冶金化工产生的固体废物处置与资源化利用研究

周慧娟

（青海省工业职业技术学校，青海 西宁 810000）

由于冶金化工产业的不断发展，在工业生产过程中产生了大量的固体废弃物。这些固体废物中，一部分是无法提取的资源，另一部分则是有害物质。冶金化工所产生的固体废物包括尾矿、冶炼废渣等。需要将不断增加的固体废物处理良好[1]，才能实现冶金工业的无障碍发展。从已有经验来看，部分废渣中的有利资源被回收，但绝大部分依旧没有良好的解决方案，造成了无数资源的浪费，也对环境造成了污染[2]。本文以冶金化工中产生的固体废物处理方式为研究重点，并对固体废物的资源化利用进行分析。在废物的处理方法中，文中主要通过物理和化学的方法进行有害物质分解。以及通过焚烧填埋的形式[3]，降低固体废弃物与生活环境的接触面积，减少环境污染状况。此外，由于人类对矿产资源需求不断增加，导致了目前天然矿产资源紧缺，急需对固体废物中包含的一些物质进行资源化利用。希望通过本文的研究可以降低冶金化工产生的固体废物造成的污染情况，同时将资源紧缺的问题进行解决[4]。

1 冶金化工产生的固体废物处置方法研究

1.1 普通固体废弃物处置技术

面对众多冶金化工产生的固体废弃物，可以采用以下几种方式进行处置。第一种是化学处理技术主要针对无机废物，通过溶剂浸泡、化学中和的方式进行处理。第二种是物理方法主要利用固化技术，处理生产过程中的残渣、飞灰等物质，利用无机胶结剂将其熔融固化，降低废物造成的污染。第三种方式叫做综合利用技术，是冶金化工产生的固体废物处置中较为重要的一种方法。在固体废物产生不良影响之前对其进行分类回收，筛选可再利用的资源，从根本上降低后续的固体废物处理难度。

1.2 终态固体废弃物处置技术

部分固体废物即使经过化学、物理等方法的处理依旧无法改善带来的污染效果。针对这部分终态固体废弃物提出填埋处理技术，将固体废物深埋入大坑，减缓其对生态环境造成的污染。但是在填埋处理技术应用过程中，需要以固体废物的特点作为依据，设计不同的填埋方案。普通的固体废物填埋地点建设，可以参考城市生活垃圾处理场所。由于冶金化工固体废物的特殊性使得其填埋地需要保持固定的含湿量与渗透性。并且部分具有较大毒性的固体废物填埋之前需要进行预处理。避免废物填埋后产生放射性毒性，或者由于一些特殊反应释放出有害气体。在终态固体废物填埋场地的设计上，需要明确场地的容量、地下水防护，以及污染气体分解工程。其中填埋场地的面积取决于该区域冶金化工固体废物的产生量。为了保证废物填埋处理的效果，需要将覆土和填埋废物之间保持着1:3的比例。将固体废物的压实密度设置为600～800KG/M3。其次，在填埋场地范围内需要设计良好的地下水保护系统，针对场地内的浸出液进行研究。通过填埋物质的差别，得出数量不同的浸出液，而浸出液质量也存在差异。随着填埋时间的增长，有机物的浓度在浸出液中呈现出不断下降的趋势。最后，针对气体的产生及控制，在微生物的作用下固体废物降解产生一些特殊气体。气体主要成分为甲烷和二氧化碳，是一种有害气体。所以填埋场所的废气需要进行排放和处理。通过耐腐蚀排气设施的设计，放置在填埋的废渣层处，帮助收集废气并排出。

完成固体废物的填埋后，需要将场所内覆盖一层黏土大约250～350mm，然后再均匀压一层自然土大约300～450mm。最后添加一层厚度为300mm的营养土。完成的填埋场所需要依据25年内该地区最大降水量考虑修建截洪沟，避免因大雨造成场外径流涌入。由于陆地填埋的运行成本较低而受到广泛使用。但是由于技术上的不完善，引发了一系列的待解决问题，例如地下水侵蚀、有害物质浓度等。因此，需要研究新的固体废物处理方式，更好地解决固体废物处置问题。

2 固体废物资源化利用方向

根据统计可以发现，近年来冶金化工产业产生的固体废物数量不断激增，使得固体废物处置与利用成为了众多人员关注的重点。关于固体废物的利用率如表1所示。

表1 固体废物利用率统计表

根据表1数据可知，绝大多数冶金化工固体废物利用率较低。因此，急需进行资源化利用的研究。文中针对冶金铜渣、冶金赤泥、钢铁工业固体废物三种物质为基础，进行资源化利用研究。

2.1 冶金铜渣的资源化

冶金化工中由于火法炼铜技术的应用，外加锌与铅的炼制，产生了数量较大的冶金铜渣。由于每年的铜产量和冶金铜渣的比例约为1:3，所以为了保证铜材料的供应，可想而知冶金铜渣产生量惊人程度。针对冶金铜渣进行分析后，发现其中包含了很大一部分有用物质和能源。从有价金属提取和工业建材的角度，实现铜渣资源合理化利用。通过氧化熔烧技术的应用，再结合还原处理工艺，将冶金过程中产生的铜渣转化为高品质铜粒，完成铜金属的回收。在将铜渣掺入石灰后，可以作为公路基层作用于交通建设。此外，也可以直接将铜渣铺在铁路表面，作为铁路道渣使用。

冶金铜渣的资源化利用中主要采用浮选方式，利用浮选的手法筛选出铜精矿。最后利用火法炼铜技术，从冶金铜渣中获取铜金属元素，具体的废渣回收流程如图1所示。

图1 从转炉铜渣中回收铜工艺流程

铜渣通过破碎、筛分、球磨、浮选等流程完成精铜矿的回收，并进行铜水淬渣。铜水淬渣中的废渣是通过密闭鼓风炉将铜精矿投入炼制产生的，添加硅酸盐、氧化物后形成了铜水淬渣。淬渣后的铜水可以作为矿化剂，添加到硅酸盐水泥制作过程中。在水泥的生产中，将石灰石、矿渣等配料磨粉后，经由回转窑形成熟料，然后添加处理后的冶金铜渣，形成品质良好的水泥，完成冶金铜渣的资源化利用。

2.2 冶金赤泥的资源化

在氧化铝生产过程中，产生的残留物叫做冶金赤泥，作为种强碱性粉泥状固体，冶金赤泥具有含水量较高的特点。通常情况下，冶金赤泥呈现出粉红色，在含铁量不断增加后，冶金赤泥的颜色也开始向着深红转变。在铝土矿和添加剂成分的影响下，冶金赤泥的化学成分也发生了改变。由于其碱性含量较大，所以长时间堆放的区域会出现碱化的现象。而倒入海洋也会产生污染。针对冶金赤泥的有效处理是需要重视的一项问题。铁矿石中的铁矿石铁含量为20%～50%，但很难直接用作炼铁原料。将预焙烧处理后的冶金赤泥放入800℃的沸腾炉内，促使赤泥中的铁元素还原，实现高品位的炼铁精料回收。此外，赤泥中在提取金属之后，还可以实现多种稀土元素的提取，以赤泥作为原料，生产出来的水泥具有高强度和抗硫酸盐性的特点。这种水泥在工程建筑行业可以发挥良好的使用效果。除此之外，冶金赤泥还可以作用于农业发展，在硅钙肥料和塑料填充剂生产中，冶金赤泥都可以发挥重要作用。还可以应用于硬砂硬化剂的生产，填料填充矿山采空区，保持地质结构稳定。

2.3 钢铁工业固废物的资源化

在冶金工业中最受到关注的种类之一就是钢铁的产量。截至目前，钢铁产量处在不断增长的趋势中，但是由于炼钢技术尚且不够完善，再加上钢铁企业具有的高能耗、高污染的特点，造成了钢铁工业固废物与日俱增。当前各行业对于钢铁需求的不断增长，使得自然资源成倍损耗，冶炼过程中的固废物也污染了生态环境。

通过调查可以发现钢铁工业固废物利用率处于不断上升的趋势，钢铁生产过程中产生的高炉渣，可以通过资源合理化利用得到消耗。但是部分钒钦高炉渣以及含有放射性元素的高炉渣无法得到应用。文中针对这一部分固体废物进行分析，提出可以将高炉渣向建筑领域进行应用，但是需要通过特殊加工处理才可以实现应用。将钢铁工业固废物进行加工，可以形成不同种类的物质材料，例如水渣、矿渣碎石等。其中水渣在水泥、砖、建材玻璃等材料的生产中都可以产生作用。而矿渣碎石方面，可以代替天然石料在道路工程、地基工程、铁路道渣、钢筋混凝土和预应力混凝土等工程中广泛运用。此外膨胀矿渣可以在轻混凝土制品及结构上应用，例如：墙板、建筑物支撑结构、公路地基材料等。因为钢铁工业固废物处理后具有良好的保温性能，所以可以作为保温材料起到防火隔热的效果，最大程度发挥资源化利用效果。

3 结语

本文主要研究对象是冶金化工行业产生的固体废物，针对不同原因产生的固体废物类型，分析其造成的危害性。明确固体废物的影响，针对冶金化工固体废物的处置进行研究。并且分析固体废物资源化利用方向，最大程度将固体废物利用率提升。通过本文研究，促进了冶金工业固体废物的处理效率，降低了环境污染概率，同时一定程度上缓解了资源紧缺。