摘要：我国有色冶金废渣年产生量大、综合回收率相对较低、安全处置存在较大环境隐患。首先分类阐述了国内外有色冶金废渣的综合利用技术(湿法浸出、选冶法、火法冶金、微生物浸出和生产建材)、风险防控技术(源头削减与生态恢复、稳定化、固定化)和安全处置技术，随后对上述主要技术的原理、特点、适用范围和优缺点等进行了详细总结分析。最后，对有色冶金废渣综合利用与安全处置技术的发展趋势进行展望。
关键词：有色冶金;废渣;综合利用;风险防控;安全处置
根据中国统计年鉴[1]，2017年，全国一般工业固体废物产生量331592万t，综合利用量181187万t，处置量79789万t，贮 存 量78397万t。全 国 危险废物产生量6936.9万t，综合利用量4043.42万t，处置量2551.56万t，贮存量870.87万t。
据全国固体废物管理信息系统统计，2018年十大重点行业的危险废物产生量共约4897万t，占当年危险废物 产 生 量 的69%。其中产生量较大的行业是炼焦、常用有色金属冶炼、贵金属采选等，常用有色金属冶炼业产生量772万t，占当年危险废物产生量的 15.76%。有 色 金 属 冶 炼 废 渣 是 冶 炼 提 取铜、铅、锌、锑、锡、汞等金属后排放的固体废物。按生产工艺可分为：有色金属矿物在火法冶炼中形成的熔融渣、在湿法冶炼中产生的浸出渣、冶炼过程中排出的烟尘和水处理污泥等。产生数量与原矿的成分和加 入 的 溶 剂 量 有 关，按 质 量 计 为 金 属 产 量 的3～5倍，按体积计为金属的8～10倍。
2018年全国持证单位 共利用处置危险废物2640万t。其中 利用1911万t，占72%，处置729万t，占28%。从利用和处置方式看，采用再循环?再利用金属和金属化合物的方式利用危废量794万t，占总利用量的41.5%。采用焚烧处置181万t，占处置总 量 的 28.8%;填 埋 处 置 157 万t，占 处 置 总 量 的25.8%;物理 化学 方 式 处 置124万t，占处 置总 量 的19.7%;水泥窑共处置101万t，占处置总量的16.2%。
经过多年的发展，我国有色冶金废渣综合回收和安全处置技术取得一定进步，但仍存在着政策法规及标准建设滞后、废渣综合利用工艺技术装备水平较低、关键技术亟待研发和推广、产业集中度低、资源综合利用水平低、在关键技术研发方面研发投入不足、无法实现对废渣的规模化和集约化利用等问题。
1 有色冶金废渣处理处置主要技术
目前，有色冶金废渣处理处置遵循减量化、资源化和无害化的原则，按照处理技术和废渣最终去向，作者将其分为综合利用、风险防控和安全处置三类技术。有色冶金废渣的利用和处置思路如图1所示。首先对废渣进行详细物相成分分析，弄清废渣性质，根据预期目标和处理处置要求，研究选择合适的处理处置技术，并进行多方案评估筛选，对实施效果进行评估。
2 废渣综合利用技术
2.1 湿法浸出有价金属回收技术
常用湿法回收工艺[2]主要有酸 法 和 碱 法 两 种。一般湿法浸出回收技术包括浸出、净化和金属沉积三个过程[3]。
酸浸法是固体废物浸出应用最广泛的方法，对Cu、Zn、Ni等金属的浸出效果比较好，Fe和 Cr等金属杂质 的 选 择 性 较 差[4]。浸 出 剂主 要 是 硫 酸 和 盐酸，其中硫酸是目前最有效的浸出剂。
碱法常用的浸出剂是氨水或氨盐[4]。氨浸法对Cu、Zn和 Ni等 的 浸出 率 较 低，但 对 Cr和 Fe等具有较高选择性[5]。
湿法浸出技术适用于冶炼渣、冶炼烟尘、电镀污泥等有价金属含量高的废渣。浸出液通常采用离子交换、分步沉淀、萃取等方法分离回收。
2.2 选冶法综合回收技术
将冶金渣破碎磨细后，根据渣的物化性质，分别采用浮选、重选、磁选等方法从冶金渣中回收有价金属，实现渣的综合回收利用[2]。
2.2.1 浮选法回收有价金属
浮选法是利用渣中各种矿物原料颗粒表面对水的润湿性(疏水性或亲水性)的差异进行选别[6]，是一种用途最广泛的方法，废渣中有价金属以精矿形式分离出来。
浮选法有价金属回收技术适用于重金属废渣中有价矿物的含量达到相关金属矿物一般矿山边界工业品位，或重金属废渣中有价矿物与不可利用组分的亲疏水性存在显著差异[7]。
2.2.2 重选法回收有价金属
重选法是利用矿物与脉石间较大的密度差来实现重金属废渣中有价金属的回收，特别适合处理粗粒(>25mm)、中粒(25～2mm)和细粒(2～0.1mm)矿石，但对<0.1mm 的 微 细矿 泥 效 率 不 高。根 据 作用原理的不同，重选法可以分为水力或风力分级、重介质选矿、溜槽选矿、跳汰选矿、摇床选矿[8]。
重选法适合含有金、铂、钨、锡、锆、钛、钡等金属的废渣。
2.2.3 磁选法回收有价金属
利用渣中矿物颗粒磁性的不同，在不均匀磁场中进行选别。通常弱磁性矿物(赤铁矿、菱铁矿、钛铁矿、黑钨矿等)适合用强磁场磁选机进行选别，强磁性矿物(磁铁矿和磁黄铁矿等)一般采用弱磁场磁选机进行选别。磁选法适用于重金属废渣中有价矿物的含量达到相关金属矿物一般矿山的边界工业品味，或者重金属废渣中有价矿物与不可利用组分的磁性等存在显著差异。
2.3 火法冶金综合回收技术
火法冶金主要用于有色金属造锍熔炼、钢铁冶炼和熔盐电解以及铁合金生产等。典型工艺过程有矿石准备、冶炼、精炼三个步骤。其主要反应是还原氧化反应。单独采用火法冶金容易产生环境污染，因此常采用火法冶炼技术与湿法技术相结合回收冶金废渣中的有价金属。
由于火法冶金过程需要消耗大量能源，运行成本相对较高，该技术适用于有价金属含量较高的重金属废渣。渣中所要提取的金属与杂质能够在高温下能通过挥发、造渣等方式分离。
火法冶金过程会产生含重金属烟粉尘，应综合考虑经济成本问题，避免产生二次污染。
2.4 微生物浸出有价金属综合回收技术
利用微生物自身的氧化和还原特性，氧化或还原资源中的有用成分，以水溶液中离子态或沉淀的形式与原 物 质 分 离[9]。郭 朝 晖等[10]采 用 微生 物 浸出法处 理 铅 锌 冶 炼 废 渣，在 废 渣 浓 度 5%、pH=1.5、温度65 ℃的优化条件下生物浸出4d，锌、铜、镓和 铟 的 浸 出 率 分 别 达 到 93.5%、95.5%、80.2%和85%，铅和银主 要 以 硫 酸 铅、黄钾铁矾类物质或硫化银形式富集在渣中。
2.5 生产建材综合利用技术
利用渣中SiO2、CaCO3 等矿物，制取玻璃、硅酸盐水泥、砖、陶粒等建筑材料[11]。
含铁高的重金属废渣可作为矿化剂辅料生产水泥，代替水泥配方中的铁粉(用量<5%)。含硅、铝重金属废渣可作为生产免烧砖和耐火材料的辅料[12-15]。
水淬渣等二氧化硅、碳酸钙、氧化铁含量较高的废渣可用于生产建材。但是需关注重金属废渣中有毒有害物质的含量，避免二次污染。
3 风险防控技术
3.1 废渣堆场污染源头削减与生态恢复技术
重金属废渣堆场污染主要以堆场为中心，通过地表径流和渗滤液向下游及周边扩散，造成下游水体和土壤受到污染，且随距离的加大，水体或土壤中重金属的含量逐渐降低，其含量和形态分布特征受其废弃物堆场中释放率的影响。图2是废渣源头削减与生态恢复技术路线，采用的主要工程措施为密闭覆盖与生态恢复。
某金属矿废石场采用“岩土植生基材防侵蚀— 高效吸收特征重金属耐性植物生态修复—坡面生态防排渗”三位一体耦合的集成技术治理。通过建设截排水设施进行生态防排渗，废石堆场改良后构建复合隔离层以隔绝堆渣与水接触，结合生态治理辅助工程，实现岩土植生基材防侵蚀和植物修复的目的，从而有效阻止废石场渗滤液及重金属的溶出，减少重金属污染排放负荷，源通过头削减防控废石场对环境的污染。
3.2 废渣稳定化技术
稳定化是指从污染物的有效性出发，通过形态转化，将废渣转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式来实现无害化，以降低其对生态系统的危害风险。例如，镁系稳定化晶格封装技术是以镁系列为主要原料，添加多种天然无机矿物调和而成稳定剂。遇水发生离子交换、吸附反应，将重金属等污染物固化到层状结晶中，形成坚固的金属错体结晶。把重金属废渣与稳定剂、水混合在一起，能够固定废渣和排水中溶出的有害物质，抑制它们溶出、扩散，其含量减低到环境基准值以下，处理后产物作为可再生资源使用。
相关期刊推荐：《有色金属工程》由中国有色金属工业协会主管、北京矿冶研究总院主办的公开刊物(ISSN2095-1744，CN10-1004∕TF)，是有色行业权威技术期刊，是涉及有色金属(轻、重、稀、贵)地质、采矿、选矿、冶炼、加工、材料、环保、设备、过程控制等专业的综合性科学技术刊物，
通过利用镁系稳定剂对冶炼渣转稳定化，降低其环境风险。该技术能快速控制污染物，可以进行原位修复。具有对多重金属污染(Cd、Pb、As等)协 同 稳定、处理费用低、工艺过程简单、养护周期短等优点。
3.3 废渣固定化技术
固定化技术是将污染物囊封入惰性基材中，或在污染物外面加上低渗透性材料，通过减少污染物暴露的淋滤面积达到限制污染物迁移的目的。固化过程有的是将有害废物通过化学转变或引入某种稳定的晶格中的过程;有的是将有害废物用惰性材料加以包容的过程;有的兼有上述两种过程。固化技术按固化剂 可 以 分 为 沥 青 固 化、水 泥 固 化、玻 璃 固化、塑料固化、石灰固化等。
许多物质会干扰水泥固化过程。例 如，锰、锡、铜、氯离子等可溶性盐类会延长水泥的凝固时间，降低固化体的物理强度。此外，有机物、淤泥、黏土等杂质也会延缓凝固时间。这些因素会影响固化后重金属离子浸出等问题，提高了对废渣处置场建设和运行的要求，造成成本增加。
某铅锌冶炼废水处理污泥采用固化稳定化技术处理，铅冶炼废水处理污泥含砷约2%，锌冶炼废水处理污泥含 砷 约0.027%，当铅锌混合污泥的混合比例为1.5∶1，KY-ZW 稳 定 化剂 成 分 为5%组 分Z、0.5%组分 W，稳定化剂与污泥投加比例1.5∶1，搅拌时间30min，放置时间10d的条件下，As的浸出浓度为0.79mg?L，稳定化率达到90%以上。
4 安全填埋处置技术
填埋法是广泛采用的处置方法。填埋场地尽量利用人工开发过的废矿坑，因为这些废矿坑被废物充填后，可以恢复地貌，有利生态平衡。
填埋场要防止填埋废物的溶出液、滤液及雨水径流对土壤、水体的污染。对于含有有机成分，回填地段还应能排放有机废物厌氧分解产生的气体。要从区域总体的角度，规划废渣安全处置项目。废渣贮存场和填埋场的选址，以及防渗要求要满足相关填埋污染控制标准要求。还要注重暴雨季节施工的二次污染问题。
5 发展趋势及建议1)贯彻国家产业发展政策，加快产业结构调整，促进产业结构优化升级，合理布局，集约发展。
2)技术创新，提高技术和装备水平。进行跨行业的联合创新研发，大力构建产学研深度合作的长效机制。
3)制定和完善有色冶金废渣综合利用行业产业政策和技术标准体系。进一步加强和规范重金属废渣综合利用和安全处置全过程管理和污染防控。
4)把握技术发展趋势，实现绿色高端发展。把握国内外冶金废渣治理向技术水平高、操作过程自动化和综合利用的发展趋势，实现从低端加工转向高端制造和服务转变，打造产品绿色产业链，由单纯金属生产向高端合金和高附加值材料延伸。
5)因地制宜选取综合利用和安全处置工艺技术，将资源利用和污染防治统一考虑，力求工艺环保一体化，实现三效统一，协调持续发展。——论文作者：杨晓松，陈国强，邵立南，孙超
参考文献
[1] 国家统计局.中国统计年鉴2019[M].北 京：中 国统 计出版社，2019.NationalBureauofStatisticsofChina.ChinaStatisticalYearbook2019[M].Beijing：ChinaStatistics Press，2019.
[2] 杨晓松，胡建 龙，邵 立 南.重金属废渣综合利用技术现状及发展趋势[C]??第十届环境与发展论 坛 论 文 集，北京，2014.YANGX S，HU JL，SHAO L N.Currentsituationand developmenttrend ofcomprehensive utilizationtechnology of heavy metal waste residue [C]?? Proceedingsofthe10thEnvironmentandDevelopmentForum，Beijing，2014.
[3] 梁艳辉，魏昶，蒋鹏飞，等.从硬锌渣中提取锌铟的工艺研究[J].矿产保护与利用，2009，29(5)：54-58.LIANG Y H，WEIC，JIANG P F，etal.Studyontechnologyofextractingzincandindiumfromthehard-zincslag[J].Conservationand Utilizationof MineralResources，2009，29(5)：54-58.
[4] 孙小刚.电镀废水沉泥中有价金属回收工艺研究[D].西安：西安建筑科技大学，2012.SUNXG.Researchonrecoverytechnologyofvaluablemetalsfromsludgeofelectroplating wastewater[D].Xi’an：Xi’an University of Architecture and Technology，2012.
[5] 黎林根.湿锌法净化钴渣中金属回收[J].科 技 创 新 导报，2009(36)：99-100.LILG.Purificationofmetalrecoveryincobaltslagbywetzincmethod[J].ScienceandTechnologyInnovationHerald，2009(36)：99-100.
[6] 徐立中.烃基丙二酸的相转移催化合成及其浮选应用研究[D].沈阳：沈阳理工大学，2011.XU L Z.Studyonphasetransfercatalysissynthesisandflotationapplicationofhydrocarbonmalonicacid[D].Shenyang：ShenyangLigongUniversity，2011.
[7] 王珩.从炼铜厂炉渣中回收铜铁的研究[J].广 东 有 色金属学报，2003，13(2)：83-88.WANG H.Recovery of copper and iron in theconverterslagfrom acoppersmelter[J].JournalofGuangdongNon-ferrousMetals，2003，13(2)：83-88.
