張佳文，劉冠男，王裕先，張長(zhǎng)青，李小賽，楊 杰，徐海明，王 軍(.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,自然資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 00037；.畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)鑫隆硫鐵礦焙燒渣綜合開(kāi)發(fā)有限公司，貴州 畢節(jié) 55700)

硫鐵礦作為非金屬礦物原料，主要用于制取硫酸，部分用于煉制硫磺。硫鐵礦固廢(燒渣和硫磺渣)則是化工制酸和煉硫過(guò)程排放的、含多種有用組分和有害組分的、具有典型資源環(huán)境特征的硫鐵礦固體廢棄物。受硫鐵礦資源制約，我國(guó)硫鐵礦固廢中有用組分(鐵、有色金屬、貴金屬)含量低，資源綜合利用難度大，導(dǎo)致硫鐵礦固廢大量堆存。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近十多年我國(guó)硫鐵礦固廢年排放量超過(guò)2 000萬(wàn)t，堆存占地超過(guò)1 000萬(wàn)m2[1]。除此之外，硫鐵礦固廢堆存還導(dǎo)致重金屬等有害物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境，嚴(yán)重威脅自然生態(tài)和人居環(huán)境安全。因此，針對(duì)我國(guó)硫鐵礦固廢的現(xiàn)狀和特征，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外硫鐵礦固廢綜合利用技術(shù)，探討我國(guó)硫鐵礦固廢的綜合利用，對(duì)于實(shí)現(xiàn)“十四五”提出的“生態(tài)文明建設(shè)新進(jìn)步”的新目標(biāo)新任務(wù)具有重要的意義。

1 我國(guó)硫鐵礦固廢現(xiàn)狀

1.1 硫鐵礦資源稟賦條件

硫鐵礦是我國(guó)重要的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)，占全國(guó)硫資源總量的80%，其中，硫鐵礦占53%，伴生硫鐵礦占27%。國(guó)內(nèi)已探明折w(S)35%標(biāo)礦的硫鐵礦超過(guò)2 200 Mt、w(S)大于35%的優(yōu)質(zhì)硫鐵礦在220 Mt左右，與有色金屬伴生的硫鐵礦超過(guò)300 Mt[2]；較大規(guī)模的硫鐵礦生產(chǎn)基地位于廣東省、江西省、安徽省、陜西省、四川省、云南省、福建省、湖南省、江蘇省等地。以w(S)35%標(biāo)礦計(jì)，2018年全國(guó)硫鐵礦產(chǎn)量為13.48 Mt，其中,廣東省、江西省、安徽省列前三位。但是我國(guó)制酸用硫鐵礦貧礦多富礦少，硫資源短缺，對(duì)外依存度高(圖1)[3]。

1.2 硫酸工業(yè)發(fā)展需求

我國(guó)硫酸產(chǎn)量1978年首次位居世界第三位，僅次于美國(guó)和蘇聯(lián)[4]。 2018年我國(guó)硫酸產(chǎn)量為96.86 Mt，在1987年9.62 Mt的基礎(chǔ)上增長(zhǎng)了約10倍，其中,約70%的產(chǎn)量用于生產(chǎn)磷復(fù)肥，以確保全國(guó)糧食增收和國(guó)民經(jīng)濟(jì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)硫酸的需求。圖2為1990—2018年我國(guó)硫酸總產(chǎn)量增長(zhǎng)及硫鐵礦、硫磺、冶煉煙氣制酸三部分原料構(gòu)成與占比變化情況。受國(guó)內(nèi)硫資源和環(huán)保制約，“八五”至“十三五”期間全國(guó)硫酸總產(chǎn)量構(gòu)成中，硫鐵礦制酸產(chǎn)量增幅較小，冶煉煙氣制酸與硫磺制酸的產(chǎn)量增幅較大。

圖1 2013—2018年我國(guó)硫資源對(duì)外依存度走勢(shì)Fig.1 The trend of external dependence of China’ssulfur resources from 2013 to 2018

圖2 1990—2018年我國(guó)硫酸產(chǎn)量及原料構(gòu)成與占比變化Fig.2 Changes in output,raw material composition andproportion of China’s sulfuric acid from 1990 to 2018(資料來(lái)源：根據(jù)我國(guó)硫酸工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行情況公開(kāi)數(shù)據(jù)整理)

1.3 硫酸生產(chǎn)“三廢”排放

硫酸生產(chǎn)排放的廢氣含二氧化硫、硫酸霧，廢水含砷、氟、鉛、鋅、汞等污染源元素，廢渣含其他有毒有害物質(zhì)。我國(guó)硫酸工業(yè)起步于計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期，受資源約束，將浮選硫鐵礦標(biāo)礦含硫量定在35%，低于發(fā)達(dá)國(guó)家10個(gè)百分點(diǎn)以上。多數(shù)大中型企業(yè)使用含硫30%～35%的硫精礦為制酸原料，以水洗凈化和“一轉(zhuǎn)一吸”工藝作為制酸工藝；每生產(chǎn)1 t硫酸排放0.8～1.5 t的燒渣。20世紀(jì)80年代，全國(guó)445家硫酸廠總產(chǎn)能900多萬(wàn)t/a，其中,415家小硫酸廠合計(jì)產(chǎn)能450多萬(wàn)t/a。分散在全國(guó)各地的小廠，原料雜，品位低，生產(chǎn)工藝落后，污染物排放量大，“三廢”防治水平低，致使硫酸工業(yè)成為全國(guó)化工污染的主要行業(yè)之一，廢渣累積堆存達(dá)數(shù)十億t，占全國(guó)化工廢渣量的1/3[4]。

國(guó)內(nèi)化工行業(yè)長(zhǎng)期治理“三廢”排放：一是逐步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)業(yè)集中度，調(diào)整原料結(jié)構(gòu)，制訂和落實(shí)“三廢”排放標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)停并轉(zhuǎn)小硫酸廠和小硫磺廠；二是改進(jìn)制酸煉硫工藝，用兩轉(zhuǎn)兩吸制酸工藝取代“一轉(zhuǎn)一吸”制酸工藝，用密閉式組合爐煉硫工藝取代內(nèi)熱式開(kāi)放爐煉硫工藝；三是采用選礦富集技術(shù)提高入爐硫鐵礦品位，發(fā)展尾氣廢水凈化技術(shù)，降低“三廢”排放量；四是擴(kuò)大廢渣綜合利用途徑。

近十多年，我國(guó)硫酸工業(yè)步入高速發(fā)展期，工業(yè)技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)世界先進(jìn)水平，但“三廢”排放問(wèn)題仍然突出，全國(guó)新增硫鐵礦固廢至少在2億t以上，其中，硫鐵礦燒渣年排放量情況為：2006年1 000萬(wàn)t[5]，2009年1 300萬(wàn)t，2012年2 000萬(wàn)t[1]，2018年，在環(huán)保壓力和原料供應(yīng)的影響下，國(guó)內(nèi)數(shù)量較多的化工企業(yè)被迫選擇了停產(chǎn)[3]。

2 硫鐵礦固廢環(huán)境效應(yīng)

礦業(yè)固廢堆存是我國(guó)礦山環(huán)境地質(zhì)面臨的主要問(wèn)題，具有占地、邊坡穩(wěn)定、淋濾污染、風(fēng)化揚(yáng)塵污染等四大環(huán)境效應(yīng)[6]，本文以云貴川地區(qū)為例闡明硫鐵礦固廢堆存所產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)。20世紀(jì)50～90年代，云南省的鎮(zhèn)雄縣、威信縣，貴州省的畢節(jié)市、六盤(pán)水市，四川省的奉節(jié)縣、宜賓市等地區(qū)以硫鐵礦為原料，以煤為燃料，利用當(dāng)?shù)刭Y源和土法煉硫工藝大規(guī)模發(fā)展小硫磺產(chǎn)業(yè)。在50個(gè)片、點(diǎn)，建設(shè)硫磺廠100多家、煉硫爐3 100多座，年產(chǎn)硫磺近10萬(wàn)t。歷時(shí)40多年的小硫磺生產(chǎn)成為偏遠(yuǎn)山區(qū)脫貧致富的支柱產(chǎn)業(yè)，但因生產(chǎn)工藝極其落后，資源利用率僅30%，每煉制1 t硫磺，便消耗含硫15%～18%的硫鐵礦12～15 t、煤4～5 t，同時(shí)以“三廢”方式排放掉超過(guò)2 t的硫磺和超過(guò)10 t的廢渣[7-8]。

2.1 占地與邊坡穩(wěn)定性

滇黔交界地區(qū)硫磺渣總量1.2億多t，其中，大型硫磺渣堆存場(chǎng)地1處(渣量≥3 000萬(wàn)t/處)，位于畢節(jié)市的林口鎮(zhèn)；中型硫磺渣堆存場(chǎng)地9處(渣量200萬(wàn)～3 000萬(wàn)t/處)，位于鎮(zhèn)雄縣的坡頭鎮(zhèn)、黑樹(shù)鎮(zhèn)，威信縣的高田鄉(xiāng)、羅布鄉(xiāng)及畢節(jié)市的團(tuán)結(jié)鎮(zhèn)；小型硫磺渣堆存場(chǎng)地29處(渣量≤200萬(wàn)t/處)，位于鎮(zhèn)雄縣東北部8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。大部分硫磺渣堆存場(chǎng)地位于地勢(shì)較陡的溝谷，具有固體物源補(bǔ)給方量大，產(chǎn)流區(qū)集中，容易啟動(dòng)，流通距離短和破壞性大的發(fā)育特征，在強(qiáng)降雨條件下存在邊坡失穩(wěn)，誘發(fā)礦渣性泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害的可能性。

云南省鎮(zhèn)雄縣作為長(zhǎng)江上游的重要生態(tài)屏障，曾經(jīng)是我國(guó)小硫磺生產(chǎn)最多的16個(gè)縣之一。鎮(zhèn)雄全縣28個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，國(guó)土面積3 696 km2。從20世紀(jì)90年代縣屬31個(gè)硫磺廠1 300座煉硫爐關(guān)停至今，除部分渣堆被礦山壓復(fù)或土地復(fù)墾外，仍有大量廢渣壓占土地(表1)。

表1 鎮(zhèn)雄縣硫磺冶煉部分廢渣堆放與占地面積情況Table 1 Stacking and occupation of land area of somewaste residue of sulfur smelting in Zhenxiong county

2.2 污染大氣和水土

硫鐵礦固廢大量堆存嚴(yán)重威脅到周邊生態(tài)環(huán)境安全。以鎮(zhèn)雄縣為例，年產(chǎn)硫磺2萬(wàn)t，向空氣中排放25 996 t二氧化硫，使當(dāng)?shù)卮髿鈬?yán)重污染并形成酸雨，造成礦區(qū)周邊大面積土壤酸化，1 500畝森林逐漸枯死，農(nóng)田減少533 hm2，49%的農(nóng)田畝產(chǎn)低于200 kg，嚴(yán)重地區(qū)糧食顆粒無(wú)收。經(jīng)國(guó)家空氣質(zhì)量Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)，當(dāng)?shù)嘏欧诺酱髿庵械亩趸颉⒘蚧瘹?H2S)等污染物質(zhì)超標(biāo)5～10倍。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)鎮(zhèn)雄縣縣域地表水中銅、鋅、鎘、錳、氟化物、硫酸根等含量高，pH值在2.59～2.89之間。當(dāng)?shù)氐乇硭廴局饕且驗(yàn)槎汛娴? 000萬(wàn)t硫磺冶煉廢渣長(zhǎng)期經(jīng)雨水沖刷淋濾產(chǎn)生大量低pH值且含重金屬等污染物的廢水。同時(shí)，當(dāng)?shù)夭擅好磕昱欧艔U水664.2萬(wàn)t，排放總懸浮物1 022.9 t、總鐵315.2 t、總錳25.87 t。兩類廢水中的有毒有害物質(zhì)進(jìn)入附近的水體和農(nóng)田，對(duì)水資源、農(nóng)作物和人畜健康構(gòu)成嚴(yán)重危害。

2018年，對(duì)20世紀(jì)90年代已經(jīng)關(guān)停的鎮(zhèn)雄縣黑樹(shù)硫磺廠渣堆附近地表水檢測(cè),結(jié)果表明，部分廢水中銅、鋅濃度超過(guò)了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)中的地表水V類標(biāo)準(zhǔn)，個(gè)別點(diǎn)位是地表水V類標(biāo)準(zhǔn)的13倍，部分水體中氟離子濃度高達(dá)27.3 mg/L，是地表水V類水體標(biāo)準(zhǔn)的18.2倍；硫酸根離子濃度最高達(dá)到8 178 mg/L，是集中式生活飲用水地表水源地補(bǔ)充項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值(250 mg/L)的32.7倍。由此可見(jiàn)硫鐵礦固廢對(duì)周邊水體的污染嚴(yán)重[9]。

3 國(guó)內(nèi)外硫鐵礦固廢綜合利用技術(shù)

硫鐵礦固廢特別是伴生硫鐵礦固廢有用組分中相當(dāng)一部分是未經(jīng)完全反應(yīng)的原料和反應(yīng)附產(chǎn)物，因而具有較好的資源潛力和綜合利用價(jià)值。我國(guó)逐步開(kāi)發(fā)并充分利用硫鐵礦固廢資源，不僅可以獲得良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，而且還可通過(guò)固廢減量，降低有毒有害物源對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害，其意義與國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)目標(biāo)一致。

國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家較早關(guān)注到在開(kāi)發(fā)利用礦產(chǎn)資源時(shí)要重視廢棄資源的環(huán)境效應(yīng)和綜合利用。德國(guó)、意大利、日本等鐵礦資源比較匱乏的國(guó)家，不僅以硫鐵礦作為重要的制酸原料，還將燒渣作為一種重要的煉鐵原料。20世紀(jì)70年代，對(duì)硫鐵礦固廢的綜合利用率，日本達(dá)到了75%～80%，美國(guó)高達(dá)80%～85%，德國(guó)、西班牙幾乎為100%[10]。發(fā)達(dá)國(guó)家將浮選硫鐵礦的標(biāo)礦含硫量定在45%及以上(表2)[11]，通過(guò)使用高品位的入爐硫鐵礦，可使燒渣的含鐵量達(dá)到60%以上，“廢渣”無(wú)需處理即可當(dāng)作“精礦”煉鐵，基本上實(shí)現(xiàn)了“無(wú)廢少?gòu)U”生產(chǎn)。

表2 部分國(guó)家硫鐵礦品位對(duì)比Table 2 Grade comparison of pyrite in some countries

我國(guó)硫鐵礦燒渣和硫磺渣的化學(xué)成分以赤鐵礦(Fe2O3)、磁鐵礦(Fe3O4)、氧化亞鐵(FeO)和二氧化硅(SiO2)為主，還含有氧化鋁(Al2O3)、氧化鎂(MgO)、氧化鈣(CaO)、磷(P)、硫(S)；依據(jù)渣產(chǎn)地不同，或含金紅石(TiO2)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、鈷(Co)等。燒渣中鐵(Fe)含量40%～50%不等；硫磺渣中鐵(Fe)含量15%～35%不等，均達(dá)不到鋼廠煉鐵要求。為此，我國(guó)專家學(xué)者從20世紀(jì)50年代開(kāi)始就綜合利用燒渣和硫磺渣的問(wèn)題開(kāi)展了長(zhǎng)期的試驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)踐。

3.1 回收鐵資源

從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，我國(guó)加大回收鐵資源的研究力度。左性榮等[12]針對(duì)安徽向山硫鐵礦煉硫后的廢渣原礦含鐵品位波動(dòng)較大的特點(diǎn)，運(yùn)用永磁弱磁選，采用“一粗一精”兩段磁選流程，獲得了作業(yè)回收率高于82.8%、含鐵(TFe)大于60%的精鐵礦。胡賓生等[13]針對(duì)安徽銅陵化工集團(tuán)含鐵50.44%的硫酸渣，采用磁化焙燒-球磨-磁選流程，收獲含鐵品位64.13%、無(wú)任何殘?jiān)卣鞯膬?yōu)質(zhì)鐵精礦。洪德貴等[14]針對(duì)福建鉛鋅礦浮選鉛鋅后的含磁硫鐵礦尾礦，采用磁選工藝回收磁硫鐵礦和磁鐵礦，通過(guò)浮選富集硫鐵礦，用磁硫鐵精礦經(jīng)焙燒可直接生產(chǎn)鐵精粉。張佳文等[15]針對(duì)上述滇黔交界地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)采集的云南省鎮(zhèn)雄縣黑樹(shù)硫磺廠TFe2O3平均含量為27.27%、硫平均含量為1.16%、P2O5平均含量為0.42%的弱磁性含鐵鈦硫磺渣原渣進(jìn)行可選性研究，采用磁重聯(lián)選主流程回收鐵-反浮選脫硫工藝，其中磁選采用聚磁永磁超強(qiáng)磁技術(shù)，獲得較好的分選指標(biāo)；主流程收獲含鐵61.72%、有效回收率65.24%、磷含量小于0.25%的鐵精礦；反浮選脫硫后，精礦含鐵64.02%、硫含量小于0.30%。

國(guó)外在鐵資源工業(yè)化回收方面領(lǐng)先于我國(guó)，意大利的蒙特卡梯尼廠采用磁化焙燒-磁選-球團(tuán)法生產(chǎn)鐵精粉，從沸騰爐排出的硫酸燒渣經(jīng)磁選后，其含鐵量可以從49%提高到67%，鐵的回收率達(dá)到94%，年處理燒渣45萬(wàn)～50萬(wàn)t，日生產(chǎn)鐵球團(tuán)1 100 t。日本光和精礦公司采用高溫氯化焙燒法處理燒渣，年生產(chǎn)含鐵量63%的鐵球團(tuán)25萬(wàn)t[6]。

表3是國(guó)內(nèi)外部分產(chǎn)地硫鐵礦固廢原渣鐵含量與選礦法回收鐵精礦效果對(duì)比。目前選礦法處理燒渣仍是國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多和研究最廣的方法。從大部分硫鐵礦燒渣物相分析可知，燒渣中弱磁性鐵占很大比例，運(yùn)用磁化焙燒-磁選工藝將燒渣在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)焙燒加熱至一定溫度并與還原劑(焦炭粉或煤)作用，使渣中弱磁性Fe2O3轉(zhuǎn)變成磁性強(qiáng)的Fe3O4，然后運(yùn)用磁選可獲得高品位的鐵精礦。對(duì)比國(guó)內(nèi)不同渣產(chǎn)地選礦效果，與其他方法比較，磁化焙燒-磁選工藝的分選指標(biāo)較好，其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)處理各種類型的硫鐵礦燒渣具有極好的適應(yīng)性，特別是脫硫效果比較好，可使鐵精礦中的有害組分硫的含量降到0.1%以下；主要缺點(diǎn)是焙燒溫度高(700～1 000 ℃)、能耗大(40萬(wàn)～45萬(wàn)kcal/t)，焙燒每t礦渣消耗重油40～45 kg或130～180 kg煤粉，生產(chǎn)成本相對(duì)較高。

表3 國(guó)內(nèi)外部分產(chǎn)地硫鐵礦固廢原渣鐵含量與選礦法回收鐵精礦效果對(duì)比Table 3 Comparison of iron contents in some domestic and foreign pyrite solid wastes andtheir recoveries of iron concentrate by beneficiating methods

3.2 提取有色金屬及貴金屬

國(guó)外綜合利用硫鐵礦固廢提取有色金屬及貴金屬，專業(yè)化程度較高，建立了比較完善的工藝流程。德國(guó)魯奇公司和杜依斯堡煉銅廠采用中低溫氯化焙燒-豎爐球團(tuán)浸出法處理燒渣，有價(jià)金屬回收率：銅80%、鋅75%、鈷50%及金45%；日生產(chǎn)銅50～60 t、鋅100 t、鈷4 t、金0.15 t及鉛10 t、鎘0.2 t。日本同和礦業(yè)公司尼崎廠采用高溫氯化焙燒法處理燒渣，有價(jià)金屬回收率：銅95%、鉛80%、鋅95%、銀90%及金95%；年回收銅1 122 t、鋅1 172 t、鉛428 t、銀158.4 kg及金6.4 t[17]。

國(guó)內(nèi)研究從燒渣中提取有價(jià)金屬的回收方法，主要有稀酸直接浸出法、硫酸化焙燒浸出法、氯化焙燒法、生物浸出法及選礦法等。由于燒渣中有價(jià)金屬含量太低，均未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。南京鋼鐵集團(tuán)有限公司采用高硫低鹽配料，進(jìn)行含鈷硫酸渣中溫氯化焙燒，金屬浸出率：銅83.4%、鈷81.9%、鎳60.6%。至今用選礦法回收有色金屬少有成功的例子。有關(guān)專家認(rèn)為，隨著國(guó)內(nèi)入爐硫鐵礦品位的提高，借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)從高品位燒渣中經(jīng)濟(jì)性提取回收有價(jià)金屬資源是國(guó)內(nèi)亟待研究的課題。

通常，硫酸渣貴金屬金、銀含量低，其主要回收方法有浮選法、重選法、選冶聯(lián)合法、氰化法、氯化法等。葫蘆島八家子鉛鋅礦產(chǎn)出的硫精礦含銀平均品位為140～200 g/t，燒渣銀品位為190～208 g/t；采用直接浮選處理燒渣，經(jīng)過(guò)“一粗四掃一精”流程，回收率50.35%～54.12%，收獲品位1 027～1 175.55 g/t的銀精礦[17]。

3.3 生產(chǎn)鐵紅等化工系列產(chǎn)品

硫鐵礦燒渣是制備鐵紅、鐵黃、鐵黑等化工產(chǎn)品的主要原料，但制備工藝不同。利用硫酸渣生產(chǎn)鐵紅多采用濕法工藝，包括酸溶解、水浴除雜、干燥氧化和污染處理等步驟。在世界消費(fèi)的全部氧化鐵顏料中，80%以上是采用化學(xué)合成方法制備的，消費(fèi)量最大的兩個(gè)領(lǐng)域是建材(53%)和涂料(33%)。德國(guó)拜耳公司是世界第一大合成氧化鐵生產(chǎn)商，年產(chǎn)能達(dá)30萬(wàn)t以上，約占全世界產(chǎn)量的50%；日本是世界最大的磁性氧化鐵生產(chǎn)國(guó)，年產(chǎn)量在17萬(wàn)t左右；我國(guó)氧化鐵顏料工業(yè)年產(chǎn)量約占全球產(chǎn)量的1/3，是世界上鐵紅等氧化鐵顏料的主要生產(chǎn)國(guó)。我國(guó)發(fā)展合成氧化鐵顏料工業(yè)始于20世紀(jì)50年代。1956年建立的上海氧化鐵顏料廠先后研發(fā)成功濕法(即硝酸法)鐵紅、干法(即焙燒法)鐵紅和氨法鐵紅，山東淄博鈷廠用干法制取氧化鐵紅，年產(chǎn)鐵紅1萬(wàn)t、耗渣1.5萬(wàn)t。20世紀(jì)90年代初期，我國(guó)建設(shè)60多家合成氧化鐵顏料廠家，產(chǎn)能約10萬(wàn)t/a。1992年我國(guó)成為僅次于德國(guó)的第二大氧化鐵顏料出口國(guó)，出口量占全國(guó)年產(chǎn)量的60%。目前我國(guó)氧化鐵年生產(chǎn)能力在70萬(wàn)t以上，其中,鐵紅40萬(wàn)t、鐵黃20萬(wàn)t、 鐵黑7萬(wàn)t、 鐵棕0.5萬(wàn)t、 其他2.5萬(wàn)t[18]，年消耗硫鐵礦燒渣100多萬(wàn)t。

3.4 生產(chǎn)水泥和建材

德國(guó)、意大利、丹麥等國(guó)家的一些公司曾利用硫鐵礦燒渣與煤粉、石灰的混合料經(jīng)細(xì)磨造球、還原滲碳、磁選分離等工序生產(chǎn)水泥；我國(guó)利用硫鐵礦燒渣生產(chǎn)水泥和制磚的實(shí)踐則較為成功。

我國(guó)水泥行業(yè)每年消耗燒渣占總量的20%～25%。水泥生產(chǎn)特別適合鐵含量低或含硫、砷等雜質(zhì)較多的硫酸渣的處理。鐵含量在30%左右的燒渣可以替代鐵粉作為水泥燒成的礦化劑。中國(guó)建筑科學(xué)研究院采用濕磨工藝粉磨硫酸渣、爐渣、石灰渣、粉煤灰等工業(yè)廢棄物并與電石灰配制成生料漿，利用窯尾廢氣烘干破碎后入干法中空窯鍛燒成水泥熟料并磨制成水泥，僅試生產(chǎn)期間，1 t水泥耗廢渣1.45 t[19]。

燒渣建材的主要成分是Fe2O3、Fe3O4、SiO2、Al2O3及少量硫化物。其中，SiO2、Al2O3是制磚的有益成分，其含量越高，活性越好，與石灰化合后的膠凝性能越好，產(chǎn)品的強(qiáng)度就越高。上海硫酸廠生產(chǎn)的硫鐵渣磚性能超過(guò)煤渣磚，與黏土磚相近；石家莊建工集團(tuán)用硫酸渣作為水泥混合料在改善水泥安定性方面效果較好。

4 措施建議

1) 提高我國(guó)硫資源保障程度，發(fā)掘硫鐵礦固廢資源潛力。我國(guó)硫酸工業(yè)經(jīng)歷了多個(gè)發(fā)展階段，原料產(chǎn)地分布廣、資源稟賦不一，固廢堆存量大品質(zhì)低且組構(gòu)復(fù)雜，環(huán)境效應(yīng)、資源潛力和綜合利用方法不盡相同。建議加大國(guó)內(nèi)高品位硫鐵礦找礦勘查力度，開(kāi)展全國(guó)硫鐵礦固廢資源潛力調(diào)查；摸清渣產(chǎn)地及其分布、有用組分利用方法、有害組分污染類型等基本狀況；運(yùn)用大數(shù)據(jù)差別化制定不同地區(qū)不同類型硫鐵礦固廢減量化、資源化、無(wú)害化處置技術(shù)路線，既要重點(diǎn)關(guān)注和有效緩解當(dāng)前化工企業(yè)面臨的環(huán)保壓力問(wèn)題，又要加快處理歷史遺存的排放量大、堆存量大、污染嚴(yán)重的硫鐵礦燒渣、硫磺渣問(wèn)題。

2) 加大硫鐵礦固廢綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和成熟技術(shù)應(yīng)用力度。針對(duì)我國(guó)絕大部分硫鐵礦燒渣和硫磺渣含鐵量低，回收鐵資源和提取有色金屬及貴金屬在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上存在產(chǎn)業(yè)化瓶頸，化工企業(yè)特別是民營(yíng)企業(yè)處理燒渣缺少關(guān)鍵和成熟技術(shù)支撐的情況，建議擴(kuò)大氧化鐵顏料、水泥和建材工業(yè)固廢利用需求；國(guó)內(nèi)綜合利用相關(guān)行業(yè)和科研院所應(yīng)依托國(guó)家和企業(yè)科研資金，集成力量協(xié)同攻關(guān)，爭(zhēng)取在研發(fā)減量化高質(zhì)化化工選冶工藝裝備、開(kāi)發(fā)用途多樣且具有工業(yè)價(jià)值的再生資源產(chǎn)品等方面取得突破，并努力為地方政府、相關(guān)企業(yè)處理燒渣提供成熟技術(shù)支持。

3) 構(gòu)建硫鐵礦固廢綜合利用和環(huán)境污染防治協(xié)同治理機(jī)制。實(shí)現(xiàn)我國(guó)大宗礦業(yè)固廢總量趨零增長(zhǎng)和環(huán)境污染防治的總目標(biāo)，涉及生態(tài)環(huán)境部、自然資源部、工業(yè)和信息化部、科學(xué)技術(shù)部、應(yīng)急管理部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等多個(gè)部門(mén)，與行業(yè)發(fā)展、化工城市建設(shè)、礦山發(fā)展和礦區(qū)民生息息相關(guān)。建議建立“政府-行業(yè)-礦山-(國(guó)有、民營(yíng))企業(yè)”協(xié)同治理機(jī)制；有條件的化工城市、化工礦山申報(bào)參加國(guó)家“無(wú)廢城市”建設(shè)試點(diǎn)和綠色礦山建設(shè)試點(diǎn)，在財(cái)政稅收政策支持下，依托國(guó)家和各地環(huán)境污染治理專項(xiàng)，在試點(diǎn)中大力推廣使用“三化”成熟技術(shù)和再生資源產(chǎn)品，創(chuàng)新治理模式，以礦業(yè)固廢環(huán)境污染防治和資源化利用的實(shí)際成效促進(jìn)我國(guó)自然生態(tài)、人居環(huán)境、農(nóng)業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。