固体废物的处理与利用

杨 猛，何鹂颍，刘 扬，宝 暄，武 鹏

（北京出入境检验检疫局，北京 100176）

固体废物一般是指对所有者不具有使用价值而被废弃的固态或半固态物质，根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，可以分为工业固体废物、生活垃圾、危险废物三类。固体废物包含很多种可回收物质，通过处理可以提取出来。本文重点研究固体废物的处理方法及如何加以重新利用。

1 工业固体废物处理和利用

工业固体废物包括矿业、冶金、能源、石化、轻工等行业产生的固体废物。本文以矿业固体废物为例，简述其处理和利用。

矿业固体废物指和主矿石相伴相生的尾矿和有用矿体周围的废石，废石不仅可以填充矿井，还可以加工成建筑材料，尾矿和废石可以通过二次资源开发进行回收和利用，这样不仅可以充分利用越来越少的矿业资源，更可以减少废物排放对环境的污染。例如铜矿废石中包含硫化铜、黄铁矿等多种金属硫化物，如果对这些废石不进行处理而弃之于废石场，会因为铁硫杆菌、雨水和空气中氧气产生化学反应，生成铜、铁、硫等离子的酸性水，造成环境和水源的污染。可利用酸性浸出废石中的铜，然后利用萃取技术回收其中的铜，循环操作。例如煤矸石，化学成分以SiO2、Al2O3为主，其次为Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2、SO3、P2O5等，矿物成分主要为高岭石、石英，其次是长石、云母、方解石等，可用于生产煅烧高岭土、制砖、制陶粒等。

2 生活垃圾的处理和利用

生活垃圾是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物。城市是生活垃圾最为集中的地方，其中有大量的废纸、塑料、玻璃、金属等可回收物[1]，由于物流、快递的迅速发展，包装废弃物在生活垃圾中所占的比重也越来越大。

生活垃圾的处理，首先应该把其中的危险废物分拣出来单独按危险废弃物处理，然后将其他非危险的生活垃圾按照废纸、塑料、玻璃、金属、纺织物等分拣出来，再对分拣出来的各类作进一步去污净化后做为再生原料利用，将经分拣后不含危险废物的生活垃圾由环保部门送入垃圾填埋或焚烧厂进行填埋、焚烧处理。

3 危险废物的处理和利用

对于危险废物，如含有害物质的废电池和日光灯管，应该分拣出来，严格按照防爆措施妥善保管，并且按照技术标准规定的方法做适当的处理。

以废电池为例，目前电池应用十分广泛，生产和使用量非常大，尤其是近年动力锂电池生产和使用量增长迅速。由于电池使用寿命短，每年造成废弃的电池量非常巨大。废电池中含有废酸、重金属等有害物质，如报废后的锂电池含有六氟磷酸锂、碳酸酯类有机物以及钴、铜等重金属等，如果不能进行回收和处理，会对环境造成严重污染和危害。但从另一个角度说，废电池中含有的有价金属和非金属也是有用物质，可以采取综合处理技术回收其中的有价金属和非金属矿物，实现资源再生，这对保护环境资源具有很好的环境效益和经济效益。

废电池的回收技术主要采用干式或者干式—湿式联合技术[2]。干式技术又可分为机械分选法和热解法。热解法是通过熔化废电池材料来获得金属的一种方法。将放电后废电池切碎后，放进一个已加入石灰石作为造渣剂的炉中进行熔炼。先缓慢加热废电池，降低爆炸风险，让电解质蒸发。之后进入温度较高的区域，废电池中所有的塑料和有毒溶剂都会燃烧，通过冷凝将不同密度的金属分离出来。热解法优点是在高浓度和相对清洁的合金中，可以很有效地回收镍、钴和铜。目前，热解法已经可以实际应用于工业规模，是一种成熟的冶金技术。

而干式—湿式法主要是使用化学溶液来分离电池中的化合物，例如水热法，是通过酸反应让金属沉淀。先通过机械方式拆解电池，阴极材料被粉碎后，加入某些溶剂或酸剂溶解电池中的粘合剂，而留下金属氧化物悬浮在溶液中。

废锂电池回收处理设备主要采用干式物理回收法，结合废气、废渣处置措施，具有绿色环保、无二次污染等特点，并兼顾经济与环保效益，既实现有价组分的利用，又可对有害组分无害化处理。整个回收过程可全部实现工业自动化，回收效率高，处理能力强，废旧锂电池有价组分回收利用率可达90%以上。

锂电池主要由外壳、正极、负极、电解液与隔膜组成。正极是通过起粘结作用的PVDF将钴酸锂粉末涂布于铝箔集流体两侧构成；负极结构与正极类似，由碳粉粘结于铜箔集流体两侧构成。废锂电池中通常含钴5%～15%，锂2%～7%，镍0.5%～2%，其回收再利用价值相对较高。

废旧锂电池回收处理的主要设备：剥壳机、锂电池正负极片分离设备、粗碎机、微粒粉碎机、微粉分级机、旋风分离器、脉冲除尘器、高压风机、磁选机、经典分离设备等。锂电池正负极片分离设备主要对报废锂电池正负极片中的铝箔、铜箔与正负极材料进行分离处理，以达到循环利用的目的。整个生产线成套设备在负压状态中运行，生产过程中无粉尘外溢，分离效率可达90%以上。通过破碎筛分与气流分选组合工艺，对不同材料进行分离，以实现废锂电池正负极片中的铜、铝与碳粉(石墨)的高效分离回收。具体流程是将原料用粗碎机破碎至10mm以下，再进入微粒粉碎机进行剥离粉碎，后进入微粉分级机分离处理，尾灰由后道旋风分离器及脉冲除尘器收集。通过吸风机、磁选分离磁性金属和非磁性物质、风选机、水式摩擦机、涡电流分选机、重介质分选机、静电金属分选等设备将废旧锂电池分选出镍、钴、锂粉等具有较高市场价值的贵金属，以及塑料、铁、铝、不锈钢、铜、碳粉(石墨)等多种金属与非金属物料。这样，绝大多数的废旧锂电池有用物质均得以回收。

4 结语

随着科技的发展，在国家越来越重视环保的大趋势下，对固体废物回收处理使其利用效率更高、成本更低的新技术新设备将会层出不穷，各种固体废物中不可忽视的宝贵资源，如黑色金属、重金属、轻金属、贵金属、稀有金属、塑料、玻璃、非金属矿物等，会被重新回收并加以利用，而不是作为垃圾污染环境，同时也消除了很多危险因素和安全隐患。而且这些二次资源的重新回收处理和利用，必将带动我国环保工业的成长壮大与发展，为国民经济发展做出不可忽视的贡献。

[1]杨慧芬，张强.固体废物资源化[M].北京：化学工业出版社，2013.

[2]阴军英，张超，王彩红.废旧锂电池的回收和综合利用研究[J].广东化工，2011，38(7)：84，87.