有色金属渣处理技术的研究与意义

有色金属渣处理技术的研究与意义

摘要：有色金属渣由于具有腐蚀性及毒性，长期堆置不仅占用土地，还将对环境、大气及水资源造成严重污染。通过对渣处理技术研究与应用，将有色金属渣应用于工业生产中具有重要意义。

关键词：有色金属渣；渣处理；工业生产

一、研究有色金属渣处理技术技术的现实意义

目前国内外许多学者针对有色金属废渣进行了大量研究，采用了火法、湿法及火法—湿法联用等技术来处理这些有色金属生产过程中产生的废渣，由于其金属品位太低，致使这些传统的处理方法出现成本高、环境污染严重等弊端。这就导致了大量的有色金属渣长期堆置而无法被利用。由于有色金属渣大多含有有色金属，腐蚀性极高，再加上长期的露天堆置过程中，经自然风化和雨淋，废渣中的铅、镉、砷等有毒金属元素就容易释放到周围环境中，而金、银、铜、镓等有价金属也会随之流失，这样不仅浪费了大量的有价金属资源，而且对周边的生态环境造成了不可估量的严重污染。

针对以上问题，如何对有色金属行业中产生的固体废弃物进行资源化、无害化、减量化处理，是当今有色金属矿冶业所面临的巨大难题。因此，发展环境友好、高效的有色金属废渣冶炼技术及无公害技术迫在眉睫，以控制废渣中有价金属的活性以及有毒金属对环境的污染行为。为促进社会经济可持续发展，针对目前的现状和发展循环经济的战略思想，有色金属业要在国家政策的引导下，围绕节能减排的目标，以“减量化、再利用、再循环”为原则，努力实现资源、能源的最有效利用，降低环境负荷。

有色金属渣处理与综合利用技术，能够有效的处理并利用有色金属废渣，减少渣山占地、有效地回收废渣中的有价金属资源、获得再生资源、还可实现资源再利用，符合循环经济的发展理念，并可有效减少废气、废水的排放，维护了良好的生态环境，符合绿色经济的发展理念，使有色金属企业十分受益，具有极其重要的现实意义。

二、有色金属渣处理技术

2.1 有色金属渣处理工艺

如图1所示，有色金属渣处理工艺过程主要分为：炉渣粒化、冷却；水渣脱水；水渣输送与外运；冲渣水循环。

1—高炉；2—渣沟；3—进料器；4—烟囱；5—脱水器；6—皮带机；

7—气力提升机；8—储渣仓；9—沉淀池；10—水泵；11—冲制箱

图1 有色金属渣处理工艺图

（1）炉渣粒化和冷却

高炉熔渣从电炉流出，经冲制箱冲制成水淬粒化渣经渣沟进入进料器，炉渣经过冲制箱的冲制，变成粒度较小的细渣，由于渣沟具有一定的坡度，有助于熔融渣的散热，避免熔渣热量无法及时散发而导致的爆炸现象。经过初步水淬的渣水混合物一同落入脱水转鼓，继续进行水淬冷却。

（2）水渣脱水

水渣脱水采用自排料式脱水器。自排料式脱水器为圆筒型，外壁为不锈钢材料制成的滤网。经冲制箱冲制后的渣水由进料器流入脱水器，粒化渣在内螺带推动下沿轴向移向出口端，该过程中，伴随着螺带的不断前移，水渣得到了充分的脱水处理。

（3）水渣输送与外运

脱水器内成品渣移向出口端之后，自动卸到受料斗，落到皮带机上，送至储渣仓进行储存。成品渣的运输则是通过胶带运输机、胶带机通廊与转运站等完成的，由汽车定期外运。

（4）冲渣水循环

脱水之后的渣水混合物落入沉淀池，再经沉淀之后清水溢流至清水池，经水泵加压后，送至冲制箱循环使用。在沉淀池内沉积的细渣用气力提升机将细渣打到渣堆场，防止细渣在水中循环。

熔渣粒化、冷却过程中产生的蒸汽和有害气体混合物由集汽装置收集通过烟囱向高空集中排放。

2.2 有色金属渣处理技术的主要特点

（1）系统安全性高

有色金属高炉出渣过程中熔渣性态不稳定，带有有色金属的熔渣在水淬过程

中极易发生爆炸，而螺旋脱水器通过螺带在转动的过程中不断地推动物料，有效解除了物料堵塞引起的水淬渣易爆炸的安全隐患。

（2）成品渣含水率低

有色金属渣处理技术中水渣处理工艺的成品渣含水率低，小于10%。渣水随着螺带的轴向向出口端移动，水被过滤干净，只剩下物料表面由于表面张力吸附的少量水分。由于粒化渣离开脱水转鼓时温度较高，在运输过程中自身热量还能蒸发水分，因此成品渣含水率低。

（3）环境保护好

有色金属水渣处理工艺的整个熔渣处理过程所产生的蒸汽由烟囱向高空排放，不对出渣场周围的环境产生污染，另外由于水渣含水率低，基本没有机械水流出，有效解决了运渣道路泥泞、污水横流的问题，使厂区的道路环境得到了改善。

（4）设备结构简单、检修维护方便

由于铜渣具有腐蚀性，脱水器采用不锈钢材质；滤水由不锈钢滤网单元组成，采用特殊设计，可从滚筒外面操作更换筛网片，以分批多次更换，也可以一次多人操作，实现更短的时间更换。

（5）设备重量轻、占地面积小、投资低

由于螺旋脱水器长度小，故该技术渣处理系统设备重量较轻；而且工艺系统简单，设备少、运行可靠，没有水冷却系统和大的水池，因此该渣处理装置占地面积小，可以直接布置在出高炉端部，投资也比较低。由于占地面积小，对于新建或改造大修的高炉解决场地紧张的问题提供了方便条件。

（6）机械化、自动化程度高

有色金属渣处理系统的熔渣粒化、冷却、水渣脱水、水渣输送、冲渣水循环的整个工艺过程全部采用机械化操作，可实现全自动、半自动和手动操作。其中脱水器的运转和变速是通过变频调速电机、减速器、小齿轮、大齿圈来实现的，可通过变频器实现无级调速。

三、有色金属渣处理系统主要设备结构

3.1 有色金属渣处理流程

有色金属渣处理设备主要由熔渣沟、进料器、脱水器、排烟装置以及支撑轮组、轴向限位轮组、传动与变速装置组成。熔融炉渣从电炉流出，经熔渣沟，被冲制箱冲制成水淬粒化渣，由进料器落入自排料式脱水器进行脱水，粒化渣在螺

带推动下沿轴向移向出口端，自动卸到皮带机上，送至储渣仓进行储存，汽车定期外运。经脱水器筛网滤出的水，流入循环水池，经沉淀池沉淀后进入清水池，清水池中的水可通过渣浆泵加压后送往冲制箱重新使用。渣粒化脱水过程中产生的蒸汽通过脱水器上部的烟囱集中高空排放，如图2所示。

图2 有色金属渣处理流程

3.2有色金属渣处理设备组成及功能介绍

（1）熔渣沟。熔渣沟是与出铁厂的渣沟相连接的，通过熔渣沟可将熔渣导入进料器。

（2）进料器。进料器可以将渣水混合物均匀分配到脱水器内，并可以有效减小渣水混合物落入时对脱水器造成的冲击。

（3）排烟装置。排烟装置主要由集气罩及烟囱组成，排烟装置可以有效收集蒸汽，将熔渣粒化及脱水过程产生的大量蒸汽通过烟囱集中排放到大气。

（4）脱水器。本脱水器为螺旋式脱水器，通过螺带带动渣水向前推进，水从滤网中滤出，既最大限度地实现了渣水分离的效果，又避免了水渣堵塞，在运输过程中自身热量还能蒸发水分。

（5）支撑轮组。支撑轮组主要由支撑辊组成，支撑辊由底板、支座、压板、辊子、轴及轴承组成。支撑辊支撑脱水器本体,可以适当调整水平度与垂直度，并可实现脱水器的圆周运动。

（6）轴向限位轮组。轴向限位轮组主要由当轮组成，挡轮由底板、支座、压板、辊子、轴及轴承组成,其主要作用是为了防止脱水器轴向串动。

（7）传动与变速装置。脱水器的传动与变速装置主要由电机、减速器、小齿轮、大齿圈组成，通过传动与变速装置，可实现螺旋脱水器的旋转和无级调速。

四、有色金属渣综合利用技术的市场前景

（1）有色金属渣在建材领域的利用

有色金属水淬渣用于混凝土和水泥中，既可节约水泥熟料在水泥中的用量，又节约煤电等能源，并减少土地资源和矿产资源的开采及废气的排放，具有良好