常见废渣再利用技术研究

1、资源与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 教授张一敏张一敏 武汉理工大学武汉理工大学2011.11矿物加工技术矿物加工技术在二次资源领域的应用在二次资源领域的应用资源与环境工程学院 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资源与环境工程学院1.1 1.1 二次资源的定义二次资源的定义 自然资源（一次资源）：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，既包括地质进化过程中无生命的物理成分，又包括地球演变中的产物。 1.1.二次资源的定义及分类

2、二次资源的定义及分类资源与环境工程学院 二次资源（再生资源）二次资源（再生资源）: :即一般意义上的废弃物资源(城市矿业) 。 可定义为，在社会生产、流通、消费过程中产生的不再具有原使用价值并以各种形态存在，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与环境工程学院1.2 1.2 二次资源的分类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.

3、二次气资源资源与环境工程学院1.3 1.3 二次资源利用现状二次资源利用现状 矿物加工技术 用于二次资源利用： 实现：实现： （1）缓解资源衰竭速度； （2）提升资源承载能力； （3）保证社会、经济的可持续发展。资源与环境工程学院1.3.1 1.3.1 矿业固体二次资源矿业固体二次资源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总废石达162.3162.3亿亿t t，累计堆存尾矿累计堆存尾矿5050亿亿t t。综合开发平均利用率仅为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%。资源与环境工程学院1.3.2 1.3.2 钢铁冶金固体二次资源钢

4、铁冶金固体二次资源 主要有：高炉渣、钢渣、各类含铁尘泥等。 目前，二次渣尘大多仍采取二次转移处理； 在线循环利用，仅在一些新建项目中出现。 高炉渣高炉渣的回收利用率：的回收利用率：中国日本德国英、美资源与环境工程学院1.3.3 1.3.3 有色冶炼固体二次资源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 1.3.4 化工固体二次资源化工固体二次资源 化工固废：弃物种类多，有毒物质含量高，产生量大 产

5、 生 量：t产品通常可产生1-3t固废，个别高达10-12t 如硫酸渣：多采取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。资源与环境工程学院1.3.5 1.3.5 煤系固体二次资源煤系固体二次资源 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 主要来自火力发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。资源与环境工程学

6、院2.1 2.1 硫酸渣的来源与组成硫酸渣的来源与组成2.1.1 2.1.1 来源来源 来自焙烧硫铁矿利用接触法生产硫酸过程。 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。2.2.硫酸渣的综合利用硫酸渣的综合利用资源与环境工程学院2.1.2 2.1.2 硫酸渣的特性硫酸渣的特性（1）化学组成组成TFeCuPbSSiO2Zn含量/%27-630.18-0.500.015-0.200.12-3.436.7-370.02-0.72（2 2）粒度组成）粒度组成粒级/mm0.250.15-0.250.10-0.150.074-0.100.

7、06-0.0740.044-资源与环境工程学院F武汉钢铁集团、本溪钢铁集团等；F各项指标达到或优于国内、外同类产品先进指标 。武钢硫酸渣处理工程山东江北化工总厂分选工程工程实例工程实例: :资源与环境工程学院2.2.2 2.2.2 硫酸渣浸出硫酸渣浸出- -磁选工艺磁选工艺 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与氰化物反应，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+4NaOH2Au(CN)2-+Zn2Au

8、+Zn(CN)42-资源与环境工程学院典型工艺流程：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%。资源与环境工程学院2.2.3 2.2.3 硫酸渣生产氧化球团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，经细磨或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 烧球团矿成品仓尾 渣干 燥水泥厂排水微细钢渣粘结剂微细钢渣和膨润土微细钢渣和膨润土可可明显改

9、善成球性及生明显改善成球性及生球和熟球强度，提高球和熟球强度，提高球团的固结性能和冶球团的固结性能和冶金性能。金性能。资源与环境工程学院2.2.4 2.2.4 硫酸渣的其他利用硫酸渣的其他利用 （1 1）生产磁性材料）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 2）制备净水剂）制备净水剂资源与环境工程学院（3 3）生产氧化铁颜料）生产氧化铁颜料空气绿矾溶液氨水还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

10、，长轴平均为1.152m，短轴平均为0.15m。产品为-FeOOH，性能优于GB1863-89产品质量。资源与环境工程学院3.1 3.1 石煤的性质石煤的性质3.1.1 3.1.1 石煤的成因和特点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。u 碳、氢含量低，发热量低 热值一般4000-5000kJ/kgu 灰分高，S含量较大 灰分70-88%，S 2-5%，多来自FeS2u 比重大，结构致密，硬度较高，难磨u 除钒外，大部分伴生元素（Mo，U，Se，C

11、u，Cd，Ag等）一般均低于工业开采品位特点特点 : :3.3.石煤提钒石煤提钒资源与环境工程学院3.1.2 3.1.2 我国石煤分布及其中钒的储量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典型含钒页岩矿石广泛分布于南方各省，蕴藏量巨大；用于燃烧发电、制作建材等，综合开发利用程度低；是我国特有的一种含钒资源。资源与环境工程学院 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省份湖南湖北广西江西浙江安徽贵州陕西河南合计石煤/亿t187.225.6128.868.3106.474.68.315.24.

12、4618.8V2O5/万t4045.8605.324002277.61894.711.2562.411797.0u V2O5储量达1.18亿吨，超过国外总储量u 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9002500南非9002100俄罗斯9001250美国0.8700其他-180总和27006800 钒钛磁铁矿中V2O5（万t）资源与环境工程学院钒钒冶金工业冶金工业国防国防/ /宇航宇航/有色有色核工业核工业/船舶船舶化工化工高端催裂化剂高端催裂化剂钒电新能源钒电新能源提高钢的强度、耐提高钢的强度、耐热性、韧性、延展热性、韧性、延展性性硬质合金、超导材料及硬质合金、超导材

13、料及核反应堆材料、喷气发核反应堆材料、喷气发动机、高速飞行器骨架动机、高速飞行器骨架环保、高容量、瞬时充环保、高容量、瞬时充电；用于手提式电子装电；用于手提式电子装置、电动汽车和计算机置、电动汽车和计算机改变材料结构、降低辐改变材料结构、降低辐射；生产高端催裂化剂射；生产高端催裂化剂及颜料、涂料等及颜料、涂料等85%10%4%1%资源与环境工程学院钒钒冶金工业冶金工业国防国防/ /宇航宇航/有色有色核工业核工业/船舶船舶化工化工高端催裂化剂高端催裂化剂钒电新能源钒电新能源提高钢的强度、耐提高钢的强度、耐热性、韧性、延展热性、韧性、延展性性硬质合金、超导材料及硬质合金、超导材料及核反应堆材料、喷

14、气发核反应堆材料、喷气发动机、高速飞行器骨架动机、高速飞行器骨架环保、高容量、瞬时充环保、高容量、瞬时充电；用于手提式电子装电；用于手提式电子装置、电动汽车和计算机置、电动汽车和计算机改变材料结构、降低辐改变材料结构、降低辐射；生产高端催裂化剂射；生产高端催裂化剂及颜料、涂料等及颜料、涂料等85%10%4%1%资源与环境工程学院燃料电池潜艇燃料电池潜艇u“9.11”事件后，各国从国家安全出发，钒已成为事件后，各国从国家安全出发，钒已成为本世纪最重要的本世纪最重要的战略储备资源战略储备资源之一，其地位和作用之一，其地位和作用长期不可替代。长期不可替代。u全球钒产品需求以每年全球钒产品需求以每年3

15、0%以上的速度递增以上的速度递增2009年年全球用量缺口约占总需求量的全球用量缺口约占总需求量的60%。资源与环境工程学院石煤中钒的品位石煤中钒的品位 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)/%0.10.1-0.30.3-0.50.5-0.11%占有率/%资源与环境工程学院3.1.3 3.1.3 石煤中钒的赋存状态石煤中钒的赋存状态（1） 以类质同象赋存于硅铝酸盐矿物晶格 V3+或少量V4+取代Al3+，进入铝氧八面体结构，呈类质同象存在，形成含

16、钒云母。含钒云母K2O2H2O3Al2O36SiO2 K2O2H2O3（Al、V）O36SiO2 钒在石煤中最常见的赋存方式；结合紧密，提取较为困难。资源与环境工程学院（2）以吸附态存在 这类钒主要以V4+和V5+为主，以吸附态存在于氧化铁和高岭土等矿物表面。此外，也有部分钒与富含O、N、S的有机质形成有机络合物，例如钒卟啉。 所占比例较少，在氧化型石煤中较多见； 结合松散，较容易浸出。（3）以独立矿物形式存在 主要以含钒石榴石、含钒电气石、橙钒钙石、含钒锗石等独立矿物存在，但这些含钒矿物在石煤中存在情况较少。 钒在石煤中多以单一价态和相邻两种价态存在，较少以三种价态共存钒卟啉资源与环境工程学

17、院石煤提钒的技术难点：石煤提钒的技术难点：解除钒矿物晶格束缚解除钒矿物晶格束缚 含钒页岩中85%以上的钒以V3+类质同象存在，不溶于水、酸、碱。 须在强氧化状态下将其转价为高价态提取。低价钒（低价钒（V3+）高价钒高价钒（V5+）污染控制污染控制资源化利用资源化利用资源与环境工程学院第一步: 氧化转溶第二步: 浸 出第三步: 沉 钒V3+ V4+ V5+ 化合钠化焙烧、钙化焙烧、空白焙烧、生物细菌氧化、拌酸氧化等水浸、酸浸、碱浸、氨浸 净化、富集、沉钒、煅烧3.2 3.2 典型石煤提钒工艺典型石煤提钒工艺石煤提钒基本过程：石煤提钒基本过程：资源与环境工程学院 工艺流程：工艺流程： 焙烧转价率5

18、3%； 水解沉粗钒V2O5回收 率92%-96%； 精制V2O5回收率90%-93%； V2O5总回收率45%。 主要技术指标尾渣石煤V2O5制粒细磨脱碳NaCl水浸水浸液多聚钒酸盐H2SO4或HCl焙烧粉碎煅烧废气溶解偏钒酸铵氨水3.2.1 3.2.1 钠化焙烧提钒工艺钠化焙烧提钒工艺资源与环境工程学院焙 烧： 添加NaCl，分解产生氯气促进钒的氧化转价 4NaCl + O2 = 2Na2O + 2Cl2 2V2O3 + O2 = 2V2O4 3Cl2 + 3V2O4 = 2VOCl3 + 2V2O5 4VOCl3 + 3O2 = 2V2O5 + 6Cl2 xNa2O + yV2O5 = x

19、Na2OyV2O5 水解沉钒：在pH2时形成多聚钒酸盐的沉淀 6Na4H2V10O28+7H2SO4+(n+13)H2O =5Na2V12O31nH2O+7Na2SO4+13H2O 铵盐沉钒：加入氨水使钒酸根形成钒酸铵（AMV）沉淀 NaVO3 + NH4Cl = NH4VO3+ NaCl 煅 烧：在550左右煅烧AMV生成V2O5产品 2NH4VO3 = V2O5 + H2O(g) + 2NH3 基本原理：基本原理：资源与环境工程学院钒回收率低（45%），资源综合利用率低，浪费严重；焙烧过程需添加大量NaCl（200-250kg/t原矿），产生严重的HCl、Cl2和SO2烟气污染；沉钒废水盐

20、度很高，严重污染流域环境；焙烧采用平窑，占地面积大，生产能力小（100t /a）， 不适宜大规模生产；最终产品纯度低（55% 酸浸率65-98% 萃取率99% 反萃率95% 偏钒酸铵回收率99% 钒总回收率50% 主要技术指标 空-酸提钒工艺流程：资源与环境工程学院焙烧：无添加剂，利用空气在高温下直接氧化低价钒 2V2O3 + O2 = 2V2O4；2V2O4 + O2 = 2V2O5 萃取：先利用还原剂还原V5+，然后利用萃取剂（P204和TBP）萃取V4+ 2VO2+ + SO32- + 2H+ = 2VO2+ + H2O + SO42- VO2+ + (HR2)PO4(o) VOR2PO

21、4(o) + H+ 反萃并氧化：一般用硫酸从负载有机相中反萃钒，并利用氧化剂氧化 6VO2+ + ClO3- + 3H2O = 6VO2+ + Cl- + 6H+ 沉钒：利用铵盐在pH=1.92.2条件下形成多聚钒酸铵沉淀 6(VO2)2SO4+(NH4)2SO4+(n+7)H2O = (NH4)2V12O31nH2O+7H2SO4煅烧： (NH4)2V12O31nH2O = 3V2O5 + (n+1)H2O(g) + 2NH3 基本原理：基本原理：资源与环境工程学院空白焙烧消除了Cl2、HCl等污染，但由于不添加任何添加剂，焙烧过程中钒的氧化转价率较低，影响钒的浸出；对原矿具有一定的选择性；

22、主要适合氧化型石煤矿石；对于云母型石煤，酸浸出率一般较低；由于采用酸浸，酸浸液中的钒需采取萃取方式加以富集和提纯，增加了工艺复杂度；主要特点：主要特点：资源与环境工程学院 利用V2O5易溶于碱的原理，将焙烧样中的钒用强碱溶液浸出。石煤空白制粒焙烧煅烧离子交换碱浸除硅铵盐沉钒V2O5采用强碱性浸出，浸出液中SiO2含量很高，对除杂要求较高；浸出耗碱量大，且中和需要大量酸，生产成本较高；对原矿选择性较强。中和空-碱提钒工艺流程：资源与环境工程学院原则流程：3.2.3 3.2.3 钙化焙烧钙化焙烧- -碱碱/ /酸浸工艺酸浸工艺焙烧碱浸固液分离酸浸铵盐沉钒煅烧V2O5萃取/离子交换铵盐沉钒煅烧V2O

23、5石煤+钙添加剂资源与环境工程学院Ca(VO3)2+4H+=Ca2+2VO2+2H2OCa(VO3)2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaVO3 Ca(VO3)2+2NH4HCO3+OH-=2VO3-+2NH4+CaCO3+2H2O V2O5 + CaO = Ca(VO3)2 （偏钒酸钙） V2O5 + 2CaO = Ca2V2O7 （焦钒酸钙）V2O5 + 3CaO = Ca3(VO4)2 （正钒酸钙） 在焙烧过程中添加石灰、石灰石等，使其与钒生成不同的钒酸钙盐： 利用碳酸钙溶解度小于钒酸钙盐的特点，用碳酸盐将钒酸根置换出： 也可利用钒酸钙盐溶于酸的特性用酸将其溶出：原原 理：理：

24、资源与环境工程学院工艺特点：工艺特点： 钙化焙烧不会产生Cl2、HCl等污染，焙烧过程可固硫，对环境友好； 对矿石具有一定的选择性，对石煤原生矿焙烧和浸出效果不佳； 钙化焙烧相对钠化焙烧需要较长的焙烧时间和焙烧温度，能耗较高； 含钙添加剂的加入增加了酸耗。如：采用碳酸盐浸出则需要在CO2压力下进行，设备复杂，工 业上实现难度大，另外生成的CaCO3沉淀分离较为困难。资源与环境工程学院利用强酸直接将石煤中的钒浸出： 3.2.4 3.2.4 直接酸浸工艺直接酸浸工艺 工艺原理：V2O5 + H2SO4 = (VO2)2SO4 + H2OV2O4 + 2H2SO4 = 2VOSO4 + 2H2O V

25、2O3 + H2SO4 = (VO)2SO4 + H2O 原则流程：石煤酸浸除杂煅烧还原萃取铵盐沉钒V2O5氧化反萃资源与环境工程学院 工艺特点：工艺特点：原矿不经焙烧，消除了污染性气体，降低了能耗；能适应高价态和吸附态氧化矿石，对原生矿，则需较高浓度的酸浸出，酸耗高；浸出过程多采用堆浸、池浸和搅拌浸出，浸出时间较长，影响生产规模。资源与环境工程学院 双循环提钒工艺流程 ：水浸二水浸一稀酸浸浸出渣富钒液烟气水浸液水浸渣水浸液钒扫选酸浸液富钒渣氧化复合焙烧离子交换富集烟气处理系统酸介质废水沉钒循环2：低价钒的循环氧化循环1：水溶液中钒的循环富集含钒页岩原矿脱碳立磨混合煅烧V2O5产品3.2.5

26、3.2.5 双循环双循环- -高效氧化石煤提钒工艺高效氧化石煤提钒工艺资源与环境工程学院富钒渣自催化-高效解离-循环氧化特点：强化对云母结构的强化对云母结构的高效解离破坏高效解离破坏V3+从二八面体束缚中从二八面体束缚中转变为游离状态转变为游离状态低价钒的高效循环氧低价钒的高效循环氧化和回收化和回收富钒渣富钒渣提高复合添加剂提高复合添加剂利用率利用率 可使钒回收率可使钒回收率75%资源与环境工程学院特点：特点： 钠盐用量钠盐用量4%，低于国家，低于国家11%的低钠要求；的低钠要求； 确保了钒的高效回收和无确保了钒的高效回收和无污染排放。污染排放。气气相相固固相相传质传质方向方向相相界界面面添添

27、加加剂剂含含钒钒矿矿物物O2CiPiP含钒晶格破坏含钒晶格破坏低价钒氧化低价钒氧化钒化合物生成钒化合物生成转价率提高转价率提高 ：20% 以上以上 复合添加剂特点：复合添加剂特点： 催化、增氧、化合催化、增氧、化合 提高钠盐利用率提高钠盐利用率 解除钒矿物晶格束缚解除钒矿物晶格束缚 降低烧结包裹程度降低烧结包裹程度 资源与环境工程学院 物料与热气流交叉逆向运动，完成传热物料与热气流交叉逆向运动，完成传热与反应过程与反应过程 特点： 1）焙烧物料温度升幅30的小幅升温精确控制 2）可实现窄级别焙烧温度梯度（780-850 ）变化新型回转窑技术特点：新型回转窑技术特点：资源与环境工程学院V2O5产

28、品富氧沸腾焙烧酸浸萃取铵盐沉钒脱氨石煤钒矿3.2.6 3.2.6 一步法沸腾焙烧短流程提钒技术一步法沸腾焙烧短流程提钒技术原则工艺：特点：1）合并脱碳、焙烧两步工艺；2）采取一步富氧沸腾焙烧；3）实现脱碳与转价在同一设备中完成；4）缩短流程、降低成本、稳定回收率。资源与环境工程学院含钒页岩脱碳料排放余热利用去立磨蒸汽用于浸出与沉钒保证反应温度烟气去立磨增加磨矿效率外配煤气助燃沸腾富氧焙烧装备原理： 1）采取多床结构，增加冷却床 2）采取辅助燃料系统，改变燃 烧及助燃方式 3）焙烧时间短 60S 4）实现低热值石煤的沸腾燃烧 5）余热利用率可提高15% 资源与环境工程学院4.1 4.1 我国铁尾

29、矿的特点我国铁尾矿的特点TET约占矿山固体废弃物的1/3 ，每年排出的铁尾矿量在6亿t以上 排放量大堆存方式单一综合利用率低种类多组成杂占地、危害环境粒度较细绝大部分采用修建尾矿库进行湿式排放的方式 ，投资大，运行费用高综合利用率不足10% ，远落后于其他大宗固体废弃物分为单金属类和多金属类。其中单金属类又可分为高硅型、高铝型、高钙镁型和低硅型 除干式预先抛尾外，铁尾矿粒度小于0.074 mm的可占5075%选矿药剂和多金属离子污染河流和土壤，破坏生态平衡4. 铁尾矿的综合利用铁尾矿的综合利用资源与环境工程学院4.2 4.2 铁尾矿的资源化途径铁尾矿的资源化途径4.2.1 铁尾矿再选，综合回收

30、有价元素 根据尾矿中主要金属元素的含量和存在形式也不同，采用重选、弱磁选、强磁选、浮选或联合选别等流程来回收有价金属。 国内具有代表性的应用有： (1) 首钢大石河铁矿 利用磁选机对尾矿进行再选，回收有用金属元素。 尾矿品位降低了1.73%，尾矿磁性铁损失率由20%下降到10%左右。在入选品位10%时，金属回收率由75.75%提高到79.00%。资源与环境工程学院 (2) 承钢黑山铁矿 采用尾矿磁选机对尾矿进行再选，再选粗精矿经过高频振动细筛进行筛分，细粒级进入永磁磁选机，粗粒级进入球磨机细磨后返回高频振动细筛。 (3) 昆钢上厂铁矿 对品位为22. 00%左右的给矿，采用SLon-1500

31、mm一次粗选、一次精选、高梯度磁选流程选别，可获得产率13. 00%以上，品位52. 00%左右的精矿。 (4) 梅山铁矿 尾矿经浓缩后用1050 mm1800 mm湿式永磁筒式弱磁选机进行两次磁选，用2台SLon-1500 mm立环脉动高梯度磁选机扫选。Fe回收率68.00%，精矿品位56.00%左右，每年可回收铁精矿78万t，经济效益显著。资源与环境工程学院4.2.2 4.2.2 铁尾矿制备建筑材料铁尾矿制备建筑材料 4.2.2.14.2.2.1铁尾矿制备墙体材料铁尾矿制备墙体材料 （a a）烧结砖）烧结砖 1 1）工艺流程）工艺流程尾矿配料加水混料压制成型砖坯干燥烧成尾矿烧结砖资源与环境

32、工程学院（2 2）物理性能）物理性能项目检测结果国家标准（MU20）泛霜轻度无、轻度、严重石灰爆裂（mm）30 % ) 中锌(15-26%) 低锌(15%) 主要资源化利用技术：固化或玻化法、湿法、火法湿法/火法联合法等资源与环境工程学院5.2.1 5.2.1 固化或玻化法固化或玻化法 不回收其中任何金属，只是通过直接烧结或加入某些固化剂后烧结成块，目的是生成不渗透基体把粉尘颗粒包裹起来，使其中的有毒物质不被雨水浸出。 代表性技术： 电弧炉粉尘与添加剂混合后采用一特殊设计的加热炉熔化，产物为晶体且重金属离子被包裹于中间。 将粉尘与铝、硅氧化物，石灰以及其他添加剂混合，使重金属离子氧化还原且沉积

33、于铝、硅氧化物之中。 固化或玻化法处理电炉粉尘的设备比较简单运行费用较低，但其中有价金属未得到回收利用。资源与环境工程学院5.2.2 5.2.2 湿法工艺湿法工艺 湿法工艺：是根据金属氧化物溶于强酸或强碱的性质，利用强酸或强碱溶液将粉尘中有价金属浸出，再用电解等方法把金属元素沉积回收。 原则工艺流程：含锌尘泥焙 烧浸出渣除杂、净化或富集沉 淀电 解锌锌化合物资源与环境工程学院常见湿法冶金方法及特点常见湿法冶金方法及特点资源与环境工程学院5.2.3 5.2.3 火法工艺火法工艺 火法处理是在高温条件下处理含锌铅粉尘，回收其中部分或全部有价元素。依据处理工艺不同，可以分为直接还原、熔融还原、等离子

34、技术和其他方法等。 5.2.3.1 5.2.3.1 直接还原技术直接还原技术Ausmelt CFBFinmetInmetcoFastmetRedsmelt Primus非 焦 煤竖炉流化床回转窑隧道窑转底炉煤气化SDRSL/RNSPMWaltz ZTT 直接还原技术又可分为：回转窑法、转底炉法、流化床法。资源与环境工程学院（1 1）回转窑法）回转窑法 工艺流程细粉含锌尘泥还原剂浓缩、干燥混合轧钢铁鳞添加剂造球压块回转窑焙烧烧结收集装置高炉或电炉锌蒸气金属化球团优点：原料适用性强（高、中、低均可），可处理各种含锌废料，能充分利用 粉尘各有用成分；缺点：流程复杂、投资及运行成本高，含碳球团强度较差

35、，回转窑易结圈。资源与环境工程学院（2 2）转底炉法）转底炉法 工艺原理：生球（或粉料）在炉床上铺2-3层。逆转底炉转动方向加热，依靠辐射热将生球加热到还原温度，球团中的碳与氧化锌的还原反应随即开始。转底炉剖视图转底炉剖视图Rotary hearth furnacecutaway view 转底炉断面图转底炉断面图Rotary hearth furnacesection map工艺原理工艺原理 Principle of T资源与环境工程学院神户钢铁公司FASTMET厂 转底炉转底炉FASTMETFASTMET和和FASTMELTFASTMELT工艺工艺 优点：还原速度较快，避免了结圈或结窑；缺

36、点：残留杂质较高，投资大，运行费用较高。 资源与环境工程学院（3 3）流化床法）流化床法 工艺原理：粉尘经过干燥后使自由水含量降到0.10.2，然后依次经过多个流化床反应器，还原气体逆向流动。粉尘与还原气逆流接触完成预热、升温和逐级还原，最终得到直接还原铁和获得锌灰。粉尘废料反应器旋风除尘还原气体锌灰金属化球团细粉反应器反应器净化回收资源与环境工程学院Circofer 煤还原粉矿的煤还原粉矿的CFB （循环流化床）工艺（德国鲁奇公司）（循环流化床）工艺（德国鲁奇公司）优点: 反应动力学条件好，绝大部分氧化铁不参加反应，节省了 还原剂和热量的消耗；缺点：还原质量较差，且由于粉尘粒度细，造成富集的

37、锌灰纯度 低，同时流化床操作不易控制，动力消耗大。 资源与环境工程学院5.2.3.2 5.2.3.2 熔融还原技术熔融还原技术 工艺原理：依据在相同条件下，铁水中溶解碳，还原熔融FeO的速度要比固体碳或CO还原快10100倍的原理而开发的。 煤氧气粉尘、废料流化床锌灰液态生铁熔融气化炉还原竖炉优点：以煤炭为主要能源，对原料品位要求不像直接还原那样严格；缺点：需要大量氧气或电能，能耗较高。资源与环境工程学院熔融还原炉Smelting reduction furnace直接还原厂direct reduction plant熔融还原熔融还原资源与环境工程学院5.2.3.3 5.2.3.3 等离子技术等离子技术 工艺原理：利用高温(3000)将通入的燃料气体分子离解成原子或离子，气体原子或离子燃烧释放出高达20000的火焰，使含锌粉尘与还原剂在高温下迅速还原，生成金属蒸气。混合粉尘煤炭和沙子过滤干燥粉碎传输转炉等离子发生器高温金属冷凝ZnPb渣回用水资源与环境工程学院工艺的特点：工艺的特点：优点： 1）设备占地面积小、效率高； 2）整个工艺过程清洁、无二次污染；