邵朱強(qiáng)，劉力奇，廖誠(chéng)

（1.中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)，北京 100814；2.北京高能時(shí)代環(huán)境技術(shù)股份有限公司，北京 100095）

1 我國(guó)一般工業(yè)固體廢物處理處置行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 一般工業(yè)固體廢物概念

有色金屬工業(yè)固體廢物是指有色金屬在采礦、選礦、冶煉和加工等生產(chǎn)工程中，以及在環(huán)境保護(hù)設(shè)施中排出的固體或泥漿狀廢棄物，主要包括尾礦（包括赤泥）、冶煉渣、爐渣等。

1.2 總體狀況

1.2.1 一般工業(yè)固體廢物產(chǎn)生情況

2019 年，196 個(gè)大中城市一般工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量為13.8 億t，綜合利用量為8.5 億t，處置量為3.1 億t，儲(chǔ)存量為3.6 億t，傾倒丟棄量為4.2 萬t。一般工業(yè)固體廢物綜合利用量占利用處置及儲(chǔ)存總量的55.9%，綜合利用仍然是處理一般工業(yè)固體廢物的主要途徑，部分城市對(duì)歷史堆存的一般工業(yè)固體廢物進(jìn)行了有效的利用和處置。

以有色金屬行業(yè)工業(yè)固體廢物為例，我國(guó)有色金屬礦產(chǎn)金屬品位低，每生產(chǎn)一噸有色金屬要產(chǎn)出幾百噸乃至上千噸固體廢物，目前主要采用堆場(chǎng)和尾礦庫的方式進(jìn)行堆存處置。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019 年有色金屬行業(yè)產(chǎn)生一般固體廢物4.8 億t（包括尾礦、赤泥、冶煉渣、爐渣、脫硫石膏、中和渣等），占全國(guó)工業(yè)一般固體廢物產(chǎn)生量的15%左右。

1.2.2 一般工業(yè)固體廢物處理處置行業(yè)的總體狀況

冶金礦渣及礦山廢石等無害又極具堅(jiān)硬度的工業(yè)固體廢物可制作用于鋪路所用的碎石及混凝土的骨料，在有效節(jié)約資源的同時(shí)，還能提升其強(qiáng)度；一些具有水硬性的工業(yè)固體廢物能夠成為水泥生產(chǎn)的原材料；電石渣、赤泥與煤粉灰等可以作為建筑用磚的生產(chǎn)材料；很多工業(yè)固體廢物可作為鑄石與微晶玻璃的原材料；礦棉生產(chǎn)過程中可使用工業(yè)固體廢物中的高爐礦渣與煤粉灰等?；厥展I(yè)固體廢物中的可利用原料可以替換某些產(chǎn)品的原材料，也可根據(jù)這些原料進(jìn)行新產(chǎn)品的研發(fā)等，這些方式都能提升工業(yè)固體廢物的綜合利用水平。很多工業(yè)固體廢物中含有較多的鈣、硅、磷及其他可用的元素等，將這些應(yīng)用在改良土壤與生產(chǎn)化肥中，不但可以滿足農(nóng)作物生長(zhǎng)所需，還能改善土壤環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)作物的增產(chǎn)。在制作硅鈣化肥時(shí)可用到赤泥、鋼渣、爐渣等，而鉻渣不但可用于鈣鎂磷化肥的制作，還可在一定程度上節(jié)約化肥的生產(chǎn)成本。以煤矸石為例，合適的煤矸石經(jīng)過粉磨、制漿、分級(jí)后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行高溫煅燒，可使煤矸石晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，最后變成白色的煅燒高嶺土。煅燒高嶺土再經(jīng)過超細(xì)磨粉機(jī)深加工，會(huì)變成超細(xì)高嶺土粉體，可作為填充劑和延展劑應(yīng)用于眾多工業(yè)領(lǐng)域。

1.3 行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.3.1 采礦工業(yè)固體廢物

3) 控制段表示數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，在通用板卡向分油機(jī)板卡的數(shù)據(jù)發(fā)送中，LED狀態(tài)指示的數(shù)據(jù)以及LCD顯示數(shù)據(jù)是包含在一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文中的，其中液晶顯示為20個(gè)字符用ASCII碼表示，每個(gè)字符占用一個(gè)字節(jié)，另加顯示的第幾行占用一個(gè)字節(jié)，10只LED狀態(tài)指示占用一個(gè)字節(jié)，因此控制段此時(shí)為22個(gè)字節(jié)。

露天開采時(shí)需剝離掉礦體上方所覆蓋的各種土石；地下開采時(shí)需開掘各種井巷工程，從而產(chǎn)生大量廢石。我國(guó)大多數(shù)有色金屬礦產(chǎn)資源中貧礦較多，品位低，由于目前的生產(chǎn)技術(shù)水平不高等原因，單位產(chǎn)品的固體廢棄物產(chǎn)生量大。一般大中型露天礦山年剝離量在數(shù)百萬噸，地下坑采每年也要產(chǎn)生數(shù)十萬噸以上的廢石。采礦固體廢物一般堆放在排土場(chǎng)內(nèi)，基本未利用，以堆存為主。

1.3.2 選礦工業(yè)固體廢物

我國(guó)大多數(shù)有色金屬礦產(chǎn)資源的品位較低。在選礦作業(yè)中每選出1t 精礦，平均要產(chǎn)出幾十噸或上百甚至幾千噸的尾礦。正規(guī)礦山的尾礦多采用尾礦庫存放的方式處理，但隨著礦山規(guī)模的擴(kuò)大和開采歷史的延長(zhǎng)，土地占用面積不斷擴(kuò)大，尾礦庫修筑和管理費(fèi)用不斷增加。中小型非正規(guī)礦山尾礦設(shè)施簡(jiǎn)陋，或根本就不建尾礦庫。因輸送管道泄漏或直接外排等事故造成地表水污染、尾礦揚(yáng)塵使土地沙化造成農(nóng)田減產(chǎn)等事件時(shí)有發(fā)生，給生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)重污染。

目前井下充填技術(shù)是最便捷的尾礦利用技術(shù)。尾礦開發(fā)利用最常見的形式還是將其回填井下，此方法尾礦利用量大，對(duì)減少尾礦堆存污染和優(yōu)化礦山環(huán)境都有明顯的積極意義。充填采礦法依據(jù)充填動(dòng)力可分為人力充填、風(fēng)力充填、水力充填等。其中水力充填應(yīng)用最為廣泛。充填技術(shù)經(jīng)歷了分級(jí)尾砂和碎石水力充填、尾砂膠結(jié)充填、高濃度全尾砂膠結(jié)充填和膏體充填、廢石膠結(jié)充填的發(fā)展過程。

1.3.3 冶煉工業(yè)固體廢物

（1）赤泥

我國(guó)2019 年的氧化鋁產(chǎn)量為8500 萬t，由此產(chǎn)生的赤泥量約1.2 億t，累積儲(chǔ)存量在5 億t 以上，帶來了環(huán)境惡化、地質(zhì)災(zāi)害、資源浪費(fèi)等諸多問題。我國(guó)在赤泥綜合利用方面開展了多年的研究工作，包括赤泥中有價(jià)元素回收、建材生產(chǎn)、功能材料制備等。在技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面也做了很多工作，赤泥的規(guī)?；瘧?yīng)用處于世界領(lǐng)先地位。近年來赤泥在選鐵、制備路面基層材料、燒結(jié)法筑壩等方面均實(shí)現(xiàn)了一定規(guī)模的應(yīng)用。但赤泥含有鈉、鋁、硅、鐵、鈦等多個(gè)組分，堿性強(qiáng)、成分冗雜，而且成分均質(zhì)化、低值化，其資源化綜合利用仍是一個(gè)世界性難題。

（2）銅熔煉渣選礦尾礦

2019 年我國(guó)礦產(chǎn)銅產(chǎn)量達(dá)到980 萬t，銅熔煉渣選礦產(chǎn)生量約為3400 萬t。銅渣主要成分是鐵硅酸鹽、磁性氧化鐵、鐵橄欖石、磁鐵礦及一些脈石組成的無定形玻璃體，銅主要以冰銅狀態(tài)呈細(xì)小的珠滴形態(tài)不連續(xù)分布在鐵橄欖石和玻璃間。目前銅冶煉渣主要的處理方法是選礦貧化和火法貧化。選礦貧化主要有浮選貧化和磁選貧化，火法貧化主要有反射爐貧化、轉(zhuǎn)爐貧化、電爐貧化和渣桶貧化，通過以上處理，可從銅冶煉渣中提取有價(jià)元素，剩余的渣作為水泥等建筑材料，銅冶煉渣基本得到利用。

（3）鋼鐵冶金渣

2018 年，在供給側(cè)改革持續(xù)推進(jìn)、去產(chǎn)能、嚴(yán)防已化解過剩產(chǎn)能復(fù)產(chǎn)、取暖季限產(chǎn)不搞“一刀切”等一系列因素影響下，國(guó)內(nèi)鋼鐵市場(chǎng)呈現(xiàn)震蕩運(yùn)行格局?？傮w來看，2018 年全國(guó)約產(chǎn)生鋼渣13 923.9 萬t，主要采用鋼渣安定化處理技術(shù)、熔融鋼渣熱燜處理及金屬回收技術(shù)、鋼渣梯級(jí)開發(fā)建材資源化技術(shù)、鋼渣法煙氣脫硫技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)鋼渣資源綜合利用；產(chǎn)生鐵合金渣6246.8 萬t，主要采用冶金渣熔融還原鐵及同步制備無機(jī)材料技術(shù)，在一套熔煉系統(tǒng)中熔融還原生鐵并同步生產(chǎn)無機(jī)材料，既保證了對(duì)熔渣原料的全組分利用，也保證了金屬鐵的還原利用，實(shí)現(xiàn)了同步量產(chǎn)；產(chǎn)生含鐵塵泥8496.6 萬t，主要采用熔融爐處理鋼鐵廠固體廢料，利用鋼鐵廠生產(chǎn)的各類塵、泥、渣、鐵皮等作為主要原材料，采用高溫火法工藝處理含鉛、鋅塵泥，同時(shí)配套建設(shè)次氧化鋅粉濕法產(chǎn)出硫酸鋅，提取高純度銦、銀、鉍等。2019 年我國(guó)含鐵塵泥產(chǎn)生量約為1 億t，如對(duì)其有價(jià)組分進(jìn)行充分綜合利用，可提取生鐵3000 萬t、金原料60 萬t、銀原料1.2 萬t、鋅原料12 萬t，生產(chǎn)硫酸鋅124 萬t、氯化鉀40 萬t、氯化鈉10 萬t、硅酸鹽渣2500 萬t，新增產(chǎn)值近千億元。

1.3.4 粉煤灰

粉煤灰是指從燃煤產(chǎn)生的煙氣中收集下來的細(xì)微固體顆粒物，主要來自電力、熱力行業(yè)，以及其他使用燃煤設(shè)施的行業(yè)，電力行業(yè)產(chǎn)生的粉煤灰約占粉煤灰總產(chǎn)生量的73%。我國(guó)“富煤、缺油、少氣”的資源稟賦導(dǎo)致煤電長(zhǎng)期以來一直占據(jù)電源結(jié)構(gòu)的核心地位，2011—2018 年燃煤電廠粉煤灰產(chǎn)生量保持在5.6 億t 左右。我國(guó)粉煤灰綜合利用經(jīng)歷了以儲(chǔ)為主、儲(chǔ)用結(jié)合、以用為主三個(gè)發(fā)展階段，目前成熟技術(shù)已有100 余項(xiàng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018 年我國(guó)粉煤灰綜合利用量約4.77 億t，綜合利用率為75.96%。

1.3.5 脫硫石膏

脫硫石膏主要來自電力、熱力行業(yè)，其余來自黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、化學(xué)原料和化學(xué)品制造業(yè)，其中電力、熱力行業(yè)產(chǎn)生的脫硫石膏占脫硫石膏總產(chǎn)生量的80%。近年來，我國(guó)加大了對(duì)工業(yè)副產(chǎn)石膏的綜合利用力度，利用途徑不斷拓寬、規(guī)模不斷擴(kuò)大、技術(shù)水平不斷提高。在水泥行業(yè)中脫硫石膏可以作為水泥緩凝劑來調(diào)節(jié)和控制水泥的凝結(jié)時(shí)間。脫硫石膏中的硫酸鈣和一些雜質(zhì)是天然的礦化劑，與復(fù)合礦化劑螢石共同使用，可以節(jié)省能耗，提高水泥的產(chǎn)量和質(zhì)量。此外，脫硫石膏還被用于生產(chǎn)低堿度水泥，該水泥有堿度低、硬化快、成本低等特點(diǎn)，已被應(yīng)用于生產(chǎn)玻璃纖維。

由于脫硫石膏中含有雜質(zhì)，水分含量較高，黏性強(qiáng)，容易黏附在生產(chǎn)設(shè)備上造成堵塞。因此，要實(shí)現(xiàn)脫硫石膏在水泥行業(yè)中的廣泛應(yīng)用還需要研發(fā)利用脫硫石膏生產(chǎn)水泥緩凝劑的新設(shè)備、新技術(shù)和新工藝。脫硫石膏還可用于制備硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥，該方法利用了鈣硫資源，而且沒有副產(chǎn)物。但由于脫硫石膏成分不穩(wěn)定，該方法的工藝條件難以得到穩(wěn)定控制，工程項(xiàng)目投資大，生產(chǎn)設(shè)備效率低，推廣應(yīng)用受到限制。

此外，脫硫石膏還可用于制取鉀肥、制取硫元素、生產(chǎn)硫化鈣、制備石膏晶須等。

2 我國(guó)一般工業(yè)固體廢物處理處置行業(yè)發(fā)展展望

2.1 礦山工業(yè)固體廢物

礦山工業(yè)固體廢物綜合利用是一項(xiàng)多學(xué)科、多層次、多因素的系統(tǒng)工程，也是一個(gè)帶有戰(zhàn)略性的大課題，是保護(hù)有限的礦產(chǎn)資源、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的一種有效手段。

隨著生態(tài)環(huán)境部門對(duì)建筑用沙的管控逐漸嚴(yán)格，在化學(xué)成分、區(qū)域位置等方面符合條件的尾礦資源將越來越多地用于彌補(bǔ)建筑市場(chǎng)對(duì)沙石料的需求。

今后我國(guó)的礦山工業(yè)固體廢物綜合利用的主要發(fā)展方向?yàn)椋海?）采用更先進(jìn)的選礦技術(shù)從廢物中回收更多的有用礦物，最大限度提高有用礦物的回收率；（2）發(fā)展礦物材料及其深加工產(chǎn)品，將各種礦山工業(yè)固體廢物作為原料研制出各種礦物材料及其他高新材料，并對(duì)新材料進(jìn)行深加工以滿足不同領(lǐng)域的需要，從而逐步實(shí)現(xiàn)礦山的清潔生產(chǎn)。

2.2 冶煉工業(yè)固體廢物

冶煉過程中產(chǎn)生的固體廢物主要是銅冶煉產(chǎn)生的熔煉渣，熔煉渣主要含有銅、鐵等有價(jià)元素，主要利用工藝過程是，熔煉爐和轉(zhuǎn)爐爐渣經(jīng)過冷卻、水淬，由露天儲(chǔ)礦場(chǎng)進(jìn)入受料斗，在一次開路和閉路破碎后把物料送到粉礦倉(cāng)。物料進(jìn)行濕磨后，經(jīng)分級(jí)機(jī)溢流送到一段浮選機(jī)，選磨礦機(jī)和旋流器形成閉路。經(jīng)旋流器溢流經(jīng)攪拌槽后送到粗選機(jī)，粗選機(jī)浮礦（泡沫）在精選機(jī)中進(jìn)行二次精選，成為銅精礦。

掃選機(jī)的浮選及粗選機(jī)的沉礦合并為中礦，在磨礦機(jī)與旋流器的閉路中進(jìn)行磨礦后，送到中礦浮選機(jī)，浮礦再送到中礦精選機(jī)經(jīng)三次精選后，成為中礦銅精礦。一段銅精礦、精選銅精礦、中礦精選銅精礦三者合并成為最終銅精礦。選礦尾礦送至水泥生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)水泥。

鉛鋅冶煉渣主要是鉛冶煉過程中經(jīng)熔煉爐、煙化爐產(chǎn)生的水淬渣，以及鋅浸出渣經(jīng)揮發(fā)窯產(chǎn)生的水淬渣，一般送水泥廠或建材企業(yè)加以利用。