有色冶金行业面临资源与环境问题，金属铜冶炼固体废物处理成关键

有色冶金行业面临资源与环境问题，金属铜冶炼固体废物处理成关键

前言

随着有色冶金工业的快速发展，行业面临的资源环境问题日益突出，这些问题已成为我国有色冶炼企业的生命线。金属铜冶炼是有色冶炼的一个主要分支，固体废弃物既是污染物，又是重要的二次资源，对其有效处理是解决我国有色冶金行业资源环保问题的关键之一。

有色冶金工业发展中存在的问题

有色冶金工业是我国国民经济和国防建设的支柱产业。20世纪70年代，我国开始引进国外先进技术和装备，在此基础上，科技人员进行了大量的科研创新。经过几十年的发展，我国有色冶金在科技方面取得了重大进步，有色冶金整体技术已达到世界先进水平，包括一些我国原创的技术。到2016年，我国十大有色金属产量已连续15年位居世界第一。

随着有色冶金工业的快速发展，有色冶金固体废物的产生量和排放量也逐年增加。目前，我国有色冶金企业固体废物年产量超过1000万吨，历年堆存量达上亿吨，已成为我国第一大固体废物来源。同时，我国有色冶金行业产生的固体废物利用率不超过60%。固体废物的堆存不仅占用土地，而且含有砷、汞、镉、铅等迁移性强的物质。重金属是污染大、对环境有潜在威胁的有毒元素，有色冶金固体废物已被认为是重金属污染的主要形式之一。

另一方面，目前矿产资源短缺，全球铅、锌、铜矿产资源严重不足，使用年限不足30年。有色冶炼固废中含有铅、锌、铜等多种有价金属，其中大部分含量达到或超过天然矿石中金属含量，因此有色冶金固废造成的环境污染和资源浪费，严重影响和制约了有色冶金工业的可持续发展。

总体来看，资源短缺、环境承载能力脆弱是制约我国经济发展的两大瓶颈，工业绿色化是大势所趋，我国有色冶金将面临更加严峻的挑战，环境保护已成为有色冶金行业的生命线，固体废弃物处理尤为重要。

铜冶炼固体废弃物的来源及特性

不同有色金属的冶炼过程中会产生大量不同性质的固体废物，金属铜是有色金属中的一个重要分支，下面就针对铜冶炼过程中产生的固体废物进行介绍。

我国90%以上的精铜产量采用火法工艺生产，铜冶炼固体废弃物主要有冶炼渣、烟尘、酸泥、阳极泥等。

（1）根据实际生产经验，每生产一吨精铜，约产生2～3吨炉渣，炉渣的主要矿物成分为铁硅酸盐、磁性氧化铁、铁橄榄石、磁铁矿及一定的脉石，其中还含有多种有价金属，其中铜含量超过0.5%。

（2）铜冶炼烟气包括熔炼烟气、吹炼烟气和精炼烟气，由冶炼烟气净化系统收集产生，通常含铜5%~30%，还含有铅、砷等，属于危险废物。

（3）酸泥是在冶炼烟气制酸过程中产生的，烟气用稀酸清洗，带入的烟尘进入清洗酸中变成泥，酸泥也是一种危险废物，因为其中含有砷、铅等元素。

（4）铜阳极泥是铜冶炼电解过程中产生的固体沉积物，其主要成分取决于铜阳极的成分和电解的技术条件，物理成分比较复杂，通常含有金、银等高价值元素，回收价值较大。

铜冶炼固废处理现状及特点

铜冶炼固废大致可分为炉渣和污泥两大类，目前已有比较成熟的处理方法，但当然也存在一些问题，现分析如下。

l 冶炼渣处理

铜冶炼渣的主要处理方法有选矿分离、湿法提取、火法贫化、高温氧化和选择性还原等。目前，我国铜冶炼企业应用最广泛的方法是选矿分离，也就是俗称的渣选。经过选矿后得到金属品位较高的精矿，再返回冶炼完成整个工艺流程。此方法目前比较成熟，但也存在铜、铁回收率不高的问题。应用范围：适用性差。例如湿法提取只适用于铜品位大于4%的转炉渣、诺兰达渣，火法贫化只适用于铜品位大于4%的粗铜转炉渣或冰铜渣。

因此，铜渣处理应立足全局视角，关键是如何实现铜回收、铁回收与渣作建筑材料利用的高度耦合。

l 冶炼污泥处理

烟气、酸泥、阳极泥中都含有较高的毒性元素和有价金属元素，目前我国大多数企业采用直接返回冶炼或湿法冶金系统的方法回收有价金属，这种方法会降低系统的冶炼处理能力，恶化炉况，直接影响最终产品的质量。在不影响生产的前提下，将其中的有害元素利用或无害化，同时将其中的有价金属最大化回收，是冶炼污泥处理的最终目标。

典型铜冶炼含砷固废处理技术

针对烟灰、阳极泥等多金属含砷物料，中南大学柴利元教授团队研发出“源头除砷—终端固定砷—梯级利用”全新工艺，建成了一条无砷生产万吨/年含砷物料的清洁生产线。

该技术开发了冶炼有害元素（砷）污染动态评价体系，可明确铜冶炼过程中砷污染物的分布和流向，在线监测砷污染物的分布和流向。该技术首次开创了从除砷后物料中深度回收锑、铋等多金属的新工艺，经该技术处理后，砷的源头去除率达到97%，锑、铋的回收率由传统工业回收率50%左右提高到95%以上，实现了砷的源头去除和锑、铋的综合回收。

该技术已成功应用于、、等10余家我国领先的铜、铅、锑冶炼企业。三年来，共计实现含砷固废约16万吨实现清洁利用和安全处置，其中固砷约1.2万吨。新增高价金属产值约40.51亿元，利税2.39亿元，社会效益和经济效益显著。对我国有色行业含砷固废污染治理和清洁利用发挥了重要的引领作用。

总结与建议

目前针对不同类型的有色冶金固废新开发的技术和方法越来越多，但能够在实际中应用的技术却比较少，因此在未来的研究中，应更加注重处理方法在实际应用中的技术和经济成本，争取将越来越多的新兴技术投入到工业运行中。

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