共建清洁美丽世界之工业固体废物处理处置篇

邵朱强，刘力奇，廖诚

（1.中国有色金属工业协会，北京 100814；2.北京高能时代环境技术股份有限公司，北京 100095）

1 我国一般工业固体废物处理处置行业发展现状

1.1 一般工业固体废物概念

有色金属工业固体废物是指有色金属在采矿、选矿、冶炼和加工等生产工程中，以及在环境保护设施中排出的固体或泥浆状废弃物，主要包括尾矿（包括赤泥）、冶炼渣、炉渣等。

1.2 总体状况

1.2.1 一般工业固体废物产生情况

2019 年，196 个大中城市一般工业固体废物产生量为13.8 亿t，综合利用量为8.5 亿t，处置量为3.1 亿t，储存量为3.6 亿t，倾倒丢弃量为4.2 万t。一般工业固体废物综合利用量占利用处置及储存总量的55.9%，综合利用仍然是处理一般工业固体废物的主要途径，部分城市对历史堆存的一般工业固体废物进行了有效的利用和处置。

以有色金属行业工业固体废物为例，我国有色金属矿产金属品位低，每生产一吨有色金属要产出几百吨乃至上千吨固体废物，目前主要采用堆场和尾矿库的方式进行堆存处置。据统计，2019 年有色金属行业产生一般固体废物4.8 亿t（包括尾矿、赤泥、冶炼渣、炉渣、脱硫石膏、中和渣等），占全国工业一般固体废物产生量的15%左右。

1.2.2 一般工业固体废物处理处置行业的总体状况

冶金矿渣及矿山废石等无害又极具坚硬度的工业固体废物可制作用于铺路所用的碎石及混凝土的骨料，在有效节约资源的同时，还能提升其强度；一些具有水硬性的工业固体废物能够成为水泥生产的原材料；电石渣、赤泥与煤粉灰等可以作为建筑用砖的生产材料；很多工业固体废物可作为铸石与微晶玻璃的原材料；矿棉生产过程中可使用工业固体废物中的高炉矿渣与煤粉灰等。回收工业固体废物中的可利用原料可以替换某些产品的原材料，也可根据这些原料进行新产品的研发等，这些方式都能提升工业固体废物的综合利用水平。很多工业固体废物中含有较多的钙、硅、磷及其他可用的元素等，将这些应用在改良土壤与生产化肥中，不但可以满足农作物生长所需，还能改善土壤环境，促进农作物的增产。在制作硅钙化肥时可用到赤泥、钢渣、炉渣等，而铬渣不但可用于钙镁磷化肥的制作，还可在一定程度上节约化肥的生产成本。以煤矸石为例，合适的煤矸石经过粉磨、制浆、分级后进入回转窑进行高温煅烧，可使煤矸石晶体结构发生变化，最后变成白色的煅烧高岭土。煅烧高岭土再经过超细磨粉机深加工，会变成超细高岭土粉体，可作为填充剂和延展剂应用于众多工业领域。

1.3 行业发展现状

1.3.1 采矿工业固体废物

3) 控制段表示数据的字节数，在通用板卡向分油机板卡的数据发送中，LED状态指示的数据以及LCD显示数据是包含在一个数据报文中的，其中液晶显示为20个字符用ASCII码表示，每个字符占用一个字节，另加显示的第几行占用一个字节，10只LED状态指示占用一个字节，因此控制段此时为22个字节。

露天开采时需剥离掉矿体上方所覆盖的各种土石；地下开采时需开掘各种井巷工程，从而产生大量废石。我国大多数有色金属矿产资源中贫矿较多，品位低，由于目前的生产技术水平不高等原因，单位产品的固体废弃物产生量大。一般大中型露天矿山年剥离量在数百万吨，地下坑采每年也要产生数十万吨以上的废石。采矿固体废物一般堆放在排土场内，基本未利用，以堆存为主。

1.3.2 选矿工业固体废物

我国大多数有色金属矿产资源的品位较低。在选矿作业中每选出1t 精矿，平均要产出几十吨或上百甚至几千吨的尾矿。正规矿山的尾矿多采用尾矿库存放的方式处理，但随着矿山规模的扩大和开采历史的延长，土地占用面积不断扩大，尾矿库修筑和管理费用不断增加。中小型非正规矿山尾矿设施简陋，或根本就不建尾矿库。因输送管道泄漏或直接外排等事故造成地表水污染、尾矿扬尘使土地沙化造成农田减产等事件时有发生，给生态环境带来了严重污染。

目前井下充填技术是最便捷的尾矿利用技术。尾矿开发利用最常见的形式还是将其回填井下，此方法尾矿利用量大，对减少尾矿堆存污染和优化矿山环境都有明显的积极意义。充填采矿法依据充填动力可分为人力充填、风力充填、水力充填等。其中水力充填应用最为广泛。充填技术经历了分级尾砂和碎石水力充填、尾砂胶结充填、高浓度全尾砂胶结充填和膏体充填、废石胶结充填的发展过程。

1.3.3 冶炼工业固体废物

（1）赤泥

我国2019 年的氧化铝产量为8500 万t，由此产生的赤泥量约1.2 亿t，累积储存量在5 亿t 以上，带来了环境恶化、地质灾害、资源浪费等诸多问题。我国在赤泥综合利用方面开展了多年的研究工作，包括赤泥中有价元素回收、建材生产、功能材料制备等。在技术的产业化应用方面也做了很多工作，赤泥的规模化应用处于世界领先地位。近年来赤泥在选铁、制备路面基层材料、烧结法筑坝等方面均实现了一定规模的应用。但赤泥含有钠、铝、硅、铁、钛等多个组分，碱性强、成分冗杂，而且成分均质化、低值化，其资源化综合利用仍是一个世界性难题。

（2）铜熔炼渣选矿尾矿

2019 年我国矿产铜产量达到980 万t，铜熔炼渣选矿产生量约为3400 万t。铜渣主要成分是铁硅酸盐、磁性氧化铁、铁橄榄石、磁铁矿及一些脉石组成的无定形玻璃体，铜主要以冰铜状态呈细小的珠滴形态不连续分布在铁橄榄石和玻璃间。目前铜冶炼渣主要的处理方法是选矿贫化和火法贫化。选矿贫化主要有浮选贫化和磁选贫化，火法贫化主要有反射炉贫化、转炉贫化、电炉贫化和渣桶贫化，通过以上处理，可从铜冶炼渣中提取有价元素，剩余的渣作为水泥等建筑材料，铜冶炼渣基本得到利用。

（3）钢铁冶金渣

2018 年，在供给侧改革持续推进、去产能、严防已化解过剩产能复产、取暖季限产不搞“一刀切”等一系列因素影响下，国内钢铁市场呈现震荡运行格局。总体来看，2018 年全国约产生钢渣13 923.9 万t，主要采用钢渣安定化处理技术、熔融钢渣热焖处理及金属回收技术、钢渣梯级开发建材资源化技术、钢渣法烟气脱硫技术等，实现钢渣资源综合利用；产生铁合金渣6246.8 万t，主要采用冶金渣熔融还原铁及同步制备无机材料技术，在一套熔炼系统中熔融还原生铁并同步生产无机材料，既保证了对熔渣原料的全组分利用，也保证了金属铁的还原利用，实现了同步量产；产生含铁尘泥8496.6 万t，主要采用熔融炉处理钢铁厂固体废料，利用钢铁厂生产的各类尘、泥、渣、铁皮等作为主要原材料，采用高温火法工艺处理含铅、锌尘泥，同时配套建设次氧化锌粉湿法产出硫酸锌，提取高纯度铟、银、铋等。2019 年我国含铁尘泥产生量约为1 亿t，如对其有价组分进行充分综合利用，可提取生铁3000 万t、金原料60 万t、银原料1.2 万t、锌原料12 万t，生产硫酸锌124 万t、氯化钾40 万t、氯化钠10 万t、硅酸盐渣2500 万t，新增产值近千亿元。

1.3.4 粉煤灰

粉煤灰是指从燃煤产生的烟气中收集下来的细微固体颗粒物，主要来自电力、热力行业，以及其他使用燃煤设施的行业，电力行业产生的粉煤灰约占粉煤灰总产生量的73%。我国“富煤、缺油、少气”的资源禀赋导致煤电长期以来一直占据电源结构的核心地位，2011—2018 年燃煤电厂粉煤灰产生量保持在5.6 亿t 左右。我国粉煤灰综合利用经历了以储为主、储用结合、以用为主三个发展阶段，目前成熟技术已有100 余项。据统计，2018 年我国粉煤灰综合利用量约4.77 亿t，综合利用率为75.96%。

1.3.5 脱硫石膏

脱硫石膏主要来自电力、热力行业，其余来自黑色金属冶炼和压延加工业、有色金属冶炼和压延加工业、化学原料和化学品制造业，其中电力、热力行业产生的脱硫石膏占脱硫石膏总产生量的80%。近年来，我国加大了对工业副产石膏的综合利用力度，利用途径不断拓宽、规模不断扩大、技术水平不断提高。在水泥行业中脱硫石膏可以作为水泥缓凝剂来调节和控制水泥的凝结时间。脱硫石膏中的硫酸钙和一些杂质是天然的矿化剂，与复合矿化剂萤石共同使用，可以节省能耗，提高水泥的产量和质量。此外，脱硫石膏还被用于生产低碱度水泥，该水泥有碱度低、硬化快、成本低等特点，已被应用于生产玻璃纤维。

由于脱硫石膏中含有杂质，水分含量较高，黏性强，容易黏附在生产设备上造成堵塞。因此，要实现脱硫石膏在水泥行业中的广泛应用还需要研发利用脱硫石膏生产水泥缓凝剂的新设备、新技术和新工艺。脱硫石膏还可用于制备硫酸联产水泥，该方法利用了钙硫资源，而且没有副产物。但由于脱硫石膏成分不稳定，该方法的工艺条件难以得到稳定控制，工程项目投资大，生产设备效率低，推广应用受到限制。

此外，脱硫石膏还可用于制取钾肥、制取硫元素、生产硫化钙、制备石膏晶须等。

2 我国一般工业固体废物处理处置行业发展展望

2.1 矿山工业固体废物

矿山工业固体废物综合利用是一项多学科、多层次、多因素的系统工程，也是一个带有战略性的大课题，是保护有限的矿产资源、促进经济发展、保护生态环境的一种有效手段。

随着生态环境部门对建筑用沙的管控逐渐严格，在化学成分、区域位置等方面符合条件的尾矿资源将越来越多地用于弥补建筑市场对沙石料的需求。

今后我国的矿山工业固体废物综合利用的主要发展方向为：（1）采用更先进的选矿技术从废物中回收更多的有用矿物，最大限度提高有用矿物的回收率；（2）发展矿物材料及其深加工产品，将各种矿山工业固体废物作为原料研制出各种矿物材料及其他高新材料，并对新材料进行深加工以满足不同领域的需要，从而逐步实现矿山的清洁生产。

2.2 冶炼工业固体废物

冶炼过程中产生的固体废物主要是铜冶炼产生的熔炼渣，熔炼渣主要含有铜、铁等有价元素，主要利用工艺过程是，熔炼炉和转炉炉渣经过冷却、水淬，由露天储矿场进入受料斗，在一次开路和闭路破碎后把物料送到粉矿仓。物料进行湿磨后，经分级机溢流送到一段浮选机，选磨矿机和旋流器形成闭路。经旋流器溢流经搅拌槽后送到粗选机，粗选机浮矿（泡沫）在精选机中进行二次精选，成为铜精矿。

扫选机的浮选及粗选机的沉矿合并为中矿，在磨矿机与旋流器的闭路中进行磨矿后，送到中矿浮选机，浮矿再送到中矿精选机经三次精选后，成为中矿铜精矿。一段铜精矿、精选铜精矿、中矿精选铜精矿三者合并成为最终铜精矿。选矿尾矿送至水泥生产企业生产水泥。

铅锌冶炼渣主要是铅冶炼过程中经熔炼炉、烟化炉产生的水淬渣，以及锌浸出渣经挥发窑产生的水淬渣，一般送水泥厂或建材企业加以利用。