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摘要：工业废物综合利用是有效缓解工业“三废”随意堆放和不当处置的重要举措，是节能环保战略性新兴产业的重要组成部分。近年来，随着节约资源、保护环境思想的不断深入，工业废物综合利用项目逐年攀升，综合回收的金属种类也越来越多。工业废物综合利用项目专业性强，工艺流程复杂，产污环节多，环境敏感程度较高，属于难度系数较高的项目。工程分析是工业废物综合利用项目环境影响评价的基础和重点，只有在充分开展工程分析的基础上，才能准确把握产污环节及污染物的种类和源强，才能合理的分析、预测和评估其对环境影响的范围和程度。本文分析了含锌废物综合利用项目工程的重点和难点，包含原料、工艺流程、物料平衡和中间产品（物）的等多个方面，以期为工业废物综合利用项目的环境影响评价提供指导。
关键词：含锌废物；综合利用；环境影响；工程分析
一、原料分析
由于综合利用项目的原料来源广泛、复杂，因此，在工程分析时应对原料进行透彻分析，重视原料的来源和产生过程，尽可能对原料进行全元素分析，才不易遗漏“三废”中的污染物。对于来源特殊的原料，除应对原料进行全元素分析外，还应调查主要金属的物相。以含锌废物综合回收硫酸锌项目为例，一类原料是来自火法炼锌产生的含锌废物———冶炼烟道灰，另一类原料是湿法冶炼产生的含锌废物———硫化锌精矿常规浸出渣。原料来源和锌物相对比分析结果见表1。
表1不同含锌废物对比一览表：
其中：硫酸锌及其它金属硫酸盐，可直接溶于水形成硫酸盐水溶液；氧化锌及其它金属的氧化物，在稀硫酸的作用下，通过反应溶解：铁酸锌及其它金属的铁酸盐在稀硫酸溶液中的溶解度极小，但在高酸、高温条件下溶解；硅酸锌及其他金属硅酸盐溶于稀硫酸，浸出生成的硅酸在酸度降低后将凝聚起来，随同氢氧化铁一起沉淀进入渣中，但在酸性浸出时，又进入溶液中；硫化锌由于其晶体结构紧密，浸出反应慢，浸出率低。通过以上物相分析对比可初步判断，即使两种原料的回收工艺相似，均通过浸出、净化除杂、浓缩结晶等工序回收硫酸锌，但两种原料综合回收过程的产排污情况将会有所不同。以浸出工序为例，由于锌精矿常规浸出渣中含有少量的硫化锌，在酸浸过程中会有少量的硫化氢废气产生，而以氧化锌的烟道灰的浸出工序不会产生硫化氢废气。此外，通过原料物相分析，还可初步估算金属的回收率。
二、锌废物综合利用项目环境影响评价工程的工艺
工艺流程分析是工程分析的主体，主要包括工艺特点分析和工程污染分析。综合利用项目的可行性研究报告对要回收金属的工艺过程进行了详细分析，但对环评关注的重点———有毒有害元素的走向多简单介绍或忽略不提，这对环评技术人员的综合能力提出了较高的要求。工艺流程分析时切勿完全照搬可研报告和工程设计内容。综合利用项目工艺流程通常较为复杂，工艺流程分析时应按车间或工段划分不同的系统，各系统按工序给出工艺原理、操作条件和控制参数等。对于湿法综合回收工段应关注液固比、温度（加热方式）、时间、压力、酸度、pH值等，并分析在该操作条件和控制参数下的主要反应及反应原理。某锌渣综合利用项目中铟锗镓回收系统中性浸出工段分析如下：在中性浸出初期，由于酸度较高，铟形成In2（SO4）3进入溶液。随着原料的不断加入，料液pH值不断升高，进入溶液的In2（SO4）3又水解沉淀析出（标态下，In3+水解的pH值为3～3．5），与水解析出的氢氧化铁胶体共沉淀。
主要反应为：2In（OH）3+3H2SO4=In2（SO4）3+6H2OIn2（SO4）3+6H2O=2In（OH）3↓+3H2SO4浸出温度：85～90℃（蒸汽间接加热）；浸出液固比：1：（3．5～4）；始酸浓度：30～60g/L，终点pH值：3～5；浸出时间：2．5～3h。对于火法综合回收工段应关注生产设备、反应条件、温度、时间等，并分析在该操作条件和控制参数下的主要反应及反应原理。某锌渣综合利用项目铟锗镓回收系统锗氧化焙烧工段分析如下：氧化焙烧的目的有二：其一是使络合锗的单宁有机物燃烧，以二氧化碳和水脱出，并提供金属硫酸盐热分解所需温度；其二是使一些金属硫酸盐分解脱去硫，金属都以氧化物的形态存在锗精矿中。主要反应为：MeSO4=MeO+SO2+1/2O2在焙烧（焙烧温度450～500℃，采用电加热）过程中，单宁锗渣中的硫酸锌、硫酸铁以及硫酸亚铁被分解成氧化物和SO2气体，焙烧后得到含二氧化锗20%的锗精矿。该项目采用电炉焙烧，如果采用回转窑焙烧，回转窑的燃料通常为天然气或煤，焙烧工段产生的污染物将有所不同[1]。
三、平衡分析
平衡分析应包括物料平衡、元素平衡、水平衡和蒸汽平衡等方面的内容。物料平衡的目的是为了准确分析物料流失和废物产生，其数据是环评报告中的关键数据；元素平衡有利于明确有毒有害元素的走向，进一步核算源强，并明确污染防治措施的全面性；水平衡不但能反映工艺废水种类和排放量，同时反映了全厂的废水种类和排放量，及工程整体系统能否节约用水的程度；通过蒸汽平衡分析可判断锅炉设置的合理性。综合利用项目系统复杂、流程交叉较多，可先按系统、车间或工段分别进行物料平衡、元素平衡、水平衡和蒸汽平衡分析，再进行全厂相关平衡分析，以上平衡分析应同时进行，仔细核实，元素平衡可仅用表的形式表达，物料平衡、水平衡可用图、表两种形式表达。在进行工艺水平衡分析时，除应反映出物料带入水外，还应关注物料反应生成水，明确工艺过程的产排污环节，废水的种类和产排量。对于全厂水平衡分析，应分析废水的种类和产排量，计算水的重复利用率或循环利用率。
结论
简而言之，含锌废物综合利用项目原料分析时应对原料来源、全元素及物相作详细分析，根据原料分析可初步判断污染物的种类及估算金属的回收率。另外，工艺流程分析时按车间或工段划分不同的系统，按工序进行详细分析，并给出重要的控制参数或操作条件。同时，平衡分析时可先按系统、车间或工段分别作物料平衡、元素平衡和水平衡，再作全厂平衡分析，各平衡应同时进行，仔细核实。最后，对中间产品（物）进行成分分析，有利于判断有毒有害元素的去向，有利于初步判断最终产品能否满足产品质量标准要求[4]。
参考文献
[1]王吉坤，周延熙，吴锦梅．高铁闪锌矿精矿加压酸浸新工艺研究[J].有色金属（冶炼部分），2014（1）：5．
[2]郭晓娜，张亚莉，于先进，等．从锌浸出渣中湿法回收锌[J].湿法冶金，2018，31（1）：33－36．
[3]张丽军，严正明，罗仙平，等．从锌湿法冶炼酸浸渣中综合回收铅锌银［J］．四川有色金属，2012（3）：13－16．
[4]王树楷．提高湿法冶锌过程中锗的综合回收技术[J].云南冶金，2017，40（1）：94－97．
论文作者:姜萍华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/9
标签：废物论文; 工段论文; 原料论文; 项目论文; 物料论文; 金属论文; 元素论文; 《建筑学研究前沿》2018年第30期论文;