20%的鋼渣，同時鋼渣含有很多的廢鋼。采用自磨技術(shù)與磁選技術(shù)或者自解熱悶技術(shù)，開展廢鋼的處理，實現(xiàn)資源的利用。采用反燒結(jié)技術(shù)，對鋼渣進行處理，能夠增強鈣鐵鎂等的強度;（2）冶金塵泥。一般來說，其主要成分包括高爐內(nèi)的瓦斯塵灰和瓦斯泥等。其中，高爐塵泥主要是冶金作業(yè)環(huán)節(jié)被除塵器搜集的金屬蒸汽，含有較為豐富的鋅鐵元素，采用弱磁鐵選技術(shù)以及浮選技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)有效回收。

4 結(jié)語

綜上所述，冶金固廢棄物資源化處理與綜合利用，既能夠獲得很多的經(jīng)濟效益，同時能夠創(chuàng)造良好的生態(tài)效益，因此要加大技術(shù)投入力度，切實提高資源的利用水平。實踐中要加大技術(shù)研究力度，積極探索更多的資源化用途，提高冶金固廢的資源化處理水平，實現(xiàn)處理的價值，促進可持續(xù)化發(fā)展。目前來說，固廢的處理率還待提高，需要不斷加大技術(shù)研究與投入，提高技術(shù)水平，促進冶金固廢處理行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊尚欣.有色冶金工業(yè)含砷廢棄物的處理現(xiàn)狀與展望[J].世界有色金屬，2019（18）：11-12.

（作者單位：湖南湘鋼金屬材料科技有限公司）