锆业新兴产业：含锆废料的综合回收利用

锆业新兴产业：含锆废料的综合回收利用
马会壮;吴宝永;冯玉明
【摘要】全球锆工业发展过程中产生和积累了丰富的含锆可回收废料，为锆原料实现多元化供给和开源节流、降低锆产品的能源消耗及成本、改善环境提供了一个新途径。

含锆废料的综合回收产业将成为锆行业的新兴产业。

要建立规模化的含锆废料回收产业，首先要解决从废料中回收锆的工艺技术。

【期刊名称】《世界有色金属》
【年(卷),期】2012(000)006
【总页数】2页(P64-65)
【关键词】综合回收利用;废料回收;新兴产业;含锆;工业发展;开源节流;能源消耗;可回收
【作者】马会壮;吴宝永;冯玉明
【作者单位】东营瑞海新材料有限公司;东营瑞海新材料有限公司;东营瑞海新材料有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】X758.05
全球锆工业发展过程中产生和积累了丰富的含锆可回收废料，为锆原料实现多元化供给和开源节流、降低锆产品的能源消耗及成本、改善环境提供了一个新途径。

含锆废料的综合回收产业将成为锆行业的新兴产业。

要建立规模化的含锆废料回收产
业，首先要解决从废料中回收锆的工艺技术。

锆、铪和稀土是重要的战略材料，也是国民经济多个领域和军工产业不可或缺的重要材料。

氧化锆和氧化钇广泛用于现代陶瓷、电子、光学、精密铸造等行业，其中无铪二氧化锆是用于制取核反应堆包套材料的原料。

氧化钇大量用于制取高温陶瓷和精密铸造。

我国是世界最大的陶瓷产品生产和出口大国，也是世界钢铁、有色金属冶金和玻璃生产大国，对锆原料的需求量很大。

近年来，中国锆英砂的进口量和消费量逐年增长，已经成为世界最大的进口国和消费国（见表1）。

2011年锆砂的进口量估计达80万吨。

中国和世界其他国家在锆工业发展过程中，产生和积累了丰富的含有锆和稀土等稀有稀贵元素的可回收工业废料，为锆原料实现多元化供给和开源节流、降低锆产品的能源消耗及成本、改善环境提供了一个新的途径。

我国虽然拥有丰富的锆资源，但在总储量中具有工业开采价值的海滨砂矿（次生矿）只占到矿物总量的30%左右，其它70%都属于目前尚不宜开采的岩矿（原生矿）。

而每年自主采选的锆砂
仅有5万吨，还不到进口量的10%。

国内外锆废料资源十分丰富，主要来源于锆质耐火材料、冶金铸造用锆英砂、高档陶瓷用的稳定ZrO2、人工合成宝石坯料和切割料、含锆化学制品废渣等，其中以人工宝石废料、稳定二氧化锆废料中的ZrO2含量最高，氧化锆含量可达90%以上，锆刚玉、锆莫来石耐火砖中的ZrO2含量也高达35%以上，几种含锆废料中
的ZrO2含量见表2。

在常见的含锆废料中，存量最大的是锆质耐火材料。

以我国2010年进口和自产消费锆英砂约64万吨计，中国市场锆英砂的消费结构见图1。

据有关资料，仅玻璃窑炉用的锆刚玉制品，2011年国内外需求量就达12～14万吨。

玻璃窑炉3～8年维修一次，据不完全统计，每年报废的锆刚玉砖约5万吨，仅此一种原料，理论上就可回收15000吨氧化锆。

另外，氧化锆砖、锆英砂砖，
以及其它锆质耐火废料和ZrO2陶瓷刀、承烧板、表链、表壳、轴承、加热管的废
旧料量也很多。

人工宝石坯料的切割头、宝石加工的磨削料等含ZrO2和Y2O3高的物料，每年有400～600吨，不仅可以回收ZrO2，同时还可以回收Y2O3。

在
氧氯化锆生产过程中，生产一吨氧氯化锆可产出0.5吨含锆硅渣，以我国每年生产15万吨氧氯化锆计，含锆硅渣量达到7.5万吨，可回收ZrO2近万吨。

如果加上
国外产出的耐材铸砂和宝石含锆废料，数量极其可观，为含锆废料回收综合利用产业的发展，建立了可靠的物质基础。

要建立规模化的含锆废料回收产业，首先要解决从废料中回收锆的工艺技术。

东营瑞海公司在自主研发的基础上，积极推行产学研结合的方针，与国内从事稀有、稀土金属应用研究方面的研究机构建立了紧密的合作关系，聘请知名专家指导，经过几年的研究实践和改进，在国内率先完成了从含锆耐材、人造宝石废料、复合氧化锆废料、含锆硅渣中提取锆、钇的新工艺新技术，解决了Zr-Y、Zr-Al、Zr-Mg和Zr-Si的分离技术难题。

工艺特点是：原料用联合法，经熔融、萃取、提纯方法有效地分离和提取Zr、Y等稀贵金属，有价元素的回收率高，成本比传统生产工
艺低。

工艺原则流程如图2所示。

目前，公司已率先在国内建立了千吨级ZrO2和百吨级Y2O3回收的大型产业化示范生产线，已回收ZrO2近千吨、Y2O3约150吨，产品质量符合相关标准要求，见表3、表4和表5。

2011年12月，含锆钇废料回收ZrO2、Y2O3的产业化示范项目，已经通过钛锆协会组织的由院士、专家组成的专家组评审。

从含锆废料中回收锆、铪、钇、铈等稀贵金属，实现含锆、钇固体废物的二次资源化，既增加了国家对稀贵金属的资源和储备，减少对进口的过度依赖，也达到了节能减排，循环利用废旧资源，建立环保型产业的目的，符合国家可持续发展的产业政策，开辟了国际国内含锆废料综合回收利用的先河。

为了促进这一产业的发展，钛锆协会十分重视和支持这一工作，组织召开了有关会议，成立了以瑞海科技为主
任委员的含锆废料资源回收专业委员会，以推动相关企业的交流和互动，完善废锆资源的技术研发和产业化工作。

为此，瑞海科技与国内相关机构合作，开展了对耐材行业、人造宝石行业、结构陶瓷行业的调研，编写国内外含锆废料资源存量的完整报告。

同时，瑞海科技在山东、河南、辽宁等我国耐材生产大省建立了含锆耐材回收工作站；在广西、广东、四川、江苏和浙江等人造宝石、结构陶瓷、化学锆产品集中地区，也建立了相应的含锆废料回收网站，保障含锆废料的原料来源。

另外，还与俄罗斯等国外企业及台湾地区的相关企业联络，拟组织廉价的含锆废料进口资源，拓宽原料渠道，这些措施将会大力促进我国含锆废料综合利用事业的发展。

【相关文献】
[1]熊炳昆.硅酸锆行业发展与锆砂消费陶瓷[J].陶瓷,2010(06).
[2]徐殿利,孙鹤菲.2011年全国耐火材料产量统计[J].耐火材料, 2011,45(02).
[3]王向东, 逯福生, 贾翃, 郝斌, 马云风，等.2009年上半年中国锆矿砂的进出口情况[J].钛工业进展,2009,26(6).。