有色冶金废渣中有价金属回收技术探析

 一、引言
金属资源是人类社会的宝贵财富, 是人类发展必不可少的物质基础, 它对国民经济发展起着重要作用。21 世纪我国金属矿业面临严峻挑战,一是我国虽是矿业大国,但非矿业强国;二是除极少数矿种如锑、稀土可持续利用外,很多与国计民生息息相关的矿产资源短缺,需国外进口;三是到21 世纪末期,多种金属面临世界性短缺。
为解决上述问题, 我国资源开发策略从长远看主要是利用海洋资源、寻求金属替代产品及二次资源回收利用这三种途径。就我国目前技术、经济、环境的实际情况来说,最具有实际应用价值的就是二次资源利用这一措施, 通过从数量巨大的各种废物中回收利用金属资源,变废为宝,达到减量化、无害化和资源化,是环境、经济、社会可持续发展的必然选择。我国废弃物二次资源利用率仅达世界平均水平的1/3～1/2 左右, 具有巨大的发展空间。
因此,随着我国经济的稳步发展、人类对环境生态要求的不断提高及金属资源的不断贫瘠, 我国固体废物资源化将有巨大的发展前景, 尤其是矿业冶金废物中提取有价金属这一方向。
二、有色冶金废渣现状
据国家环保局的统计,2004 年我国的有色冶炼废渣为1136 万t(其中有色金属采矿业为78 万t;有色金属冶炼及延压加工业为1058 万t),有色冶炼尾矿11 987 万t(有色金属采矿业为9 870 万t;有色金属冶炼及延压加工业为2 117 万t)。总体来说,冶金废渣的数量巨大，成份相对复杂。
三、有色冶金废渣中金属回收技术
有色冶金废渣中金属回收主要采用选冶、火法冶炼和湿法冶炼这三种技术。
（一）选冶技术
选冶技术主要用于有色金属尾矿中有价金属、非金属的回收利用。尾矿中有色金属与金银品位普遍较低甚至很低,工业产品以粗精矿为主,回收率不高,经济效益不显著,矿山企业的积极性不高。因此,应该针对尾矿的表面物理化学性质, 采用适合尾矿再选的新型选矿流程或新型药剂直接选出最终合格精矿,使尾矿再选产生显著的经济效益,使尾矿中伴存的有色金属和金银的综合回收工作步入良性循环
发展。
（二）湿法冶金技术
湿法冶金在金属提取中具有日益重要的地位。湿法冶金过程有较强的选择性, 即在水溶液中控制适当条件使不同元素能有效地进行选择性分离,对物料中有价成分的分离、提取和综合回收利用率相对较高, 可以有效地使原料中有价元素和脉石分离,对解决当前越来越迫切的低品位尾矿和冶金废渣处理问题有较大的优势, 同时湿法冶金工艺劳动条件好、无高温及粉尘危害,一般有毒气体排放较少,能达到清洁生产的要求。因此,复杂的冶金废渣和尾矿的开发利用更多地依赖湿法冶金新技术的开发。
在铅锌精矿烧结焙烧时,精矿中铅、镉、铊、汞及其化合物易于挥发,富集在烟尘中,汞则绝大部分进入烟气中。这样的烧结烟尘年产约17 000t,主要组成质量分数为(%):Pb50~60、Zn1.5、Cd5.0~6.0、Ti 0.12~0.15、Hg 0.1~0.2、Au 0.9g/t 和Ag 300g/t。由于此类烟尘是在氧化性气氛下挥发, 镉和铊的可溶率较高,从含镉烟尘中单独提取镉、铊可直接采用湿法流程处理,主要步骤是:酸性浸去- 净化- 锌粉两次置换- 海绵镉、含铊海绵镉- 氧化- 水浸、净化、置换- 海绵铊-压团熔铸- 金属铊,海绵镉送精馏提纯产出精镉。
对于Ni、Cu、Co 等含量较高的镍渣,其有价金属的提取方法是先酸浸，一次提取镍渣中的Ni、Cu、Co等,再结晶脱水,通过加入碳酸钠实现铜、镍和钴的分离,在分别加入硫酸,除杂过滤之后,结晶脱水,最终得到成品硫酸镍、硫酸铜和硫酸钴,整个工艺流程较简单,所用设备较少。
粗铜冶炼厂电收尘烟灰是经重力除尘后, 再通过电收尘而获得的产物,一般含铜低于2.5%,含锌超过10%,此外还含有铅、砷等挥发性杂质成分。这些烟灰按原设计经过配料、混捏、返回炼铜炉熔炼,不仅不经济还给炼铜带来危害。现用湿法回收烟灰中的有价金属,在低投资下获得明显经济和环境效益。具体的流程为: 水浸取,Pb 和Bi 等不溶物进入沉淀,得到铅渣,而Zn、Cu、Cd 等元素进入溶液,通过锌粉除铜、净化除铁、砷、置换除镉,最后浓缩结晶得到硫酸锌产品。
（三）火法冶金技术
火法冶金因为其环境污染, 耗能大而逐渐面临淘汰, 目前多用火法冶炼技术与湿法技术相结合回收冶金废渣中的有价金属。株洲硬质合金厂主要生产硬质合金、钨、钼、钽、铌及其加工产品。该厂钨冶炼系统采用碱压煮工艺生产仲钨酸铵及蓝钨时产出钨渣,钨渣用火法- 湿法联合流程处理,即钨渣还原熔炼得到含铁、锰、钨、铌、钽等元素的多元铁合金(简称钨铁合金)和含铀、钍、钪等元素的熔炼渣。钨铁合金用于铸铁件,熔炼渣采用湿法处理,分别回收氧化钪、重铀酸和硝酸钍等产品。
（四）展望
有色冶金废渣中有价金属的回收利用有着非常重要的经济、环境和社会意义。我国已经开始重视这个领域的发展, 国家将资源的合理利用及环境保护列为“中国21 世纪议程”的4 个主要内容之一。目前,低污染、低能耗、技术及经济可行的新工艺仍然有待继续开发, 同时新技术新流程的工业化应用应该得到充分的重视,使实验室的研究变成生产力。
【参考文献】
 [1]雷贵春.尾矿资源化进展[J].矿产保护与利用,1999(05)
[2]孙伟.有色金属矿山尾矿综合回收与利用[J].有色金属：选矿部分,1999(03)
                                  【作者单位：广西工业建筑设计研究院】