冶金工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生各類(lèi)冶金渣、各種泥狀物以及隨煙氣一起排出被除塵器收集的煙塵。例如，銅鼓風(fēng)爐的水淬渣、氧化鋁生產(chǎn)中的赤泥、濕法收塵的塵泥等。其他為燃燒鍋爐產(chǎn)生的爐渣、粉煤灰及各種工業(yè)垃圾等。有色金屬冶煉渣是指采用以原生礦石或半成品冶煉提取鋁、銅、鉛、鋅、鎂等金屬后，排放出來(lái)的固體廢物。有色金屬冶煉渣分為濕法冶煉渣和火法冶煉渣。濕法冶煉渣是原生礦石經(jīng)提取或電解出金屬后的剩余殘?jiān)?火法冶煉渣為原生礦石熔融分離出金屬后的產(chǎn)物。有色金屬冶煉是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，冶煉目的金屬后所排放的廢渣成分復(fù)雜，排放量大，這些廢渣不僅占用大量堆放場(chǎng)地，而且污染周?chē)h(huán)境。
有色冶金固體廢物按危害程度分為一般性固體廢物、危險(xiǎn)固體廢物以及介于兩者之間、要經(jīng)過(guò)測(cè)定后才能確定其危害程度的固體廢物。一般性固體廢物，如銅、鉛的水淬渣、鋅(罐、窯)渣;危險(xiǎn)固體廢物，如濕法煉銅浸出渣、砷鐵渣、鉛冶金砷鈣渣、含砷煙塵、鋅冶金濕法煉鋅浸出渣、鋅焙燒鐵釩渣、鉛銀渣、制酸的廢觸煤;此外，赤泥、污水處理產(chǎn)生的重金屬污泥。
有色冶金固體廢物的種類(lèi)繁多，化學(xué)成分復(fù)雜。有色冶金固體廢物按生產(chǎn)工藝可分為：有色金屬礦物在火法冶煉中形成的熔融礦渣;有色金屬礦物在濕法冶煉中排出的浸出渣;冶煉過(guò)程中排出的煙塵和殘?jiān)勰嗟?。其中?shù)量多、利用價(jià)值高的是各種有色金屬渣。有色金屬渣按金屬礦物性質(zhì)，分為重金屬渣、輕金屬渣和稀有金屬渣。
有色冶金固體廢物特點(diǎn)
(1)產(chǎn)生量大
我國(guó)有色金屬礦產(chǎn)具有貧礦多、富礦少;小礦多、大礦少;共生礦物多、單一礦物少的特點(diǎn)，造成有色金屬行業(yè)生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)流程長(zhǎng)，再加上我國(guó)目前生產(chǎn)工藝水平不高等原因，使單位產(chǎn)品的固體廢物產(chǎn)生量大。在采選過(guò)程中，一般大中型露天礦山年剝離量都在數(shù)百萬(wàn)噸;地下采礦井巷工程每年要產(chǎn)生數(shù)十萬(wàn)噸以上的廢石;在選礦作業(yè)中每選出1t精礦，平均要產(chǎn)出幾十噸甚至上百?lài)嵉?a href="http://wb33377.com/news_show-3115.html" target="_blank">尾礦。到目前為止，我國(guó)尾礦堆存總量已超過(guò)50億t，有色金屬礦山每年排放尾礦7000萬(wàn)t。在冶煉過(guò)程中，每冶煉1噸金屬也要產(chǎn)生數(shù)噸的冶煉渣。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每噸粗鉛平均排放0.95t爐渣，每噸鋅平均排放0.77t渣。
(2)可作為二次資源開(kāi)發(fā)利用
在有色金屬原礦中，除一種主要金屬礦物以外，一般還伴生一些其他金屬礦物或有用成分。由于我國(guó)長(zhǎng)期實(shí)行粗放型經(jīng)濟(jì)，同時(shí)在一次資源開(kāi)發(fā)利用時(shí)大多只關(guān)注主金屬的回收提取，導(dǎo)致大量的有價(jià)金屬、伴生金屬?gòu)U棄在冶金廢渣中，造成巨大的資源浪費(fèi)。在冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的冶煉渣、冶煉粉塵等，也有具有回收利用價(jià)值的有價(jià)金屬組分，其品位常常大于相應(yīng)的原生礦品位。因此，有色冶金固體廢物可作為二次資源開(kāi)發(fā)和利用，這對(duì)充分利用資源、延緩礦產(chǎn)資源的枯竭具有重要意義。
(3)毒性大
部分有色冶金固體廢物含有毒重金屬元素，如鉛鋅窯渣、重金屬?gòu)U水處理污泥等，這些廢渣常含有砷、鎘、汞、鉛和銻等有毒重金屬。由于重金屬污染物具有不可降解性，因此對(duì)環(huán)境構(gòu)成極大的污染和潛在的威脅。
氧化鋁生產(chǎn)赤泥
赤泥是制鋁工業(yè)提取氧化鋁過(guò)程中排出的污染性廢渣，是有色行業(yè)排放的大宗固體廢物。一般含氧化鐵量大，外觀與赤色泥土相似。近年來(lái)，隨著我國(guó)氧化鋁年產(chǎn)量的迅速增長(zhǎng)，赤泥排放量也隨之成倍上升。我國(guó)氧化鋁產(chǎn)量2013年為4438萬(wàn)t，年產(chǎn)赤泥量已達(dá)5000萬(wàn)t，累積堆存量約2億t。
(1)赤泥的性質(zhì)
赤泥的顆粒直徑0.088~0.25mm，比重2.7~2.9，容重0.8~1.0，熔點(diǎn)1200~1250℃。赤泥的化學(xué)成分取決于鋁土礦的成分、氧化鋁生產(chǎn)方法、添加劑的物質(zhì)成分以及新生成的化合物成分等。典型的赤泥化學(xué)成分見(jiàn)表6-1。
赤泥礦物成分主要為文石和方解石，含量為60%~65%，其次是蛋白石、三水鋁石、針鐵礦，含量最少的是鈦礦物、菱鐵礦、天然堿、水玻璃、鋁酸鈉和火堿。其礦物組成復(fù)雜且不符合天然土的礦物組合。其中，文石、方解石和菱鐵礦既是骨架又有一定的膠結(jié)作用，而針鐵礦、三水鋁石、蛋白石、水玻璃起膠結(jié)和填充作用。
(2)赤泥的危害
①赤泥排放量大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)赤泥利用率僅為10%左右，赤泥的堆存不僅需要排污控制設(shè)施，而且投資建立赤泥堆場(chǎng)需占用大量土地，污染環(huán)境，并使赤泥中許多有價(jià)組分得不到合理利用，造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。
②氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)濕法過(guò)程物料呈堿性，因此赤泥中含有大量的強(qiáng)堿性物質(zhì)，其附液中含堿量較高，pH有的甚至超過(guò)12.5，對(duì)生物和金屬、硅質(zhì)材料有強(qiáng)烈腐蝕性。此外，赤泥中還含有氟化物、鈉及鋁等污染物。赤泥中的化學(xué)成分滲入土地易造成土地堿化及地下水污染。
廢槽襯，又稱(chēng)大修渣，是鋁電解槽定期排出的固體廢物，主要包括陰極炭塊、陰極糊、耐火磚、保溫磚、防滲料及絕熱板等。廢槽襯中含有約40%的碳質(zhì)材料，約30%的氟化物，約30%的耐火材料。隨著電解鋁新技術(shù)的不斷運(yùn)用，電解槽設(shè)計(jì)的不斷改進(jìn)和優(yōu)化，電解操作的規(guī)范化和精細(xì)化，廢槽襯和排出量略有下降，約為26kg/tAl。廢槽襯中含有較多的氟化物和氰化物，且分散度大，其中氟化物含量約4000mg/L，屬于危險(xiǎn)廢物。有研究表明，隨著廢槽襯堆存時(shí)間的延長(zhǎng)，其中的有害物質(zhì)逐步向堆場(chǎng)周邊的地下水和土壤中轉(zhuǎn)移，兩年后，廢槽襯中的可溶氟化物有54%轉(zhuǎn)移進(jìn)入地下水和土壤。如不對(duì)廢槽襯進(jìn)行無(wú)害化處理或堆存處理不當(dāng)，將對(duì)堆場(chǎng)周邊土壤和地下水造成長(zhǎng)期潛在的污染。廢槽襯中氣體HCN 的析出更難防范，直接危害周邊生態(tài)環(huán)境。
銅冶金固體廢物
目前，我國(guó)銅生產(chǎn)主要采用火法冶煉，其生產(chǎn)過(guò)程包括熔煉、吹煉、火法精煉、電解精煉，最終得到精煉銅。銅冶煉過(guò)程伴隨著各類(lèi)固體廢物的產(chǎn)生，典型工藝流程及固廢產(chǎn)生環(huán)節(jié)如圖6-1所示，主要有冶煉渣、浸出渣、酸泥(砷濾餅、鉛濾餅)、水處理污泥等，見(jiàn)表6-2。銅冶煉固體廢物數(shù)量巨大，且富集鉛、砷、鎘、鉻等重金屬。
(1)熔煉爐渣
銅熔煉爐渣的主要成分是SiO，和鐵氧化物(FeO、FeyO所含的總鐵量常以TFe 表示)，次要成分有 CaO、MgO、AlO等。產(chǎn)率為2.5～3.0 t/t，密度約為3.5t/m3，渣中銅品位一般在2%~3%，具有回收價(jià)值。這種復(fù)雜的鐵硅酸鹽爐渣一般屬于FeO-SiO系和FeO-SiO-CaO系爐渣，其化學(xué)成分如表6-3所示。
銅爐渣的組成按冶金方法的工藝特點(diǎn)可分為兩種類(lèi)型，一種是在熔煉體系采用低氧勢(shì)操作下產(chǎn)生的含F(xiàn)eO及銅均很低的爐渣，這種爐渣不必進(jìn)行處理即可廢棄，傳統(tǒng)熔煉方法，如鼓風(fēng)爐、反射爐及電爐的爐渣屬于此類(lèi)型;另一種是在熔煉體系采用高氧勢(shì)操作下產(chǎn)生的含F(xiàn)e。O及銅均很高的爐渣，這種爐渣需要返回熔煉爐貧化，閃速熔煉、熔池熔煉以及銅锍吹煉等產(chǎn)生的爐渣屬于此類(lèi)型。吹煉爐和陽(yáng)極爐產(chǎn)生爐渣含銅量在20%~50%，可作為返料直接使用。
銅爐渣具有如下的性質(zhì)：①熔點(diǎn)：雖然銅爐渣中的各種氧化物具有很高的熔點(diǎn)，但在熔煉過(guò)程中，這些氧化物相互作用形成了低熔點(diǎn)共晶物、化合物和固溶體，因此爐渣的熔點(diǎn)較低，一般為1050~1150℃。②黏度：銅爐渣一個(gè)重要特點(diǎn)是黏度大(0.2~1 Pas)，比銅锍和液態(tài)銅的黏度大很多，特別是存在過(guò)飽和磁性氧化鐵或過(guò)量SiO，時(shí)，爐渣黏度會(huì)更大。生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，爐渣黏度小于0.5Pas時(shí)極易流動(dòng)，黏度在0.5~1.0Pas時(shí)流動(dòng)性較好，當(dāng)黏度在1~2Pas時(shí)，流動(dòng)性差，能明顯影響爐渣與銅锍的分離和爐渣的排放。③密度：爐渣的密度可以直接影響銅锍和爐渣的沉降分離操作。在組成爐渣的各組分中，SiO，密度最小(2.2~2.66)，而鐵氧化物密度最大(大于5)，因而含鐵量高的爐渣密度大。銅爐渣的密度一般為3.0~3.7。銅锍和爐渣的密度差為1左右。
(2)白煙塵
熔煉過(guò)程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔夂懈邼舛鹊腟O和煙塵，一般采用“余熱鍋爐——電除塵器——硫酸系統(tǒng)”回收熱量、煙塵和SO。回收的煙塵大部分可用為返料，但因?yàn)樵现泻猩?、鉛等雜質(zhì)，為保持冶煉系統(tǒng)的正常生產(chǎn)，需將電除塵器收集的煙塵開(kāi)路一部分。該部分煙塵的砷、鉛、鋅含量較高，外觀呈灰白色，習(xí)慣上稱(chēng)其為“白煙塵”。除含銅外，還富集了原料中的鉛、鋅、砷、鉍、錫、鎘等有價(jià)金屬，具有較高的回收利用價(jià)值。白煙塵帶走的砷一般占銅精礦帶人砷量的10%左右。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，閃速爐煉銅過(guò)程中以煙灰形式進(jìn)入閃速爐的砷量占進(jìn)入閃速爐砷總量的50%以上，這使得砷在系統(tǒng)內(nèi)不斷循環(huán)和富集，最終對(duì)電銅及硫酸的質(zhì)量產(chǎn)生不可低估的負(fù)面影響。在銅的閃速熔煉和轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中，砷主要以氧化物形式進(jìn)入冶煉煙氣。
(3)鉛砷濾餅
煙氣凈化產(chǎn)生的固廢主要為鉛濾餅、砷濾餅。高濃度SO煙氣首先需凈化除雜，以保證硫酸的品質(zhì)，煙氣凈化主要采用稀酸洗滌工藝。洗滌產(chǎn)生的底泥含鉛量較高，稱(chēng)之為鉛濾餅。洗滌產(chǎn)生的廢酸多采用Na，S法進(jìn)行沉淀處理，沉淀物中砷含量較高，稱(chēng)之為砷濾餅或硫化濾餅。這兩種固廢性質(zhì)相似，砷濾餅約為鉛濾餅的3~5倍，鉛濾餅、砷濾餅的主要成分見(jiàn)表6-4。
銅陽(yáng)極泥是在電解精煉過(guò)程中沉在槽底的泥狀細(xì)粒物質(zhì)，主要由陽(yáng)極粗金屬中不溶于電解液的金屬和化合物組成，其成分和產(chǎn)率主要取決于陽(yáng)極成分、電解技術(shù)條件等?；鸱ň珶挳a(chǎn)出銅品位一般為99.2%~99.7%，還含有0.3%~0.8%的雜質(zhì)，主要為砷、銻、鉍、金、銀、硒、碲等。這些雜質(zhì)會(huì)使銅的使用性能或加工性能變壞。銅電解精煉的目的就是把火法精煉銅中的有害雜質(zhì)去除，得到性能良好的電解銅。而銅陽(yáng)極泥就是銅電解過(guò)程中產(chǎn)出的一種副產(chǎn)品，由銅陽(yáng)極在電解精煉過(guò)程中不溶于電解液的各種成分組成。銅陽(yáng)極泥的化學(xué)組分見(jiàn)表6-5，銅陽(yáng)極泥中含有Au、Ag、Se、Te、Cu等有價(jià)金屬，應(yīng)進(jìn)一步處理，進(jìn)行有價(jià)金屬的回收。
另外，煙氣轉(zhuǎn)化及尾氣處理過(guò)程產(chǎn)生的固廢有廢觸媒。廢觸媒的產(chǎn)量較小，一般年產(chǎn)生量不足百?lài)?。有些銅冶煉企業(yè)對(duì)制酸后的尾氣進(jìn)一步脫硫處理，會(huì)產(chǎn)生一定量的脫硫渣。目前大部分冶煉企業(yè)采用石灰石-石灰兩段中和法、生物制劑法、硫化中和法等處理污酸、重金屬?gòu)U水等，相應(yīng)產(chǎn)生石膏渣或中和渣。
銅冶煉企業(yè)中各種固廢從性質(zhì)上可分為兩大類(lèi)：一般工業(yè)固體廢物，包括尾礦、石膏渣、中和渣等;危險(xiǎn)廢物，包括白煙塵、鉛濾餅、砷濾餅、廢觸媒等。在數(shù)量上，尾礦和石膏渣占了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，占銅冶煉企業(yè)固廢量的98%以上，危險(xiǎn)廢物中以白煙塵和砷濾餅為主。對(duì)各類(lèi)固廢的處理處置，一般遵循廠內(nèi)設(shè)暫存場(chǎng)地，自身回收利用加外委處置的綜合利用方案。
鉛冶金固體廢物
煉鉛的原料主要為硫化鉛精礦和硫化鉛與硫化鋅混合精礦。鉛精礦伴生的可回收的有價(jià)金屬多達(dá)二十余種，大體分為三類(lèi)：①重金屬，其占伴生金屬綜合回收總量的95%以上，包括銅、鎘、鉍、鎳、鈷、砷、銻、汞等;②貴金屬，包括金、銀、鉑、鈀等;③稀散金屬，包括鎵、銦、鍺、碲、硒、鉈、錸等。鉛精礦中的有價(jià)元素的含量不同，產(chǎn)出的中間產(chǎn)物中有價(jià)元素的波動(dòng)也很大，但在冶煉過(guò)程中，有價(jià)元素的分布有明顯的規(guī)律。燒結(jié)過(guò)程中95%的汞進(jìn)入煙氣，70%的鉈，30%~40%的鎘、硒、碲及部分的砷、銻進(jìn)入煙塵;鼓風(fēng)爐熔煉過(guò)程中幾乎全部的金、銀和大部分的銅、砷、鉍、錫、硒、碲進(jìn)入粗鉛，80%以上的銻、鍺及50%以上的銦進(jìn)入爐渣，80%~90%的鎘進(jìn)入煙塵。
鉛冶煉過(guò)程所產(chǎn)生的固體廢物或殘余物可以分為以下幾類(lèi)：粗鉛中的銅、錫、銦大部分進(jìn)入銅浮渣，金、銀、鉍等進(jìn)入陽(yáng)極鉛后大部分再進(jìn)入陽(yáng)極泥。
鉛冶煉過(guò)程分為粗鉛生產(chǎn)和粗鉛精煉。粗鉛生產(chǎn)工藝可分為兩類(lèi)，即燒結(jié)-熔煉法和直接熔煉法。粗鉛精煉包括火法精煉和電解精煉。粗鉛火法精煉包括粗鉛熔析和加硫除銅、氧化精煉、加鋅除銀與除鋅、除鉍等過(guò)程。直接煉鉛法與粗鉛精煉生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢物與殘余物如表6-6和表6-7所示。
鉛冶煉過(guò)程中所產(chǎn)生的固體廢物或殘余物可分為如下幾類(lèi)：
(1)煉鉛爐渣
在火法煉鉛過(guò)程中，除得到粗鉛以外，同時(shí)得到另一種熔體，這種熔體主要由煉鉛原料中的脈石氧化和冶煉過(guò)程中生成的鐵、鋅氧化物所組成，這種熔體就是煉鉛爐渣，是鉛冶煉過(guò)程中產(chǎn)生量較大的廢物，包括燒結(jié)、熔煉、精煉等所產(chǎn)生的渣。鉛冶煉爐渣的產(chǎn)生量是金屬產(chǎn)量的10%～70%。
煉鉛爐渣主要來(lái)源于以下幾個(gè)方面：一是礦石或精礦中的脈石，如SiO2、AlO、CaO、MgO、ZnO等以及被部分還原形成的氧化物FeO等;二是因熔融金屬和熔渣沖刷而侵蝕的爐襯材料，如爐缸或電熱前床中的鎂質(zhì)或鎂鉻質(zhì)耐火材料帶來(lái)的MgO、CrO等，這類(lèi)化合物的量相對(duì)較少;三是添加的熔劑，礦石中的脈
石如SiO、CaO、AlO、MgO等單體氧化物的熔化溫度很高，為了能形成低熔點(diǎn)渣層，把要提取的鉛分離開(kāi)來(lái)，必須配入熔劑，如河沙(石英石)、含硅高的礦石等。
煉鉛爐渣是一種非常復(fù)雜的高溫熔體體系，由FeO、SiO、CaO、Al2O3、ZnO、MgO等多種氧化物組成，并相互結(jié)合而形成化合物、固溶體、共晶物，此外還含有一些硫化物、氟化物等。雖然爐渣成分會(huì)隨煉鉛方法(如傳統(tǒng)的燒結(jié)——鼓風(fēng)爐煉鉛法、ISP法、Kivcet 法、QSL法、Kaldo 法、Ausmelt 法等)的不同而有所差異，但基本成分含量在下列范圍波動(dòng)：Zn(3%~20%)，SiO2(13%~30%)，F(xiàn)e(17%~31%)，CaO(10%~25%)，Pb(0.5%～5%)，Cu(0.5%～1.5%)，Al2O3(3%～7%)和MgO(1%~5%)等。
鉛爐渣為低硅高鈣渣，含SiO2一般比銅爐渣低得多，而含CaO又比銅爐渣高得多?，F(xiàn)在許多冶煉廠降低渣含鉛，廣泛采用高鋅高鈣渣型(10%～20% Zn，15%~25% CaO)以提高原料的綜合利用率，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
①CaO高的熔體凝固間隔較短，可以在燒結(jié)時(shí)得到具有較大孔隙度的燒結(jié)塊，使熔體具有良好的還原性和透氣性。
②在PbO-SiO2-Fe2O3-CaO體系中，固熔體的軟化溫度隨CaO的增加與SiO2的減少而升高，而含PbO高的則軟化溫度低。提高渣中CaO含量，有利于處理高品位燒結(jié)塊，可防止其在爐內(nèi)過(guò)早軟化影響透氣性和PbO的充分還原。
③提高渣中CaO含量，降低爐渣的比重，可置換硅酸鉛中的PbO，提高鉛在液相中的活度，有利于熔渣中PbO的還原，提高金屬鉛的回收率。
④適當(dāng)提高渣中CaO含量，可使Si——O及Fe——O—Zn的結(jié)合能力減弱，從而增大鋅和鐵在熔渣中的活度，有利于鋅從渣中還原揮發(fā)出來(lái)。
⑤配合離子(SixOy)2+使?fàn)t渣黏度增大，提高渣中CaO的量，可獲得較高的爐溫，并破壞硅酸配合離子，降低爐渣的黏度。
⑥CaO可降低金屬與爐渣之間的界面張力，有利于金屬鉛和渣的分離。
(2)浮渣與浮沫
鉛精煉、熔化等過(guò)程產(chǎn)生的浮渣、浮沫富含金屬鉛，一般直接返回工藝過(guò)程熔煉或精煉。
(3)鉛陽(yáng)極泥
粗鉛精煉主要有火法精煉和電解精煉，目前世界上大部分的粗鉛采用火法精煉，我國(guó)的粗鉛精煉基本上采用濕法電解工藝，僅在電解前有一小段火法精煉除銅，有時(shí)還需除錫。電解精煉的優(yōu)點(diǎn)是除鉍效果好。鉛陽(yáng)極泥是鉛電解精煉過(guò)程中的副產(chǎn)物，一般含有Co、Ni、Cd、Zn、Te、Se、Sb、Bi、As、Cu、Au、Ag、Sn、鉑系金屬等。鉛陽(yáng)極泥的化學(xué)組分見(jiàn)表6-8。
鉛冶煉煙氣凈化系統(tǒng)產(chǎn)生的廢物與殘余物包括煙塵、酸泥。煙塵主要來(lái)源于燒結(jié)、熔煉等工段，富含有價(jià)金屬，如鍺、鎵、銦、砷及鉛。煙氣洗滌產(chǎn)生的污酸過(guò)濾后產(chǎn)生的酸泥，如砷濾餅、鉛濾餅。鉛冶煉煙塵所含主要元素為Pb、Zn、Cd、Cl、S、As;煙塵是氧化物、硫酸鹽、硅酸鹽、硫化物和砷化物等物質(zhì)的混合物，主要物相為ZnO、PbO、PbSO、CdO、CdS;煙塵顆粒大小不一，形狀各異，多呈相互黏結(jié)或包裹狀。此外，鉛冶煉過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生非工藝過(guò)程廢物，如燒結(jié)機(jī)、熔煉爐、熔化爐以及電解槽等更換下來(lái)的廢舊內(nèi)襯與耐火材料。
鋅冶金固體廢物
濕法煉鋅的傳統(tǒng)工藝流程及渣產(chǎn)出環(huán)節(jié)見(jiàn)圖6-2，鋅冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的主要固體廢物見(jiàn)表6-9。
(1)鉛銀渣
濕法煉鋅浸出作業(yè)有低溫常規(guī)浸出和高溫高酸浸出兩種。常規(guī)浸出工藝產(chǎn)生的浸出渣含鋅較高，達(dá)20%以上，國(guó)內(nèi)除云南馳宏鋅鍺股份公司采用煙化爐揮發(fā)工藝回收渣中有價(jià)金屬外，其他企業(yè)多采用回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)鋅。高溫高酸浸出渣，即鉛銀渣，有價(jià)金屬銀、鉛含量高。鉛銀渣化學(xué)成分如表6-10所示。其中元素鋅主要以ZnS和ZnO·Fe，O形式存在;鐵主要以FeO和FeO形式存在;鉛主要以PbS和PbSO形式存在;硅主要以SiO形式存在;砷主要以Me，(AsO么)形式存在;銻主要以Me，(SbO么)。形式存在;銀主要以AgS和AgCl形式存在。
(2)硫渣
ZnS精礦氧壓浸出新工藝中ZnS精礦直接在氧氣氣氛的常壓或加壓酸性液中浸出，硫被氧化成單質(zhì)硫，浸出結(jié)束后硫浮選獲得硫渣，由于氧壓直浸工藝不產(chǎn)生SO氣體，且可從硫渣中直接回收硫磺，在環(huán)保和經(jīng)濟(jì)方面都有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。除鋅濕法冶煉新工藝外，氯化浸出過(guò)程及電解過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生含單質(zhì)硫的硫渣，硫磺比例在25%~90%。硫渣中還含大量貴重金屬，提硫后貴重金屬得到富集，可回收利用。
(3)氧化鋅浸出渣
目前鋅的生產(chǎn)主要采用常規(guī)濕法冶煉和直接浸出工藝，最為常用的仍是氧化焙燒一酸浸—凈化一電積四段產(chǎn)鋅工藝。但是，高鐵鋅精礦的使用，導(dǎo)致氧化焙燒階段生成大量的鐵酸鋅，鐵酸鋅的生成以及未完全氧化的硫化鋅共同阻礙鋅鐵的回收。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)1t鋅產(chǎn)生約0.52t鐵渣，全國(guó)年產(chǎn)鐵渣約270萬(wàn)t，渣中平均含鐵35%左右，含鋅20%左右，此外還有大量的鉛、銅、銀等有價(jià)金屬。
(4)銅鎘渣
濕法鋅冶煉工業(yè)中，在酸浸后的浸出液中加入一定量的CuSO，促使浸出液中的Co、Ni沉淀分離，并在后續(xù)工藝中加入過(guò)量的鋅粉置換除去其他雜質(zhì)的過(guò)程中產(chǎn)生了大量銅鎘渣。銅鎘渣的主要成分為Cu、Zn、Cd，其次為Pb、Fe、Co、Ni等，還有少量硅土等酸不溶物。
(5)鈷渣
濕法煉鋅凈化過(guò)程中產(chǎn)生的鈷渣是一種典型的多金屬渣泥，鋅含量40%~50%，鈷含量0.3%～4%，銅含量4%~5%，鎘含量2%~3%。目前，以一個(gè)10萬(wàn)t/a濕法煉鋅企業(yè)為例，每年產(chǎn)出的鈷渣約4000 t。鋅精礦經(jīng)硫酸化焙燒和浸出后，銅、鎘、鎳、鈷、砷、銻、鐵等雜質(zhì)進(jìn)入中性浸出液，其中鈷是一種難以除去的雜質(zhì)。國(guó)內(nèi)外濕法冶煉廠除鈷的方法總體有兩類(lèi)：一是化學(xué)試劑除鈷法，如添加黃藥除鈷法和α-亞硝基-β萘酚除鈷法;二是添加砷鹽、銻鹽和錫鹽等活化劑的鋅粉或合金鋅粉置換除鈷。國(guó)內(nèi)濕法冶煉廠通常采用逆銻凈化法，即添加銻鹽活化劑的鋅粉或合金鋅粉置換除鈷。所產(chǎn)生的凈化鈷渣成分復(fù)雜，主要的處理工藝有氨-硫酸銨法、置換除鈷法、氧化沉淀法、選擇性浸出和溶劑萃取法。
(6)鐵釩渣
在濕法煉鋅廠中，45%采用熱酸浸出——鐵釩除鐵工藝處理中性浸出渣，其他5%采用回轉(zhuǎn)窯還原揮發(fā)。在熱酸浸出一鐵釩除鐵工藝中產(chǎn)出大量鐵釩渣，含F(xiàn)e 25%，Zn 6%~8%以及其他有價(jià)金屬，如Ga、Ge、In、Ag等。在所有的鐵氧化物中，鐵礬是最不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。
(7)揮發(fā)窯渣
在鋅常規(guī)浸出工藝中，焙砂經(jīng)中性及低酸兩段逆流浸出，所含Pb、Au、Ag、In、Ge、Ga 及Cu 60%、Cd 30%和Zn 15%進(jìn)入浸出渣中。浸出渣采用威爾茲法進(jìn)行處理，即干燥后配人45%～55%的焦粉，混合后送入回轉(zhuǎn)窯，在1100~1300℃高溫下，Zn、Pb 和Cd等還原揮發(fā)產(chǎn)出次氧化鋅，半熔融狀態(tài)的爐渣從窯尾排出水淬成窯渣。窯渣主要有價(jià)元素成分：0.7%~1.2% Cu、35%～40% Fe、15%～18% C、0.1～0.3 g/t Au、250～300 g/t Ag、100～250 g/t In 和100～300 g/t Ge。采用常規(guī)濕法煉鋅工藝，生產(chǎn)1t電鋅約產(chǎn)出浸出渣1.05 t，窯渣0.8 t。我國(guó)每年約產(chǎn)出窯渣150萬(wàn)t。窯渣的硬度高、粒度細(xì)，其成分、物相及嵌布狀態(tài)復(fù)雜，歷經(jīng)數(shù)十年研究，其綜合回收工藝仍未取得突破。
鎂還原渣
鎂渣是提煉金屬鎂時(shí)排出的工業(yè)廢渣。硅熱法工藝過(guò)程包括白云石煅燒、原料制備、還原和精煉四個(gè)階段。還原反應(yīng)方程式為：
2MgO+2CaO+Si(Fe)——>2Mg+2CaO·SiO+(Fe) (6-1)
還原后生成的廢渣即為鎂渣，每生產(chǎn)1t金屬鎂約排出8~9t鎂渣。鎂渣外觀上大部分呈5~10mm灰色塊狀，少部分呈粉狀。鎂渣的主要成分為CaO (40%~50%)、SiO2，(20%~30%)、Mg0(6%~10%)、Fe203(約9%)、Al203 (2%～5%)。
隨著我國(guó)金屬鎂工業(yè)的快速發(fā)展，鎂渣的排放量逐年增加。目前我國(guó)鎂渣的排放量已達(dá)數(shù)百萬(wàn)噸，但是我國(guó)鎂渣的利用率很低。鎂渣的大量排放堆積，占用了大量的土地資源，并對(duì)農(nóng)作物和周?chē)h(huán)境造成了極大的影響。由于鎂渣中含有較高的CaO和SiO，具有一定的火山灰活性，可以用來(lái)代替部分原料配料、煅燒熟料以及用來(lái)作為膠凝材料使用。因此，鎂渣的處理及資源化具有顯著的社會(huì)效益和環(huán)境效益。
廢水處理污泥
廢水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥含有很多有毒有害的重金屬(如Cr、As、Cu、Cd 等)，具有易積累、不穩(wěn)定、易流失等特點(diǎn)。鉛鋅冶煉廠排出的重金屬?gòu)U水一般呈酸性，首先須進(jìn)行中和處理，然后加入去除各種重金屬離子所需的藥劑。在投加藥劑時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的渣，其中主要的是由中和作用產(chǎn)生的渣(中和渣)。目前國(guó)內(nèi)所采用的中和劑大都為碳酸鈣和氧化鈣，其主要原因是其價(jià)廉，易就地取材，易脫水，但產(chǎn)生的渣量大。
在鉛鋅冶煉廢水處理中，產(chǎn)生的污泥與加入的中和劑種類(lèi)有關(guān)。產(chǎn)生的污泥一般有兩種，一種是硫酸鈣(CaSO么)，一種是金屬氫氧化物或金屬硫化物。當(dāng)用消石灰作中和劑時(shí)，產(chǎn)出硫酸鈣污泥，即
H2SO4+Ca(OH)2————>CaSO4+2H2O (6-2)
MSO4+Ca(OH)2—→CaSO4+M(OH)2 (6-3)
當(dāng)用硫化鈉作中和劑時(shí)，產(chǎn)出硫化物污泥，即
M2++S2-→MS (6-4)
式中：M代表Pb、Cd、Hg、As等金屬元素。
針對(duì)污泥的特點(diǎn)及其危害性，從環(huán)境污染防治和資源循環(huán)利用的角度考慮，主要采用以下兩種處理方式：一是進(jìn)行無(wú)害化處置;二是對(duì)污泥中的有價(jià)金屬進(jìn)行綜合回收與資源化利用。對(duì)重金屬污泥的處理應(yīng)首先考慮回收利用，經(jīng)回收處
理后的污泥必須進(jìn)行穩(wěn)定化/固化處理，無(wú)害化后進(jìn)行填埋處置。當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)于重金屬污泥穩(wěn)定化/固化處理處置的研究相對(duì)較少，缺乏成熟技術(shù)和方法，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足我國(guó)冶金工業(yè)高速發(fā)展和環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)日益提高的要求。
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