浅谈工业固体废弃物资源化利用的分离技术

宋 丽 蒋东海

(天能水泥有限公司，新疆 石河子 832000)

0 引言

工业固体废弃物主要是指工业生产过程中伴随产生的固体废弃物，通常包括一般的工业固废以及危险性工业固废两大类。近些年随着经济社会的快速发展，工业领域也得到了极大的发展，伴随产生的工业固废的量也逐渐增多，基于其总量大涉及面广、管理困难以及处理成本相对比较高等特点，如果处理不当极易导致二次污染。在人类社会对于生活环境要求越来越高的今天，对其进行合理利用不仅是一种现实需求，减轻工业固废对环境构成的巨大威胁，同时也是“放错了位置的资源”，因此对其进行合理的利用必将对工业的长期发展提供良好的支撑。企业在资源化利用固体废弃时，必须科学选择分离技术，才能实现利益最大化。本文对工业固体废弃物资源化利用的分离技术进行简单介绍。

1 常见的工业固体废弃物

在生产过程中产生的固废主要包括蒸发结晶盐、污泥、废催化剂、锅炉飞灰、气化炉渣等。蒸发结晶盐、污泥、废催化剂目前都有较好的处置方式。而气化炉渣和锅炉飞灰由于是目前没有较好的处置方式，大部分进行填埋处理。流化床燃煤固硫灰渣是指含硫煤与固硫剂以一定比例混合后，在流化床锅炉内经低温燃烧固硫后排出的固体废弃物，包括从烟道经过滤器收集的粉状固硫灰，从炉底排出的块状固硫渣。流化床脱硫技术多使用石灰石或生石灰等作脱硫剂，石灰石在炉膛内受热分解生成CaO，或直接用生石灰与SO2反应生成硫酸钙，从而使SO2得以固化排出，因此脱硫灰渣中硫酸钙的含量较高，为了提高固硫效率，钙硫比一般都大于1:1，因此脱硫后的灰渣中含钙量大增，同时含有5%左右未反应的fCaO。由于流化床锅炉内燃烧温度较煤粉锅炉低，煤粉在炉内停留时间有限，固硫灰渣含碳量远高于煤粉炉粉煤灰；此外在测定烧失量时，固硫灰渣中残留的固硫剂和固硫产物在高温下分解，因此固硫灰渣的烧失量远远高于粉煤灰。

气化炉渣目前应用比较单一，有效处理程度不高，多数堆放处置，侵占土地。气化炉渣中含有Cr、Zn、Cu、Pb 等重金属，随着酸雨淋洗、长时间堆存，重金属成分溶解，造成土壤和水体污染。气化炉炉渣主要由大量的非晶态物质以及少量的结晶矿物质组成，可燃物在渣样中分布不均，其中细渣的可燃物含量随颗粒尺寸的增大而增加，而粗渣中可燃物含量随颗粒尺寸的增大而减少。气化残渣的粒径主要集中在0.40～4.75mm，化学成分主要为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO，其含量达到67%以上。由于受气化炉炉型和炉内工况的影响，气化炉炉渣特性差异很大。

2 现代分离技术

随着科学技术的发展，离子交换、离子浮选、离子和沉淀物的电浮选以及传统方法从液相中分出固体颗粒等技术在固废分离中有着大量运用，离子和沉淀物的电浮选在许多条件下不需添加有机药剂就可把金属离子分选出来，在广泛开展细菌浸出和堆浸方面应用的同时,也出现了用生物化学方法净化污水,使焦炭化学生产中的污水所含有害杂质和湿法冶炼废液中的氧化铁离子分解的方法。在很多地区,特别是缺水的地方,空气选、电选和干式磁选等无水选矿方法具有竞争能力，对于细粒分散悬浮液来说,强化脱水作业具有很大意义。用聚丙烯酸胺和聚氧乙烯类型的人工合成聚合絮凝剂对矿泥和煤泥进行了试验,在水力旋流器中用絮凝剂进行矿泥的浓密和澄清作业已出现。矿泥经磁场和电场处理以及在含石油产品和染料等的体系中均会引起悬浮体中矿物凝聚,从而加速其浓密过程。添加助滤粉如硅藻土亦有效果,由于附着力的作用,它能使细粒物料絮凝，交变磁场中在固体磁性颗粒上进行磁絮凝的同时亦能提高过滤效率。

应用磁力、电力、振动、超声波和放射线等各种力场和辐射线,用以改变分选介质颗粒的表面性质,磁力、电力和重力的联合力场和作用主要是用于建立一些新方法和设备,其中亦包括用来创造磁流体动力和磁流体静力分选机，化学和生物化学所取得的成就扩大了浮选药剂的种类,以及强化湿法冶金处理矿石过程所用溶剂的种类。

由于跳汰的效率很高,同时基建投资和生产费用不多,故迄今跳汰仍为最广泛使用的一种方法。在水流中用床面进行分选的方法及在水流中按比重进行分选的方法,对分选≤2mm 的物料仍具有很大意义。在离心力场中应用重介质选矿可较精确地分选细粒物料，重介质分选可在磁场下进行选别。重选法的改革主要是要靠设备振动和超声波装置,由于悬浮液中所形成的结构遭到破坏,从而可保证选别过程的强化。同时亦可分散介质的稳定性,加重剂无分层现象。并且由于介质粘度的降低,可使密度大的产品能较快排出。

浮选应用范围已经扩大到选别冶金产品、煤炭灰、化工产品以及可溶性盐等非传统原料,同时，浮选方法也在创新，如电浮选、离子浮选、乳浊浮选以及泡沫选矿等新方法。往磨矿机中添加药剂、对分选物料分别进行调整以及将药剂与空气以气溶胶形式加入浮选机等措施均有效果。电化学对矿浆的作用是一个很有意义的新的发展方向:药剂溶液预先用电化学处理,是为了浮选过程中提高药剂的效能；同时也为了改善矿物颗粒的浮选性质,而使多金属硫化矿的浮选矿浆进行电还原。在电化学作用下,固相与液相的界面处所产生的电现象控制着含可变价键元素矿物中的电路,这就改变了氧化-还原电位,因而在矿粒表面产生了吸附和化学反应过程。浮选的另一重要方面是扩大适合浮选的粒度范围。最简单而有发展前途的方法是泥、砂部份分别进行处理,以后在一起浮选。矿泥的选择性浮选方式取决于用絮凝剂和极性药剂的乳独液使其凝聚,亦取决于流体力学特点以及空气抱沫粒度的选择。喷射浮选和电浮选对浮选细粒级较为有利，矿物颗粒的团聚和从溶液中析出气体两者的联合方法称为充气絮凝浮选。

3 分选技术在固废利用的应用

粗钢生产过程中会产生20%左右的钢渣，而钢渣中还含有大量废钢。当前，大部分企业会综合运用自磨技术与磁选技术来处理废钢，还有部分企业会利用余热自解热闷技术进行处理废钢。自磨技术与磁选技术的结合主要是通过对废钢渣进行干式破碎或者是利用湿式球墨磁选技术，充分利用废钢渣的物理属性来达到资源回收的目的。

粉煤灰浮选脱碳工艺来源于煤炭一段浮选工艺，而粉煤灰中未燃碳在高温下形成，其疏水性与煤炭存在差异。由于粉煤灰中未燃碳浮选活性低于煤炭，导致浮选效率低，回收未燃碳较为困难，研究者必须根据所浮选粉煤灰及其未燃碳物理化学性质，选择合适的浮选药剂，改进浮选工艺，方能获得较好的浮选效果。流态化法脱碳技术是基于气力的分选工艺。粉煤灰中未燃碳颗粒与其他颗粒密度存在较大的差异，在气流作用下，密度较小的未燃碳颗粒向床层区域的上部漂浮，密度较大的粉煤灰颗粒向床层区域底部沉积，经过筛分、分级后，得到的粉煤灰约 80%能满足用户需求。

电选法脱碳的关键在于颗粒充分带电和带电颗粒在电场中高效分离。典型摩擦电选装置有带内挡板的流化床摩擦带电系统、摩擦电选机、摩擦电选装置等。其他电选装置基本上由这 3 种典型装置衍变而来。摩擦电选系统构成包括旋风给料系统、流化床摩擦充电器、高压直流电源、分离室、集料槽、氮气筒、静电计等。该系统工作时，氮气使待分离物料流态化，颗粒进入分离室带异种电荷，在旋风给料系统负压作用下进入高压直流电源两极板之间，在电场作用下分别向正、负极板聚集，最后在集料槽中进行收集，实现了粉煤灰与未燃碳的分离。

湿法和气法分选也称为化学分选，主要是利用各种化学方法如浸出、溶剂萃取、电化学、气相分离、气相沉积等工艺手段进行分选。在过去，人们多在处理较难分选的物料时，才会使用湿法和气法分选，经过这些年不断的技术发展，使得湿法和气法分选的应用范围不断扩大，其方法与技术越来越娴熟。除此以外，现在的创新手段越来越多，工艺越来越完善，因此，目前许多没有得到利用的固废，未来都可能通过气法和湿法的方式得到应用。

4 结束语

随着社会经济的不断发展，我国固废资源的综合利用率会持续增长。国家提出“绿水青山就是金山银山”，企业要实现与环境的协调发展，必然会运用先进的分选回收技术，科学规划固废的回收利用方式，创新回收工艺，建立和完善固废资源管控制度，设立标准化的管理体系，最大限度地满足社会发展需求。同时，企业必须制定科学的废渣处理方案，利用先进的技术和管理模式进行回收处理，充分发挥各种回收技术的作用。长此以往，固废数量会不断减少，固废资源的综合利用率持续提高，从而实现固废的绿色循环利用，促进社会实现健康、稳定、和谐发展。