冶金百科 | 有色冶金固废处理与资源化技术：多金属复杂高砷物料脱砷解毒及综合利用技术

2023-07-10 11:28:42 来源：中冶有色技术网

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简介：砷是铜铅锌等有色金属矿石中的主要伴生元素之一。在冶炼过程中，砷分散到了生产各环节，使得脱砷困难。目前，我国有色行业对多金属复杂高砷物料直沿用传统的火法和湿法脱碎工艺，脱砷率低，脱砷及实现有价资源的综合利用，已经成为我国有色行业急需解决的共性问题。

多金属复杂高砷物料脱砷解毒及综合利用技术

砷是铜铅锌等有色金属矿石中的主要伴生元素之一。在冶炼过程中，砷分散到了生产各环节，使得脱砷困难。目前，我国有色行业对多金属复杂高砷物料直沿用传统的火法和湿法脱碎工艺，脱砷率低，脱砷及实现有价资源的综合利用，已经成为我国有色行业急需解决的共性问题。该技术重点针对多金属复杂高砷物料脱砷难、伴生有价金属综合回收率低等难题，通过攻克高砷多金属复杂粒高选择性捕砷剂碱浸脱砷、脱砷液臭葱石沉砷与捕砷剂再生、脱砷后多金属料控电位浸出高效分离铋和铜、高铅料低温熔炼回收贵金属关键技术难题，以期突破含砷物料脱砷及资源综合回收的关键技术。并依托郴州金贵银业股份有限公司建立2000 t/a高砷多金属复杂物料处理生产示范，并向全国辐射推广。

重金属废渣回收硫化物精矿清洁工艺

重金属废渣毒性大，污染严重。回收渣中的有价金属对延缓矿物资源的枯竭具有重要意义。该技术针对重金属废渣的环境污染和资源浪费问题，以重金属的无害化和资源化为目标，开发出重金属废渣深度硫化——表面诱导——絮凝浮选回收有价金属新技术。通过突破重金属废渣硫化过程强化与促进新技术，提高金属的硫化率;控制金属硫化物的晶形与粒度，提高可浮性;通过表面诱导与絮凝强化实现微细粒人造硫化矿的高效浮选，并对浮选残渣进行毒性评价和无害化处理与处置。依托株冶集团建立了500t/a的重金属废渣硫化—浮选回收金属硫化矿的中试示范。

冶炼废水治理污泥的处理与资源化

冶炼废水污泥是指冶炼行业中废水处理后产生的含重金属污泥废物，为列入国家危险废物名单中的第十七类危险废物。废水处理将水中的Cu、Ni、Cr、Zn、Fe等重金属转移到污泥中。因此，必须对重金属污泥进行无害化处置和资源化综合利用。

(1)冶炼废水重金属污泥的无害化处置

污泥处理与处置的无害化技术是实现污泥资源化利用的前提条件。我国2001年12月17日发布的《危险废物污染防治技术政策》(环发【2001】199号)要求到2015年所有城市的危险废物基本实现环境无害化处理处置。

1)固化处理

危险固体废物诸多处理方法中，固化技术是一项重要技术，与其他处理方法相比具有固化材料易得、处理效果好、成本低的优势。固化过程是利用添加剂改变废物的工程特性，如渗透性、可压缩性和强度等。近年来，美国、日本及欧洲一些国家对有毒固体废物普遍采用固化处置，并认为这是一种将危险物转变为非危险物的最终处置方法，所采用的固化材料有水泥、石灰、玻璃和热塑料物质等。其中，水泥固化是国内外最常用的固化方法，对一些重金属的固定非常有效，美国国家环保局确认它对消除一些特种工厂所产生的污泥有较好的效果。

2)填埋

填埋技术是比较适合中国国情的一项危险废物无害化处置途径，但针对治炼废水污泥这一类危险废物的填埋技术仍处于较低的水平，对环境的破坏相当严重，特别是对地下水的污染十分突出。危险废物的安全填埋，即在填埋前进行预处理使其稳定化，以减少因毒性或可溶性造成的潜在危险。2001年，国家颁布了《危险废物填埋污染控制标准》(GB 18598-2001)，对冶炼废水污泥实现无害化处置提出了要求。

(2)重金属污泥的资源化利用

由于资源贫化和环境污染的加剧，冶炼废水污泥作为一种重要的重金属资源其回收利用日益受到重视。作为一种廉价的二次资源，采用适当的处理方法，冶炼废水污泥可变废为宝，带来可观的经济效益和环境效益。

1)回收重金属

浸出一沉淀：冶炼废水污泥进行选择性浸出，使其中的重金属溶出，有酸浸和氨浸两种工艺，目前国际上偏向于采用选择性相对较好的氨浸。沉淀法分离回收浸出液中的重金属工艺简单、应用较为广泛。

浸出一溶剂萃取：20世纪70年代，瑞典国家技术发展委员会支持Chalmers 大学开发了 Am-MAR“浸出——溶剂萃取”工艺回收冶炼废水污泥中的 Cu、Zn、Ni 等重金属物质，并逐步形成工业规模。我国采用溶剂萃取工艺从冶炼废水污泥中回收有价金属，应用氨络合分组浸出—蒸氨—水解硫酸浸出—溶剂萃取—金属盐结晶，回收冶炼废水污泥中有价金属，并得到含Cu、Zn、Ni、Cr等高纯度金属盐类产品。

电解：一些冶炼厂对污泥进行了电解法处理，将一定量的水和硫酸加入到污泥中，沸腾后静止30 min过滤，滤液移至冷冻槽加入理论量1~2.5倍的硫酸铵使之生成硫酸铬和硫酸铁转变为铁矾，根据铬矾和铁矾在低温(75℃)条件下溶解度的不同而实现铬、铁的分离，可回收90%以上的铬。

氢还原分离：采用湿法氢还原综合回收冶炼废水污泥氨浸产物中的Cu、Ni、Zn等，分离出金属铜粉和镍粉。在弱酸性硫酸铵溶液中，可以获得较好的铜镍分离效果，两种金属粉末的纯度可达到99.5%，铜回收率达99%、镍回收率达98%。该法流程简单、投资少、产品纯度高。

煅烧酸溶法：含铜污泥通过酸溶、煅烧、再酸溶后以铜盐的形式回收，是一种简便可行的方法。在高温煅烧过程中，大部分杂质如Fe、Zn、Al、Ni、Si等转变成溶解缓慢的氧化物，从而使铜分离以Cu2(SOa)。HO的形式回收。这种方法不需要添加较多试剂，具有较强的经济性和简便性，但回收得到的铜盐含杂质较多。

2)铁氧体综合利用技术

铁氧体技术应用铁氧体综合利用处置治炼废水重金属污泥，并制成合适的工业产品。由于一些治炼废水污泥是经亚铁絮凝的产物，污泥中含有大量的铁离子，采用适当的无机合成技术可使其变成复合铁氧体，污泥中的铁离子以及其他多种金属离子被束缚在反尖晶石面心立方结构的四氧化三铁晶格中，其晶体结构稳定可避免二次污染。铁氧体法分为干法和湿法两种工艺，湿法工艺可合成铁黑产品，并以铁黑颜料为原料开发黑色醇酸漆和铁黑油性防锈漆等产品。干法可合成性能优良的磁性探伤粉，该工艺简单、成品率高、无二次污染、处理成本低。

3)生产改性塑料制品

治炼废水污泥生产改性塑料制品是国内一项独创的新技术，由上海多家科研单位联合开发。其基本原理是采用塑料固化的方法，将冶炼废水污泥作为填充料与废塑料在适当的温度下混炼，经压制或注塑成型等过程制成改性塑料制品。治炼废水污泥在专用TGZS300型高湿物料干燥机中，经400~600℃高温干燥稳定重金属，冶炼废水污泥与塑料之间属物理混合包裹型固化，经用表面活性剂(如油酸钠)改性处理后提高了污泥的疏水性，接触角达100°左右，与塑料有较好的相容性、充填均匀、机械性能改善。该工艺生产的塑料制品(包含改性、干化后的冶炼废水污泥)，重金属的浸出率和塑料制品的机械强度都能达到规定指标。冶炼废水污泥与废塑料联合生产改性塑料制品，既解决了废料的安全处置，又充分利用了废物资源，是变废为宝、综合利用实现废物资源化的重要途径，具有良好的社会和环境效益。