浅谈工业固废中低值元素的综合利用

　　工业固废往往含有多种有价元素，主要包括硅、镁、铝、铁、锌、铜、钙及微量的贵金属等。在以湿法冶金工艺对其进行精细化、高值化综合利用时，大家常比较关注其中价值相对较高、如镁、铝、锌、铜及微量贵金属的利用，而对价值相对较低的硅、铁、钙元素则没有引起应有重视。笔者认为，忽视低值素的利用，不仅会造成有价元素的流失，由此产生的二次废渣、废水会对环境造成二次污染，影响固废利用的系统经济效益，而且还会给镁、铝、锌、铜及其它贵金属元素的分离与提取造成不利影响。

　　这里，首先以石棉尾矿为例进行浅要分析。

　　大家知道，石棉尾矿是一种积存量很大的工业废弃物，其化学组成主要是SiO2、MgO、Fe2O3和少量的CaO、NiO。以四川雅安石棉尾矿为例，其化学组成为MgO 35.74%、NiO 0.37%、SiO2 41.81%、Fe2O3 6.22%、CaO 0.70%，从各元素含量看，尾矿的主量元素为SiO2和MgO，占总质量的77.6%，中量元素Fe2O3占6.22%，其余为微量元素。从经济价值看，NiO最高，但含量偏低，MgO、Fe2O3为次之，品位适中，SiO2较低，但含量高。在进行综合利用时，投资者往往较为关注其中的镁及价值较高的镍元素，而忽视了对硅和铁的利用，以至造成研究及产业化过程工艺思路上的偏差。

　　从环境，效益和工艺相关性角度看，对尾矿中价值较低的硅、铁元素的利用是十分必要的。如果不对其中的硅、铁进行利用，而单纯的利用其中的镁和镍，则会引出以下问题：

　　一是成本与效益问题：分离镁和镍需要***对石棉尾矿进行粉碎和酸解，这个过程所发生的能源、分解剂、劳动、设备消耗约占处理总成本的25%，而这个过程铁也被溶出，所收得的酸浸出液主要化学组成为镁、铁和镍的硫酸盐。其中的硅虽然不与酸反应，形成了酸浸残渣,但硅酸盐晶格中所嵌容的金属元素被浸出后使硅呈多孔状结构，具有较大的比表面积和较高的化学活性，使后续处理变得较为容易。就硅而言，对金属元素的浸出相当于一个***的化学活化过程。这个过程奠定了对铁、硅综合利用的基础。如果不对铁、硅进行利用，那么将使前期处理成本由镁和镍的产物承担，最终造成镁、镍产品生产成本的上升。如果对铁、硅元素进行利用，则可实现对前期处理成本的分流并显著提高经济效益。

　　二是环境问题：硅在石棉尾矿诸成份中含量最高，更是酸浸残渣的主体组成,这种酸浸残渣的堆存会给环境造成严重影响。

　　在碳酸镁、氢氧化镁的生产过程，需要首先分离出酸浸出液中的铁、镍及其它金属元素以实现对酸浸出液的净化，制备纯净的硫酸镁溶液, 这是实现对镁元素的综合利用, 制得合格镁盐产品的前堤。在铁的分离过程，会产生***量的铁沉淀物，以雅安石棉尾矿为例，每处理1000kg尾矿大约产出含Fe2O3 25%左右的铁沉淀物250kg。如予废弃，不仅会造成铁资源的流失，更会由此给环境造成污染。

　　对石棉尾矿中的铁, 硅进行综合利用, 不仅产品符合市场需要, 而且可以创造十分可观的经济效益. 。

　　将酸浸出液净化工序所得铁沉淀物进一步加工利用，既可以生产***环保材料——聚合硫酸铁，也可以生产附加值较高的无机颜料——氧化铁红、氧化铁黄和氧化铁黑等。以生产氧化铁红为例，每处理1000kg石棉尾矿约85kg（雅安矿,考虑了处理过程所加入的还原剂）,以目前铁红价格，价值553元，生产成本277元，可获利276元。与之相比，每处理1000kg石棉尾矿可获得镍2.7kg，按现行价格计价值202.5元，生产成本约60元，可获利142.5元。可以看出,铁的实际利用价值远远高于镍的利用价值。

　　当然，一些单位目前在采用磁选的办法从石棉尾矿中提取铁精粉，如果以85%的选出率，每处理1000kg石棉尾矿可选出含Fe2O3为75%的铁精粉71kg(以石棉县石棉尾矿为例)，出售价格按0.8元/kg计，产出为56.8元。在处理过程需要对石棉尾矿进行超细粉碎，选矿过程也需要消耗***的能源，利润空间十分有限。因此,由石棉尾矿中分离铁精粉，从经济效益的角度看不是一项***选择。

　　石棉尾矿酸浸废渣主要成份为SiO2和少量CaSO4·2H2O。所含SiO2具有较大的比表面积和较高的化学活性，可以在常压和中温条件下与碱反应生产中/高模数的水玻璃，再以所得水玻璃为原料，采用硫酸法工艺，控制特殊的工艺条件生产附加值较高且市场前景广阔的高分散性轮胎专用白炭黑。以雅安石棉尾矿为例，每处理1000kg石棉尾矿，可以产出高分散性轮胎专用白炭黑430kg，按现行高分散性轮胎专用白炭黑价格，价值3655元，生产成本1667元，可获利1998元。

　　每处理1000kg石棉尾矿可产出含量为97.5%的MgO330kg，出厂价按12元/kg计，产出3960元，生产成本2718元，可获利1242元。显然，对硅综合利用所创造的经济效益远远高于镁。而且，市场对工业级以上氧化镁的需求量远远低于对高分散性轮胎专用白炭黑的需求, 应用与发展前景也不象高分散性轮胎专用白炭黑那样广阔。