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1、有色冶金廢渣的綜合利用 概述： 冶金污染是指冶金工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程中產(chǎn)生的各類固體廢棄物。要緊指煉鐵爐中產(chǎn)生的高爐渣、鋼渣；有色金屬冶煉產(chǎn)生的各類有色金屬渣，如銅渣、鉛渣、鋅渣、鎳渣等。鋼鐵生產(chǎn)工藝進(jìn)程復(fù)雜，在每一工序都會(huì)產(chǎn)生粉塵、廢氣等進(jìn)程廢物排放。如鋼鐵冶金進(jìn)程必然要產(chǎn)生爐渣，燃料燃燒、鐵礦石被碳還原、鐵水脫碳時(shí)要產(chǎn)動(dòng)氣體產(chǎn)物。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)公鐵企業(yè)的生產(chǎn)、技術(shù)和環(huán)境問(wèn)題計(jì)謀經(jīng)歷了公害治理；節(jié)能減排；清潔生產(chǎn)、綠色制造；工業(yè)生態(tài)鏈、循環(huán)經(jīng)濟(jì)。長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直以為鋼鐵廠是資源消耗量大、能源消耗量大、排放量大、廢棄物多及污染大的企業(yè)。本課程設(shè)計(jì)要緊介紹各類有色冶金工藝進(jìn)程中的廢渣及廢渣的處置利用

2、。 一 高爐渣 高爐渣的產(chǎn)量隨冶煉技術(shù)及礦石的品位不同而轉(zhuǎn)變。高爐渣屬于硅酸鹽材料。它化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)固，并具有抗磨、吸水等特點(diǎn)，可供普遍應(yīng)有，國(guó)內(nèi)對(duì)高爐渣的應(yīng)用都很重視，為了適應(yīng)不同的用途，高爐渣可別離被加工成水渣、礦渣碎石和膨脹礦渣等幾類要緊產(chǎn)品。 1.1 水渣 水渣確實(shí)是將熔融狀態(tài)的高爐渣用水或水與空氣的混合物給予水淬；使其成為砂粒狀的玻璃質(zhì)物質(zhì)。這也是我國(guó)處置高爐渣的要緊方式。具體水淬方式很多，經(jīng)常使用的有過(guò)濾池法水淬工藝和攪拌槽泵送法水淬工藝等。 1.2 礦渣碎石 礦渣碎石是高爐渣在指定的渣坑或渣場(chǎng)自然冷卻或淋水冷卻形成較致密的礦渣后，再通過(guò)破碎、篩分等工序所取得的一種碎石材料

3、。為此經(jīng)常使用熱潑法。最近幾年來(lái)，德、法、英、美等國(guó)多采納薄層多層熱潑法。該法具有操作容易、渣密度高等優(yōu)勢(shì)。 1.3膨脹礦渣 膨脹礦渣是用水急冷高爐渣而形成的多孔輕質(zhì)礦渣。為此可用噴射法、噴霧器塹溝法、流槽法等生產(chǎn)。較新的工藝是加拿大礦渣發(fā)明的用流筒法生產(chǎn)膨脹礦渣珠，簡(jiǎn)稱“膨珠”。 二 鋼渣 鋼渣是煉鋼進(jìn)程中排出的固體廢物，包括轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣等。煉鋼進(jìn)程中的排渣工藝，不僅阻礙到煉鋼技術(shù)的進(jìn)展，也與鋼渣的綜合利用緊密相關(guān)。目前，煉鋼進(jìn)程的排渣處置工藝大體可分為如下四種：冷棄法、熱潑碎石匠藝、鋼渣水淬工藝、風(fēng)淬法。 2.1 冷棄法 冷棄法確實(shí)是鋼渣倒入渣罐，待其緩冷后直接運(yùn)往渣場(chǎng)堆成渣

4、山，以往我國(guó)也多用此法。 2.2 熱潑碎石匠藝 熱潑碎石匠藝是用吊車將渣罐中的液態(tài)鋼渣分層潑倒在渣床上（或渣坑內(nèi)），并同時(shí)噴水使其急冷碎裂，而后再運(yùn)往渣場(chǎng)。 2.3 鋼渣水淬工藝 鋼渣水淬工藝是排出的高溫液態(tài)爐渣，被壓力水切割擊碎，加上遇水急冷收縮而破裂，在水幕中?；＞唧w作法又有盤潑水冷法，爐前水沖法及傾翻罐－水池法等多種方式。 2.4 風(fēng)粹法 風(fēng)淬法其要緊優(yōu)勢(shì)是可回收高溫熔渣所含的熱量（約2100-2200MJ/1）的41%,幸免了熔渣遇水爆炸的問(wèn)題，并改善了操作環(huán)境。鋼渣可風(fēng)淬成3mm以下的堅(jiān)硬球體，可直接用作灰漿的細(xì)骨料。迄今，人們已開(kāi)發(fā)了多種有關(guān)鋼渣綜合利用的途徑，要緊包

5、括冶金、建筑材料、農(nóng)業(yè)利用、回填幾個(gè)領(lǐng)域。 三 有色金屬渣 有色金屬渣水淬后大多是呈亮黑色的致密顆粒，含有大量的硅酸鐵（鐵橄欖石），一樣達(dá)60?70%。以銅渣為例，若是將它放入回轉(zhuǎn)窯氧化焙燒，再采納還原的方式處置，能夠回收粒鐵，但經(jīng)濟(jì)上是不是合算，尚需研究。銅、鉛、鋅、鎳等重金屬爐渣含有大量鐵的化合物，能夠代替鐵礦粉作為水泥的原料。重金屬爐渣破碎后可作混凝土的粗細(xì)骨料。磨細(xì)的渣粉可作為水泥的外摻料，但由于重金屬爐渣的水化活性較差，用作外摻料在數(shù)量上應(yīng)有操縱。 銅水淬渣在摻入石灰拌和壓實(shí)后具有不易吸水和強(qiáng)度較高的特點(diǎn)，可作為公路基層，在多雨潮濕地域筑路尤其適用。用氣冷的銅渣作鐵路道碴鋪設(shè)混

6、砂道床，沒(méi)有一樣混砂道床容易下沉的缺點(diǎn)。熔融的銅渣能夠直接澆注入模并操縱其結(jié)晶和退火溫度，制成致密堅(jiān)硬的銅渣鑄石，作為耐磨材料利用。德意志民主共和國(guó)利用較多，中國(guó)50年代也已實(shí)驗(yàn)和試用成功。在缺銅的土壤中施用銅渣粉以補(bǔ)充土壤中的微量元素，能夠提高小麥和向日葵等作物的產(chǎn)量。有色金屬渣種類繁多，目前對(duì)重金屬渣中的銅、鉛、鎳爐渣的處置和利用研究得較多，輕金屬渣中的赤泥也受到重視，稀有金屬渣多數(shù)未進(jìn)行有效的處置和利用。 赤泥赤泥是制鋁工業(yè)提取氧化鋁時(shí)排出的污染性廢渣，一樣平均每生產(chǎn)1噸氧化鋁，附帶產(chǎn)生1.0?2.0噸赤泥。中國(guó)作為世界第4大氧化鋁生產(chǎn)國(guó)，每一年排放的赤泥高達(dá)數(shù)百萬(wàn)噸4.1從赤泥中回收

7、有價(jià)金屬4.1.1從赤泥中回收鐵鐵是赤泥的要緊成份，一樣含有10%到45%，但直接作為煉鐵原料時(shí)含量還很低，因此有些國(guó)家先將赤泥預(yù)焙燒后入沸騰爐內(nèi)，在溫度700~800°C還原，是赤泥中得Fe2O3轉(zhuǎn)變成Fe3O4。還原物在通過(guò)冷卻、粉碎后用濕式或干式磁選機(jī)分選，取得含鐵63%到81%磁性產(chǎn)品，鐵回收率為83%到93%，是一種高品位的煉鐵精料。 4.1.2從赤泥中回收鋁、鈦、釩、錳等多種金屬 研究說(shuō)明，利用蘇打灰燒結(jié)和苛性堿浸出，能夠從赤泥中回收90%以上的氧化鋁，而沸騰爐還原的赤泥，經(jīng)分離出非磁性產(chǎn)品后，加入碳酸鈉或碳酸鈣進(jìn)行燒結(jié)，在PH=10的條件下，浸出形成的鋁酸鹽，再經(jīng)加水稀釋浸出

8、，使鋁酸鹽水解析出，鋁被分離后剩下的渣在80°C條件下用50%的硫酸處置，取得硫酸鈦溶液，再通過(guò)水解而取得TiO2；分離鈦后的殘?jiān)偻ㄟ^(guò)酸處置、煅燒、水解等作業(yè)，能夠從中回收釩、鉻、錳等金屬氧化物。赤泥還能夠直接浸誕生產(chǎn)冰晶石（Na3AlF6）。 4.1.3從赤泥中回收稀有金屬 從赤泥中回收稀有金屬要緊方式有：還原熔煉法、硫酸化焙燒法、非酸洗液浸出法、碳酸鈉溶液浸出法等。國(guó)外從赤泥中提取稀土稀有元素的要緊工藝采納酸浸—提取工藝，酸浸包括鹽酸浸出、硫酸浸出、硝酸浸出等。由于硝酸具有較強(qiáng)的侵蝕性，且隨之的提取工藝戒指不能與之相銜接，因此，大多采納鹽酸、硫酸浸出。前蘇聯(lián)等國(guó)將赤泥在電爐里熔煉，取

9、得生鐵和渣。再用30%的硫酸在溫度80~90C條件下，將渣浸出lh，浸出溶液再用萃取劑萃取鋯、鈧、鈾、釷和稀土類元素。 4.2.1 赤泥在建材工業(yè)及農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用生產(chǎn)水泥 燒結(jié)赤泥作為水泥原料，配以適當(dāng)?shù)墓栀|(zhì)材料和石灰石，赤泥的配比可達(dá)25%~30%。用赤泥可生產(chǎn)多種型號(hào)的水泥，其工藝流程和技術(shù)參數(shù)與一般的水泥廠大體相同：從氧化鋁生產(chǎn)工藝中排出的赤泥，通過(guò)濾、脫水后，與沙巖、石灰石和鐵粉等一起磨制取得生料漿，使之達(dá)到技術(shù)指標(biāo)后，用流入法在蒸發(fā)機(jī)中除去大部份的水分，而后在回轉(zhuǎn)窯中煅燒成熟料，加入適量的石膏和礦渣等活性物質(zhì)，磨至必然細(xì)度，即得水泥產(chǎn)品。每生產(chǎn)lt水泥可利用赤泥400kg。該水泥熟

10、料采納濕法生產(chǎn)工藝，因?yàn)樯a(chǎn)水泥所用粘土質(zhì)原料是赤泥，其含水率高達(dá)60%左右，其細(xì)度高、比表面積大，難于烘干，烘干赤泥后的熟料，不僅飛揚(yáng)損失多，而且廢氣也不易凈化處置，故不便采納干法處置。需要注意的是對(duì)所用的赤泥的毒性和放射性問(wèn)題須先進(jìn)行檢測(cè)，以確保產(chǎn)品的平安。 4.2.2 制造煉鋼用愛(ài)惜渣 燒結(jié)赤泥含有SiO二、A1203、CaO等組分，為CaO硅酸鹽渣，而且含有Na20、K2O、MgO等溶劑組分，具有熔體一系列物化特性。作為愛(ài)惜渣生產(chǎn)較好的原料，資源豐碩，組成成份穩(wěn)固，是鋼鐵工業(yè)澆注用愛(ài)惜材料的理想原料。赤泥制成的愛(ài)惜渣按其用途可大體分為：一般渣、特種渣和速溶渣幾種類型，適用于碳素鋼、

11、低合金鋼、不銹鋼、純鐵等鋼種和錠型實(shí)踐證明，這種赤泥制成的愛(ài)惜扎能夠顯著降低鋼錠頭部及邊緣增碳，提高鋼錠表面質(zhì)量，可明顯改善鋼坯低倍組織，提高鋼坯成才質(zhì)量和金屬回收率，具有比其他愛(ài)惜材料強(qiáng)的同化性能，其要緊技術(shù)指標(biāo)可達(dá)到或超過(guò)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有愛(ài)惜渣的水平。該生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量好，能夠明顯提高鋼錠（坯）質(zhì)量，鋼錠成材金屬收得率能夠提高4%，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模為年處置能力為15000t時(shí)，可處置赤泥量9000t/a，是處置赤泥的有效途徑之一，具有推行價(jià)值。 4.2.3 利用赤泥生產(chǎn)磚 利用赤泥為要緊原料可生產(chǎn)多種磚，如免蒸燒磚、粉煤灰轉(zhuǎn)、裝飾磚、陶瓷釉面磚等。以燒結(jié)法赤泥制釉面磚為例

12、，所采納的原料組分少，除赤泥作為大體原料，僅輔以粘土質(zhì)和硅質(zhì)材料，其工藝進(jìn)程為：原料f預(yù)加工f配料f料漿制備（加稀釋液）一噴霧干燥一壓型一干燥一施釉一煅燒一成品。 4.2.4 利用赤泥生產(chǎn)硅鈣肥料和塑料填充劑 赤泥中除含有較高的硅鈣成額外，還含有農(nóng)作物生長(zhǎng)必需的多種元素，利用赤泥生產(chǎn)的堿性復(fù)合硅鈣肥料，能夠促使農(nóng)作物生長(zhǎng)，增強(qiáng)農(nóng)作物的抗病能力，降低土壤酸性，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，改善糧食物質(zhì)，在酸性、中性、微堿性土壤中都可用作基肥，專門對(duì)南方酸性土壤更為適合。另外，用赤泥作塑料填充劑，能改善PVC（要緊為聚氯乙烯）的加工性能，提高PVC的抗沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)固性、黏合性、絕緣性、耐磨性和阻燃性這種

13、塑料還有良好的抗老化性能，比一般PVC制品壽命提高3~4倍，生產(chǎn)本錢低2%左右。 4.2.5 用赤泥做礦山采空區(qū)充填劑 將礦區(qū)采納泵送赤泥膠結(jié)充填采礦區(qū)取得成功。通過(guò)鋁土礦底下開(kāi)采實(shí)驗(yàn)證明，赤泥膠結(jié)填充技術(shù)靠得住，可提高礦山回收率，采礦坑木消耗減少，從而降低開(kāi)采本錢，操縱開(kāi)采地壓，愛(ài)惜地表建筑、村落、鐵路等。 在建材工業(yè)中的其他用途赤泥在建材工業(yè)中的其他用途還有：制備赤泥陶粒，生產(chǎn)玻璃、防滲材料、鋪路等。目前已有部份投入生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，有的赤泥中尚含有U、Th、Se、La、Y、Ta、Nb等放射性元素和稀有金屬，如長(zhǎng)期身處這種建材中，將直接危害人體健康，故利用前需要注意的是對(duì)所用的赤泥的毒性和放射性問(wèn)題須先進(jìn)行檢測(cè)，以確保產(chǎn)品的平安。 總結(jié)： 冶金行業(yè)污染的治理尤其重要，若是不進(jìn)行有力的治理將對(duì)環(huán)境造成龐大的破壞，而對(duì)廢棄物中豐碩的可用資源也是一中極大的浪費(fèi)。在治理方面，美國(guó)高爐渣在50年代已達(dá)到了產(chǎn)用平穩(wěn)，鋼渣在70年代也達(dá)到了產(chǎn)用平穩(wěn)，要緊用于制造各類建筑或工業(yè)用材。我國(guó)冶金污染利用起步較晚，目前高爐渣利用率在70-85%，鋼渣利用率僅25%左右。盡管我國(guó)已經(jīng)增強(qiáng)對(duì)冶金行業(yè)污染的治理?？墒呛褪澜缟习l(fā)達(dá)國(guó)家相較還有專門大的差距，因此咱們?cè)谝苯鹞廴镜闹卫砩线€有很長(zhǎng)的路要走。