稀土冶金中“三廢”治理方案

包頭市是國家鋼鐵工業基地之一,是世界著名的稀土之鄉,其稀土生產的主要原料來自白雲鄂博鐵礦。隨著世界稀土市場的不斷擴大,包頭市的稀土產業蓬勃 發展, 有著從稀土採礦、選礦到稀土冶煉、分離提純、應用等工藝技術路線和較完整的稀土工業體系,並在不斷完善,為繁榮包頭經濟和世界稀土事業做出了貢獻。但在發 展中也存在環境污染問題,尤其是近幾年來隨著生產規模的擴大,多數企業產品為稀土中、上游產品,且污染防治設施不完善和污染治理技術落後,在生產過程中產 生了大量的“三廢”,污染了周圍環境和飲用水安全,制約了稀土產業的持續、健康發展。

一、稀土冶金工業生產的“三廢”來源

稀 土冶金工業生產的“三廢”指除了生產出各種形式的稀土產品以外,伴隨產生一定數量的“廢棄物”,即廢氣、廢水、廢渣。這些廢棄物中,往往含有對生物有害 的物質。如果不處理而任意排放,就會造成對周圍環境的污染。因此,限制或縮小“三廢”中有害物質的擴散。回收其中的有用成分,就可以化有害為無害,變廢為 寶。

(一)稀土冶金生產中的廢氣

稀土生產中的廢氣:一是含塵氣體,通過以下生產過程產生:採礦、破碎、選礦過程,稀土精礦 球團化過程,稀土精礦的堿焙燒過程,稀土火法冶金過程,稀土中間 產品或成品的乾燥、粉碎、研磨及包裝過程。二是放射性氣體,主要來自於空氣中含鈾、釷的粉塵以及氡及其離子體的氣溶膠。三是含毒氣體,稀土生產中還會產生 含有液體顆粒(霧)和雜質氣體的有毒氣體。產生這一類廢氣的主要工藝有:稀土精礦的酸法焙燒、稀土礦物氯化分解、氯化稀土熔鹽電解、濕法冶煉中的各種化學 操作過程等。其主要毒物有氟化氫、四氟化矽、二氧化硫、氯氣、各種酸,堿溶液霧、有機萃取劑及溶劑的蒸汽等。

(二)稀土冶金生產中的廢水

稀 土生產過程中的廢水主要來源於:選礦廢水、設備和地面沖洗水、廢氣淨化洗滌水、濕法冶煉中的各種廢液、冷卻水、化驗室下水及生活污水等。其有害成分主要 是:懸浮物、酸、堿、氟化物、天然放射性元素(鈾、釷和鐳)、各種無機鹽和部分有機溶劑等。例如濃硫酸焙燒分解混合型稀土精礦冶煉系統中產生的酸性含氟廢 水、堿分解獨居石冶煉系統中產生的鹼性低放射廢水等。

(三)稀土冶金生產中的廢渣

稀土生產過程中的廢渣,主要是選礦後的尾礦、火法冶煉中的熔煉渣、酸堿分解後的不溶渣、濕法冶煉中的各種沉澱渣、除塵系統的積塵及廢水處理後的沉渣。稀土冶煉廠每處理1t稀土精礦所產生各種殘渣約0.5t,有的甚至高達2t-4t。有些渣帶有一定量的放射性。

二、稀土冶金工業生產的“三廢”治理

稀土生產中排出的“三廢”,雖品種多,但並不複雜,一般選用適宜的治理方法,都可達到國家衛生標準。

(一)稀土冶金生產中的廢氣治理

淨化廢氣一般採用冷凝法、吸收法、吸附法、燃燒法和催化法等。目前我國多用吸收法和吸附法兩種,其工藝簡單、過程設備少、效果較好。

(二)稀土冶金生產中的廢水治理

廢水的處理一般可採用混凝法、中和法、中和沉澱法、吸附法、離子交換法和萃取法。目前常用中和法、中和沉澱法及吸附法。這些方法較為簡便、效果好、成本低。

(三)稀土冶金生產中的廢渣的治理

廢渣可分為非放射性廢渣和放射性廢渣。前者可建立渣場(或渣壩)堆放,後者必須建立渣庫存放,要注意二次擴散,防止污染環境。

三、當今治理稀土冶金工業“三廢”需要解決的問題

目前,我國稀土生產中產生的“三廢”已得到了較有效的淨化處理,但總體來看還存在問題,需要從以下幾個方面加以解決。

(一)採用新工藝減少“三廢”的排放量

在 工藝研究和選用工藝技術時,必須考慮稀土“三廢”的排放量,將“三廢”消滅在生產過程中,儘量不排放或少排放,此外要盡力把“三廢”集中在某一工序以 內,以減少“三廢”的排放範圍。這樣,可使安全防護更簡化,也使“三廢”治理費用及投資大為降低,從而提高“三廢”的治理水準。內蒙古工業大學化工學院與 包頭市英傑化工有限責任公司通過多年合作研究,開發利用稀土焙燒尾氣酸制氟化氫銨及粗白炭黑的生產工藝。該工藝能夠有效的利用稀土企業排放的尾氣酸。可見 該工藝不僅能實現減少“三廢”的排放量,並且能實現節能減排。

(二)做好“三廢”的綜合利用.變廢為寶

稀土生產中產生的“三廢”,含有不少有價元素可回收利用。如處理獨居石時,產生了比放射性較高的優溶渣,其中含稀土、釷和鈾等有價物質。目前已有從其中回收生產氯化稀土、硝酸釷和重鈾酸銨等產品的工藝。如含氯廢氣可用燒鹼試劑回收氯,制取次氯酸鈉產品。

(三)提高工業用水的回用率

目 前我國稀土生產中排出的各種廢水近百萬噸,雖能將有害的釷、鈾、氟、HC1和H2SO4等 除去,但還不能直接回用。只有進一步淨化處理後,才可達到工業用水的回用標準。目前稀土工業生產中的迴圈水回用量約占總用水量的20%,遠低於一般國家的 工業生產中廢水回用率80%的要求。其原因是排出的廢水多樣、成分複雜、工藝不成熟等。針對該問題我課題組探討並研究出了全迴圈清潔化生產工藝。該工藝主 要是改進包頭稀土精礦三代酸法高溫焙燒工藝。改變現有焙燒礦處理工藝。焙燒礦以轉型技術為核心,對非稀土化學物質(硫酸銨和硫酸氫銨)等進行全回收,同時 對水進行純化全回收。本項目可以使包頭稀土產業改變有史以來的開放式生產為迴圈式生產。可見該工藝不僅能提高工業用水的回用率,而且能回收工業生產過程中 的非稀土化學物質。

(四)要堅持“三同時”的治理方針

國家要求對“三廢”治理必須執行建設專案中“同時設計、同時施工、同時投產”的“三同時”方針,保證工廠建成投產後“三廢”排放指標達到國家衛生標準。在今後的工業生產發展中,對“三廢”治理將會更加嚴格化和規範化。


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