矿物加工技术在城市固废资源化中的应用

朱显帮

(1.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司，安徽马鞍山243000;2.金属矿山安全与健康国家重点实验室，安徽马鞍山243000;3.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司，安徽马鞍山243000)

城市固体废物又称城市生活垃圾，是指城市居民日常生活中或为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物。据统计，截至2014年底，我国城市生活垃圾累计堆存量已达16 148.81万t，并且近年来在以平均每年4.8%的速度持续增加，全国约有2/3的城市实际上已经形成了垃圾包围城市的局面。固体废物的资源化就是要对已经产生的废物，通过各种措施和技术手段，或将废物重新加以利用，或赋以其新的使用价值、或作为资源重新再生利用，同时对其暂时无法利用的部分进行无害化和减量化处理，以达到资源利用和环境保护的目的。

矿物加工技术作为一门古老而又年轻的科学技术，其核心问题就是解决不同矿物之间以及矿物与脉石之间的分离问题。矿物加工中所采用的许多技术、方法及手段同样也可以用于城市固体废物的资源化。例如:垃圾粉碎、金属回收、塑料分离、纸浆脱墨、橡胶回收等。本文主要介绍几种矿物加工技术在固体废物资源化中的应用。

1 生活垃圾的处理

城市生活垃圾的常用处理方法有填埋、堆肥、焚烧和综合处理。其中土地填埋占用大量土地，而且造成对地下水、土壤、大气环境的污染，不能回收固体废物中有机物质和能源。焚烧技术能化废物为能源，减量幅度大，但燃烧会带来二次污染。堆肥技术也是城市固体废物资源化、减量化的一条重要途径，但有相当的局限性。而采用多种方法联合使用的垃圾综合处理法代表了今后垃圾处理的发展方向，是目前最先进的垃圾处理技术之一。该方法根据固体废物中各种成分的密度、大小、磁性、光电性质等物理性质的不同，采用分选机将固体废物分成性质相近的若干类，然后再分别回收利用，最大限度地做到物尽其用并将污染降到最低限度。70年代初期，在美国曾广泛将垃圾破碎后用风力分选方法分力以可燃物料为主要组分的轻组分和以无机物为主要成分的重组分［1］。我国目前普遍采用的简单综合处理法采用将滚筒筛分与简易分流分选、弹跳分选相结合的方式对垃圾进行分选，并对不同分选产品再加以利用。

2 废旧塑料的处理

废旧塑料的分选根据是否进行破碎预处理，主要分为光电分选和利用密度或电阻率差异进行的分选。磁鼓电极接触式静电分离技术将摩擦后带电的塑料和回转电极接触并供给静电磁场，在离心力和静电力的复合作用下，使从回转电极上甩出落下的塑料由于电位不同而呈现不同轨迹和产生一定的距离，用带有隔板的容器进行分类收集［2］。而常规风力分选则将粉碎的塑料放在分选装置内喷射，风从横向或逆向吹入，利用不同塑料对气流的阻力与自重的合力差进行分选。由于粉碎后粒度的粗细会影响分选的效果，所以此法要求粉碎后的粒度粗细均匀，而且粒度粗细均匀程度是影响选效果的重要因素。

浮沉法是分离废旧塑料最早也是最简单的方法。通常是使用一种介于两种塑料密度之间的介质，通常用于分选的介质是水、饱和NaCl溶液、饱和CaCl2溶液等，使得密度使得密度较小的塑料上浮，较大的下沉，从而实现两种塑料的分离。Buchan和Yarab分离了由塑料饮料瓶粉碎后的聚合物物料，该物料主要有聚乙烯苯二酸酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)组成。他们根据PET和PVC的比重大于水，而PE和PP的比重小于水，用水作为重介质分离PET、PVC、PE和PP。再根据PET和PVC的接触角θ相差较大，用浮选法分离了PET和PVC两种聚合物［3］。

3 废纸脱墨

成功的从废纸中生产高质量再生纤维的关键是脱墨技术。在各种可用的方法中，浮选脱墨提供了最经济、环境可接受和通用的技术。废纸经水力碎浆机碎浆后，由脱除筛和高压筛脱除大的杂物和油墨颗粒，而后进入浮选槽，在浮选槽中浆料经过捕收剂或絮凝剂的作用，油墨吸附于浮选器产生的泡沫上然后除去。与洗涤法相比，浮选法具有浆得率高，耗水量小及废水处理负荷小的优势。据统计，到2003年，浮选法废纸回收量占全世界废纸回收量的63.6%，年生产量达到将近1亿t。

4 电子废物的处理

电子废物是指各种电子产品如人电脑、家用电器、娱乐电器及其辅助性产品等在达到使用寿命后报废所形成的垃圾。电子废物含有各种宝贵的原材料，尤其是金属和贵金属材料，而且其中许多原件完全可以在新产品中再次使用，因而具有极高的回收价值。

对于电子废物的分选，主要工艺为:人工拆卸、选择性粉碎、分选回收、分类冶金和废弃物焚烧处理5个部分。一般在机械分选之前，首先采用人工预分类拆解的方法，分离得到铁、塑料、电动机和电路板等，并按类进行后续处理，剩余物破碎后磁选除去金属铁，再经风选机分选得到重碎块和粒状物，粒状物经风力摇床分选得到有机物和金属。人工拆解得到的电路板可根据材料物理性质的不同利用破碎、重选、磁选、涡流分选等方法进行机械分选，可获得铁、金属－贵金属和有机物等几个组分。经过处理，90%以上的电子废弃物可得到充分回收，剩下的10%左右成为最终垃圾，包括各种很难进一步处理以实现原材料回收的细粒物料、塑料薄膜、粉尘等，可以根据各自的性质分别填埋或焚烧。

5 建筑垃圾的处理

近几年，我国城市建筑垃圾年排放量约为2亿t左右，占到城市垃圾总量的30%～40%，全球每年产生的建筑垃圾量更巨大。过量的建筑垃圾不仅耗用了大量的征地，而且在清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰沙飞扬等问题又加重了环境污染。

建筑垃圾的分选主要是废旧混凝土的分选。一般大块废旧混凝土用吊车夯击裂，再配合人工锤击，分离出钢筋，送冶炼厂再生。碎混凝土块用铲车收集归拢后用颚式破碎机粗碎，出料粒度控制在100 mm以下，磁选分离出钢筋，再用振动筛筛分，筛除不易破碎的其他非混凝土质杂物，筛下物进行中碎，出料粒度控制在40 mm，然后磁选(电磁除铁器)分离出钢筋，再用圆筒筛筛分将废混凝土分选成不同粒级的碎骨料，废混凝土碎粒用水冲洗干净后分类贮存作为再生骨料利用。对建筑拆除废料采取就地分拣处理和利用，可减少废料的运出及新材料运进的运输费70%［4］。

6 结语

社会的发展带来人类的进步，也带来资源的消耗和环境的污染，如何有效地利用资源，而又能将环境污染降到最低，一直是人类发展的课题。中国作为一个发展中国家，同样面临着这样的问题。将传统的技术应用于新的领域，迸发出新的生命，这就是技术的魅力。矿物加工技术在中国有着坚实的理论基础和实践基础，将它应用到城市固废资源化领域也不是仅几年的事情，只是在当下人们越来越重视资源利用，环境保护的大环境下，作为矿物加工工作者更有责任和义务，将矿物加工技术推广到更多的领域，让它为经济发展，环境保护做出更多的贡献。

［1］ 牛福生，张锦瑞.矿物加工技术在固体废物分选中的应用［J］.中国矿业，2005，14(6):56-58.

Niu Fusheng，Zhang Jinrui.Application ofmineral processing in solid waste separation［J］.China Mining Magazine，2005，14(6):56-58.

［2］ 郭廷杰.日本家电废塑料的再生利用及分选技术［J］.再生资源研究，2001，2:18-21.

Guo Tingjie.Japanese home appliance recycling ofwaste plastics and sorting technology［J］.Renewable Resources Research，Co.2001，2: 18-21.

［3］ 邓明萌，范玉宏.选矿技术在城市固体废弃物资源化中的应用［J］.环境污染治理技术与设备，2003，4(7):65-69.

Deng Mingmeng，Fan Yuhong.Application of mineral processing techniques in the recovery of secondary resources from municipalsolid wastes［J］.Techniques and Equipment for Environmental Pollution Control，2003，4(7):65-69.

［4］ 石 峰，宁利中.建筑固体废物资源化综合利用［J］.水资源与水工程学报，2007，18(5):39-42.

Shi Feng，Ning Lizhong.Comprehensive utilization of architectural solid waste［J］.Journal of Water Resources＆Water Engineering，2007，18(5):39-42.