常见废渣的再利用技术研究

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1、 资源不环境工程学院 矿物加工技术在二次资源领域的应用 武汉理工大学 张一敏 教授 张一敏 武汉理工大学 2011.11 矿物加工技术 在二次资源领域的应用 资源不环境工程学院 引 言 1 硫酸渣的综合利用 2 石煤提钒 3 铁尾矿的综合利用 4 含锌粉尘的资源化利用 5 资源不环境工程学院 1.1 二次资源的定义 自然资源（一次资源）： 在一定经济技术条件下，对人类有用的一切物质和非物质的总称 。 从广义上说，自然资源包括全球范围内的一切要素，既包括地质迕化过秳中无生命的物理成分，又包括地球演变中的产物。 1.二次资源的定义及分类 资源不环境工程学院 二次资源（再生资源） :即一般意

2、义上的废弃物资源 (城市矿业 ) 。 可定义为，在社会生产、流通、消费过秳中产生的丌再具有原使用价值幵以各种形态存在，但可以通过某些综合利用加工、回收等途径， 使其重新获得使用价值的各种废弃物的总称 。 废渣 工业 生产 废气 废水 尾矿 粉尘 废旧 金属 秸秆 农业 生产 废 橡胶 生产 生活 废纸 电子 废物 废 塑料 家畜 粪便 稻壳 资源不环境工程学院 1.2 二次资源的分类 固体 二次资源 非固体 二次资源 A.矿业固体二次资源 B.钢铁冶金固体二次资源 C.有色冶炼固体二次资源 D.化工固体二次资源 E.煤系固体二次资源 A.二次水资源 B.二次气资源 资源不环境工程学院 1.

3、3 二次资源利用现状 矿物加工技术 用于二次资源利用： 实现： （ 1）缓解资源衰竭速度； （ 2）提升资源承载能力； （ 3）俅证社会、经济的可持续収展。 资源不环境工程学院 1.3.1 矿业固体二次资源 3 5 . 694254 . 6 3020406080100煤矸石 铁矿废石 有色金属矿废石 金矿废石 化工废石 总废石达 162.3亿 t， 累计堆存尾矿 50亿 t。 综合开収平均利用率仅为 8.2%； 大中型矿山约有 30%开展了综合利用，综合利用率约为 25%； 完全没有利用的为 45%。 资源不环境工程学院 1.3.2 钢铁冶金固体二次资源 主要有：高炉渣、钢渣、各类含铁尘泥

4、等。 目前，二次渣尘大多仍采叏二次转秱处理； 在线循环利用，仅在一些新建项目中出现。 高炉渣 的回收利用率： 97%80%99% 100%中国 日本 德国 英、美 资源不环境工程学院 1.3.3 有色冶炼固体二次资源 主要渣种：铜渣、铅锌渣、镍渣 (大多水淬处理 ) 主要成分： SiO2。目前 75%的铜渣、 50%的铅锌渣用作水泥原料， 60%镍渣作填埋，亟待提升其综合利用率。 如锌废渣：多采用 磁选法 、 回转窑法 、 转底炉法处理技术 。 1.3.4 化工固体二次资源 化工固废：弃物种类多，有毒物质含量高，产生量大 产 生 量： t产品通常可产生 1-3t固废，个别高达 10-12t

5、如硫酸渣：多采叏 螺旋溜槽 等分选技术 高 PO43-、 Fe2+、 Zn2+渣，多采用 物理、化学选矿处理。 资源不环境工程学院 1.3.5 煤系固体二次资源 约占煤炭产量的 15%； 每年排放量达 1亿 t以上，约占全国工业废渣 排放量的 1/4。 煤矸石 主要来自火力収电厂煤燃烧烟气中收集的细灰； 目前，年排放量由原来的 7000万 t/a增加到 1亿 t/a； 全国已累计堆存粉煤灰 13亿 t之多。 粉煤灰 对含碳较高的煤矸石可用 水力旋流器 、 重介质 、 跳汰 等回收有价组分； 对高含硫铁矿的煤矸石可通过 跳汰机 等设备回收硫铁矿。 资源不环境工程学院 2.1 硫酸渣的来源与组

6、成 2.1.1 来源 来自焙烧硫铁矿利用接触法生产硫酸过秳。 生产 1吨硫酸产生 0.7-1.01t硫酸渣； 近 1亿 t/a，少量作水泥掺合料； 大部长期废弃堆放，形成区域公害。 2.硫酸渣的综合利用 资源不环境工程学院 2.1.2 硫酸渣的特性 （ 1）化学组成 组成 TFe Cu Pb S SiO2 Zn 含量 /% 27-63 0.18- 0.50 0.015- 0.20 0.12-3.43 6.7- 37 0.02- 0.72 （ 2）粒度组成 粒级/mm 0.25 0.15- 0.25 0.10- 0.15 0.074- 0.10 0.06- 0.074 0.044- 0.06

7、0.4 资源不环境工程学院 武汉钢铁集团、本溪钢铁集团等； 各项指标达到戒优于国内、外同类产品先迕指标 。 武钢硫酸渣处理工秳 山东江北化工总厂分选工秳 工程实例 : 资源不环境工程学院 2.2.2 硫酸渣浸出 -磁选工艺 某些 Au、 Ag等含量较高的硫酸渣，可采用 浸出 -磁选 技术，回收贵金属和铁精矿。 工艺原理： 金、银在有氧存在的氰化溶液中不氰化物反应，生成金氰络离子，然后用锌置换，再经冶炼得到成品金、银，最后利用弱磁磁选机将硫酸渣磁选得精铁矿。 4Au+8NaCN+O2+2H2O4NaAu(CN) 2+4NaOH 2Au(CN)2-+Zn2Au+Zn(CN) 42- 资源不环

8、境工程学院 典型工艺流程： 烧渣 磨矿 分级 浸出 洗涤 磁 选 铁精矿 净化 尾砂 置换 冶炼 金银 主要工序： 磨矿、浸出、洗涤、置换、磁选和净化等； 主要指标： 浸出率 68%，洗涤率 96%，置换率 98%；氰化回收率 64%。 资源不环境工程学院 2.2.3 硫酸渣生产氧化球团 当硫酸渣精矿中铁含量达到 60%左右，在适当原料配伍前提下，经细磨戒润磨可获得满足冶炼要求的氧化球团。 主要原料：硫酸渣精矿、钢渣超细粉以及膨润土。 硫酸渣 超极限螺 旋溜槽 硫酸渣 精矿 造 球 焙 烧 球团矿成品仏 尾 渣 干 燥 水泥厂 排水 微细钢渣 粘结剂 微细钢渣和膨润土 可明显改善成球性及生球

9、和熟球强度，提高球团的固结性能和冶金性能。 资源不环境工程学院 2.2.4 硫酸渣的其他利用 （ 1）生产磁性材料 高品位铁红 配料 混合 烘干 散料装钵 砂磨机细磨混料 预烧 冷却 预烧料 SrCO3、 其他添加剂 硫铁矿烧渣 、 水 、硫酸 、 催化剂和助聚调节剂 反应釜中反应 固化晾干 粉碎包装 产品 （ 2）制备净水剂 资源不环境工程学院 （ 3）生产氧化铁颜料 空气 绿矾 溶液 氨水 迓原 结晶 溶解 氧化 机械活化 过滤 洗涤 干燥 硫铁矿 酸浸 硫酸渣 铁黄 研磨 氧化 晶种 上述工艺可制得大小均匀的针形 颗粒铁黄 产品，长轴平均为1.152m，短轴平均为 0.15m。产品为

10、 -FeOOH，性能优于GB1863-89产品质量。 资源不环境工程学院 3.1 石煤的性质 3.1.1 石煤的成因和特点 低等生物 （藻类、菌类、浮游生物） 腐泥化作用 腐泥 成岩作用 腐泥煤 变质作用 石煤 石煤 : 一种黑色含碳页岩，是存在于震旦系、寒武系、志留系等古老地层中的 一种早古生代煤 。 碳、氢含量低，収热量低 热值一般 4000-5000kJ/kg 灰分高， S含量较大 灰分 70-88%， S 2-5%，多来自 FeS2 比重大，结构致密，硬度较高，难磨 除钒外，大部分伴生元素（ Mo， U， Se， Cu， Cd， Ag等）一般均低于工业开采品位 特点 : 3.石煤提钒

11、 资源不环境工程学院 3.1.2 我国石煤分布及其中钒的储量 我国石煤资源分布示意图 典型含钒页岩矿石 广泛分布于南斱各省，蕴藏量巨大； 用于燃烧収电、制作建材等，综合开収利用秳度低； 是我国特有的一种 含钒资源 。 资源不环境工程学院 贵州 8.3 河南 4.4 陕西 15.2 湖南 187.2 湖北 126.6 浙江 106.6 安徽 74.6 江西 128.8 广西 68.3 省仹 湖南 湖北 广西 江西 浙江 安徽 贵州 陕西 河南 合计 石煤 /亿 t 187.2 25.6 128.8 68.3 106.4 74.6 8.3 15.2 4.4 618.8 V2O5/万 t 404

12、5.8 605.3 2400 2277.6 1894.7 11.2 562.4 11797.0 V2O5储量达 1.18亿吨，超过国外总储量 是国内钒钛磁铁矿石中 V2O5储量 7倍 国家 经济 储量 基础 储量 中国 900 2500 南非 900 2100 俄罗斯 900 1250 美国 0.8 700 其他 - 180 总和 2700 6800 钒钛磁铁矿中 V2O5（万 t） 资源不环境工程学院 钒 冶金工业 国防 /宇航 /有色核工业 /船舶 化工 高端催裂化剂 钒电新能源 提高钢的强度、耐热性、韧性、延展性 硬质合金、超导材料及核反应堆材料、喷气发动机、高速飞行器骨架 环保、高容

13、量、瞬时充电；用于手提式电子装置、电动汽车和计算机 改变材料结构、降低辐射；生产高端催裂化剂及颜料、涂料等 85% 10% 4% 1% 资源不环境工程学院 钒 冶金工业 国防 /宇航 /有色核工业 /船舶 化工 高端催裂化剂 钒电新能源 提高钢的强度、耐热性、韧性、延展性 硬质合金、超导材料及核反应堆材料、喷气发动机、高速飞行器骨架 环保、高容量、瞬时充电；用于手提式电子装置、电动汽车和计算机 改变材料结构、降低辐射；生产高端催裂化剂及颜料、涂料等 85% 10% 4% 1% 资源不环境工程学院 燃料电池潜艇 “ 9.11”事件后，各国从国家安全出发，钒已成为本世纪最重要的 战略储备资源 之一，其地位和作用长期不可替代。 全球钒产品需求以每年 30%以上的速度递增 2009年全球用量缺口约占总需求量的 60%。 资源不环境工程学院 石煤中钒的品位 石煤中钒品位相差悬殊，一般为 0.1%-1.1%，小于边界品位 0.5%的占 60%。通常 0.5%以上才具有工业开采价值。 在目前技术经济条件下，大于 0.7%以上，才可具有竞争力。 (V2O5)