工业废弃物中回收有色金属1PPT课件

兰州理工大学技术工程学院,从工业废弃物中回收有色金属,工业废弃物及分类,工业废物，即工业固体废弃物，是指工矿企业在生产活动过程中排放出来的各种废渣、粉尘及其他废物等。如化学工业的酸碱污泥、机械工业的废铸砂、食品工业的活性炭渣、纤维工业的动植物的纤维屑、硅酸盐工业的砖瓦碎块等。这种固体废物，数量庞大，成分复杂，种类繁多。有一般工业废物和工业有害固体废物之分。前者如高炉渣、钢渣、赤泥、有色金属渣、粉煤灰、煤渣、硫酸渣、废石膏、盐泥等；后者包括有毒的、易燃的、有腐蚀性的、能传播疾病的及有强化学反应的废弃物。随着工业生产的发展，工业废物数量日益增加。其消极堆放，占用土地，污染土壤、水源和大气，影响作物生长，危害人体健康。如经过适当的工艺处理，可成为工业原料或能源。工业固体废物较废水、废气容易实现资源化。,1.冶金废渣指在各种金属冶炼过程中或冶炼后排出的所有残渣废物。如高炉矿渣、钢渣、各种有色金属渣、铁合金渣、化铁炉渣以及各种粉尘、污泥等。2.采矿废渣在各种矿石、煤的开采过程中，产生的矿渣的数量极其庞大，包括的范围很广，有矿山的剥离废石、掘进废石、煤矸石、选矿废石、选洗废渣、各种尾矿等。3.燃料废渣燃料燃烧后所产生的废物，主要有煤渣、烟道灰、煤粉渣等。,4.化工废渣化学工业生产中排出的工业废渣，主要包括硫酸矿烧渣、电石渣、碱渣、煤气炉渣、磷渣、汞渣、铬渣、盐泥、污泥、硼渣、废塑料以及橡胶碎屑等。在工业固体废物中，还包括有玻璃废渣、陶瓷废渣、造纸废渣和建筑废材等。5.工业废渣的危害污染土地:工业废物产生以后，须占地堆放，堆积量越大，占地越多。废物堆置，其中的有害组分容易污染土地。当污染的土壤中的病源微生物与其他有害物质随天然降水，径流或渗流进入水体后就可能进一步危害人的健康。工业固体废物还会破坏土壤内的生态平衡。土壤是许多细菌，真菌等微生物聚集的场所。工业固体废物，特别是有害固体废物，能杀灭土壤中的微生物，是土壤丧失腐解能力，导致草木不生。污染水体:（1）、大量工业固体废物排放到江河湖海会造成淤积，从而阻塞河道、侵蚀农田、危害水利工程。有毒有害固体废物进入水体，会使一定的水域成为生物死区。,（2）、与水（雨水、地表水）接触，废物中的有毒有害成分必然被浸滤出来，从而使水体发生酸性、碱性、富营养化、矿化、悬浮物增加，甚至毒化等变化，危害生物和人体健康。污染大气：工业废弃物对大气的污染表现为三个方面：（1）废物的细粒被风吹起，增加了大气中的粉尘含量，加重了大气的尘污染；（2）生产过程中由于除尘效率低，使大量粉尘直接从排气筒排放到大气环境中，污染大气；（3）堆放的固体废物中的有害成分由于挥发及化学反应等，产生有毒气体，导致大气的污染。,2006年我国工业固体废物排放情况如下：工业固体废物产生量（万t）151541.4工业固体废物综合利用量（万t）92601.0工业固体废物综合利用率(%)59.6工业固体废物贮存量（万t）22398.1工业固体废物处置量（万t）42883.0工业固体废物排放量（万t）1302.1“三废”综合利用产品产值（亿元）1026.8,一、冶金废渣中有色金属的回收有色金属在冶炼工程中，会产生很多各种各样的废渣，据统计，目前我国的冶炼废渣年排放量约为5000多吨。这些废渣中的有价金属几乎不经过任何处理就露天堆放在土地之上，它们的组成成分比较复杂，长期下去，有价金属得不到很好得转化，往往就会对周围的环境造成不同程度的破坏。因为废渣中还有很多有价金属成分，所以对于它们的处理应该是重新回收，二次利用。目前，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等技术。1.选冶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。,2.火法冶金火法冶炼是利用高温从矿石中提取金属或其化合物的冶金过程。此过程没有水溶液参加，故又称为干法冶金。火法冶金的工艺流程一般分为矿石准备、冶炼、精炼、三个步骤。但火法冶金因为其环境污染，耗能大而逐渐面临淘汰，目前多结合火法冶金技术和湿法冶金技术相结合来回收冶金废渣中的有价金属。3.湿法冶金湿法冶金这种冶金过程是用酸、碱、盐类的水溶液，以化学方法从矿石中提取所需金属组分，然后用水溶液电解等各种方法制取金属。此法主要应用在低本位、难熔化或微粉状的矿石。其他难于分离的金属如镍-钴，锆-铪，钽-铌及稀土金属都采用湿法冶金的技术如溶剂萃取或离子交换等新方法进行分离，都取得显著的效果。湿法冶金主要步骤为：将原料中有用成分转入溶液，即浸取；浸取溶液与残渣分离，同时将夹带于残渣中的冶金溶剂和金属离子洗涤回收；浸取溶液的净化和富集，常采用离子交换和溶剂萃取技术或其他化学沉淀方法；从净化液提取金属或化合物。在生产中，常用电解提取法从净化液制取金、银、铜、锌、镍、钴等纯金属。铝、钨、钼、钒等多数以含氧酸的形式存在于水溶液中，一般先以氧化物析出，然后还原得到金属。20世纪50年代发展起来的加压湿法冶金技术可自铜、镍、钴的氨性溶液,中，直接用氢还原得到金属铜、镍、钴粉，并能生产出多种性能优异的复合金属粉末，如镍包石墨、镍包硅藻土等。这些都是很好的可磨密封喷涂材料。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，原料中有价金属综合回收程度高，有利于环境保护，并且在生产过程较易实现连续化和自动化。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。如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17000t，主要组成质量分数为()：Pb50-60、Zn1.5、Cd5.0-6.0、Ti0.12-0.15、Hg0.1-0.2、Au0.9gt和Ag300gt。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。,我国有色金属冶炼渣数量最多的是赤泥，其次是铜渣，另外还有铅、锌、锡、镍、钴、锑、汞、镉、锡、钨、钼、钒等废渣。,赤泥的资源化,每生产1t氧化铝，约排出12t赤泥。,一、赤泥的组成,矿物组成：主要包括硅酸二钙，约占5060%，还有Fe2O3、石英、霞石、钠硅石、含水铝酸三钙、方解石、钙钛矿和部分附着碱等。如山东铝厂所排赤泥的各主要矿物组分的含量是-硅酸二钙（-2CaOSiO2）5060%、钙铝榴石（3CaOA12O3xSiO2yH2O）510%、氧化铁（Fe2O3xH2O）47%、方解石（CaCO3）210%、钠硅渣（Na2OA12O31.7xSiO22H2O）510%、钙钛矿（CaOTiO2）25%。,二、赤泥的性质,赤泥浆呈红色，具有触变性。其固液比一般为1：34，所含液相称为附液，具有较高的碱性，pH值为1012，颗粒直径为0.080.25mm，其中-200目占94%，最高98%。因此，赤泥属于强碱性高分散的废渣。粉状赤泥比重为2.32.7，容重为0.731.0g/cm3，熔点为12001250，比表面积0.5m2/g左右。,三、赤泥中有价金属的综合回收,图7-1赤泥还原炼铁-炉渣浸出工艺,图7-2综合回收赤泥中有价元素工艺流程,Ti（OH）4,图7-3赤泥的焙烧还原-磁选-浸出工艺流程,TiO2,图7-4赤泥直接浸出工艺流程,TiO2,图7-5赤泥直接浸出生产冰晶石工艺流程,Na3AlF6,图7-6赤泥中稀有、稀土元素的提取工艺流程,铜渣的资源化,铜渣主要来自于火法炼铜过程，其他铜渣则是炼锌、炼铅过程的副产物。铜渣中含有铜、锌等重金属和Au、Ag等贵金属。因此，铜渣的利用价值很大。,一、铜渣组成,铜渣中的主要矿物包括硅酸铁、硅酸钙和少量硫化物和金属元素等。水淬铜渣几乎全部都是玻璃相，只有极少数结晶相（石英、长石）出现。,图7-12铜渣氯化挥发提铟工艺流程,含铟品位0.60.95%，具有很大的回收价值。铜渣中的Pb、Sb、In易被氯化，SiO2不易被氯化。当焙烧温度大于900时，Pb、Sb、In氯化挥发成为蒸气而与SiO2等杂质分离。所用氯化剂为氯化钙。常用的还原剂为焦炭粉。吹入空气可使铜渣内的金属氧化，促进反应进行。通过捕集烟尘，得到含Pb、Sb、In的富集物，再通过化学方法分离提取In和Pb、Sb金属。铟的挥发率90%以上，残渣含铟低于0.1%，铟的挥发较彻底。,图7-13铜渣生产硫酸铜及回收有价金属工艺流程,CuSO45H2O,代替黄砂用作除锈磨料：水淬铜渣主要有铁的氧化物及脉石等形成的硅酸盐与氧化物。因其摩氏硬度5.45.46，密度4.495t/m3，是生产磨料的理想原料，在国外已广泛应用在船舶制造工业的喷砂除锈工艺中,其他有色金属渣的资源化,NaOH,图7-25浸锌渣中铟、锗、铅、银的回收工艺流程,图7-30镍渣生产氧化镍工艺流程,图7-38钼渣苏打焙烧法生产化工产品工艺流程,图7-39钼渣酸分解生产仲钼酸铵工艺流程,从尾矿石中回收有色金属的实例,从尾矿废石中回收有价金属1、据1988年有关资料报导,云南锡业公司已累计堆存尾矿1.28亿t。据估算此尾矿中含锡19.2万t,并伴有铅90万t,铜、锌各10万t,钨、铋8000t,铁近10万t,这是云锡一项重要后备资源。该公司有一个50t/d的试验车间专门对老尾矿进行半工业试验,两个选矿工段处理老尾矿。1971年至1985年底,共处理老尾矿1123623t,共回收精矿及富中矿、贫中矿含锡1286.407t,铜精矿含铜443t。2、白银有色金属公司1979年2月建成了日处理3000t的选矿系统,处理浸染铜尾矿。经5年实践,能产出品位40%的优质硫精砂,硫的回收率80%以上,使原来未被利用的硫回收利用,19801984年累计获利360万元。3、铜陵有色金属公司主要利用老选厂原有设施,增建回采、运输及选矿系统。建成了年处理尾矿能力30万t,产硫精矿(35%)3万t,铁精矿(60%)4万t的从老尾矿再选回收硫铁的设施。自1975年投产至1986年,已完成尾矿处理量424.3万t,产硫精矿56.3万t，铁精矿77.1万t,创利润2281万元。4、大冶有色金属公司铜绿山铜矿、赤马山铜矿从尾砂中回收铁;丰山铜矿从尾砂中回收金;新冶铜矿从尾砂中回收白钨等。其中铜绿山铜矿的尾砂强磁选铁工程,铁的回收率达71%,投产5年,已累计生产铁精矿50多万吨,创利2000万元。,5、中条山有色金属公司从选矿厂废渣中回收金。在铜的选矿过程中,常有部分伴生金积存和富集在浮选作业各部位的废渣中,尤其在废旧浮选机底部的沉砂、精矿泡沫输送管的结垢及浮选泡沫槽的结垢中含金最多。这种固体废物每年约56t,每吨含金平均为1200g。采用酸浸除杂-重选富集-火法熔炼的回收工艺,最后可得85%以上的合质金,回收率85%90%,每年可回收黄金5kg,盈利20万元。6、宜春钽铌矿从生产钽铌精矿的重选尾矿中回收锂云母、长石粉,于1976年建成了一座日处理100t重选尾砂的锂云母浮选综合回收车间,到1990年销售锂云母精矿达18986t,长石粉61844t。“七五”期间锂云母精矿累计8.83万t、长石粉36.24万t,综合回收创产值占工业总产值的31.85%。铜矿用重-磁选铁精矿工艺从离析-浮选产生的尾矿中回收铁精矿,获得含铁55%以上的铁精矿,产率10%,回收率20%。,从冶炼渣中回收有价金属1、江西贵溪冶炼厂每年产出转炉渣约8.9万t,于1986年6月建成转炉渣选矿车间正式投产,采用浮选工艺从转炉渣中回收铜,同时还能富集渣中的金和银。采用选择性碱浸-酸中和-电积法从铜冶炼中和渣中提炼精碲,在浸出阶段抑制铅的溶出,通过净化除砷、硅和其他重金属,TeO2煅烧脱硒。在浸出工序选择性溶浸碲,浸出率达96%97%,铅、硅,砷很少溶出,大部分抑制在浸出渣中,浸出渣通过酸性浸出生产碲粉,酸性渣含碲1%,碲的回收率95%,全流程碲的直收率80%。2、北京冶炼厂先从炉渣中浮选出铜精矿,再将铜精矿置于阳极区进行电解,阴极产出铜粉,电解液中和除杂质后用P204萃取分离铜、锌,生产硫酸锌,铜总