稀土冶金中“三废”治理方案

包头市是国家钢铁工业基地之一,是世界著名的稀土之乡,其稀土生产的主要原料来自白云鄂博铁矿。随着世界稀土市场的不断扩大,包头市的稀土产业蓬勃发展, 有着从稀土采矿、选矿到稀土冶炼、分离提纯、应用等工艺技术路线和较完整的稀土工业体系,并在不断完善,为繁荣包头经济和世界稀土事业做出了贡献。但在发 展中也存在环境污染问题,尤其是近几年来随着生产规模的扩大,多数企业产品为稀土中、上游产品,且污染防治设施不完善和污染治理技术落后,在生产过程中产 生了大量的“三废”,污染了周围环境和饮用水安全,制约了稀土产业的持续、健康发展。

一、稀土冶金工业生产的“三废”来源

稀土冶金工业生产的“三废”指除了生产出各种形式的稀土产品以外,伴随产生一定数量的“废弃物”,即废气、废水、废渣。这些废弃物中,往往含有对生物有害 的物质。如果不处理而任意排放,就会造成对周围环境的污染。因此,限制或缩小“三废”中有害物质的扩散。回收其中的有用成分,就可以化有害为无害,变废为 宝。

(一)稀土冶金生产中的废气

稀土生产中的废气:一是含尘气体,通过以下生产过程产生:采矿、破碎、选矿过程,稀土精矿球团化过程,稀土精矿的碱焙烧过程,稀土火法冶金过程,稀土中间 产品或成品的干燥、粉碎、研磨及包装过程。二是放射性气体,主要来自于空气中含铀、钍的粉尘以及氡及其离子体的气溶胶。三是含毒气体,稀土生产中还会产生 含有液体颗粒(雾)和杂质气体的有毒气体。产生这一类废气的主要工艺有:稀土精矿的酸法焙烧、稀土矿物氯化分解、氯化稀土熔盐电解、湿法冶炼中的各种化学 操作过程等。其主要毒物有氟化氢、四氟化硅、二氧化硫、氯气、各种酸,碱溶液雾、有机萃取剂及溶剂的蒸汽等。

(二)稀土冶金生产中的废水

稀土生产过程中的废水主要来源于:选矿废水、设备和地面冲洗水、废气净化洗涤水、湿法冶炼中的各种废液、冷却水、化验室下水及生活污水等。其有害成分主要 是:悬浮物、酸、碱、氟化物、天然放射性元素(铀、钍和镭)、各种无机盐和部分有机溶剂等。例如浓硫酸焙烧分解混合型稀土精矿冶炼系统中产生的酸性含氟废 水、碱分解独居石冶炼系统中产生的碱性低放射废水等。

(三)稀土冶金生产中的废渣

稀土生产过程中的废渣,主要是选矿后的尾矿、火法冶炼中的熔炼渣、酸碱分解后的不溶渣、湿法冶炼中的各种沉淀渣、除尘系统的积尘及废水处理后的沉渣。稀土冶炼厂每处理1t稀土精矿所产生各种残渣约0.5t,有的甚至高达2t-4t。有些渣带有一定量的放射性。

二、稀土冶金工业生产的“三废”治理

稀土生产中排出的“三废”,虽品种多,但并不复杂,一般选用适宜的治理方法,都可达到国家卫生标准。

(一)稀土冶金生产中的废气治理

净化废气一般采用冷凝法、吸收法、吸附法、燃烧法和催化法等。目前我国多用吸收法和吸附法两种,其工艺简单、过程设备少、效果较好。

(二)稀土冶金生产中的废水治理

废水的处理一般可采用混凝法、中和法、中和沉淀法、吸附法、离子交换法和萃取法。目前常用中和法、中和沉淀法及吸附法。这些方法较为简便、效果好、成本低。

(三)稀土冶金生产中的废渣的治理

废渣可分为非放射性废渣和放射性废渣。前者可建立渣场(或渣坝)堆放,后者必须建立渣库存放,要注意二次扩散,防止污染环境。

三、当今治理稀土冶金工业“三废”需要解决的问题

目前,我国稀土生产中产生的“三废”已得到了较有效的净化处理,但总体来看还存在问题,需要从以下几个方面加以解决。

(一)采用新工艺减少“三废”的排放量

在工艺研究和选用工艺技术时,必须考虑稀土“三废”的排放量,将“三废”消灭在生产过程中,尽量不排放或少排放,此外要尽力把“三废”集中在某一工序以 内,以减少“三废”的排放范围。这样,可使安全防护更简化,也使“三废”治理费用及投资大为降低,从而提高“三废”的治理水平。内蒙古工业大学化工学院与 包头市英杰化工有限责任公司通过多年合作研究,开发利用稀土焙烧尾气酸制氟化氢铵及粗白炭黑的生产工艺。该工艺能够有效的利用稀土企业排放的尾气酸。可见 该工艺不仅能实现减少“三废”的排放量,并且能实现节能减排。

(二)做好“三废”的综合利用.变废为宝

稀土生产中产生的“三废”,含有不少有价元素可回收利用。如处理独居石时,产生了比放射性较高的优溶渣,其中含稀土、钍和铀等有价物质。目前已有从其中回收生产氯化稀土、硝酸钍和重铀酸铵等产品的工艺。如含氯废气可用烧碱试剂回收氯,制取次氯酸钠产品。

(三)提高工业用水的回用率

目前我国稀土生产中排出的各种废水近百万吨,虽能将有害的钍、铀、氟、HC1和H2SO4等 除去,但还不能直接回用。只有进一步净化处理后,才可达到工业用水的回用标准。目前稀土工业生产中的循环水回用量约占总用水量的20%,远低于一般国家的 工业生产中废水回用率80%的要求。其原因是排出的废水多样、成分复杂、工艺不成熟等。针对该问题我课题组探讨并研究出了全循环清洁化生产工艺。该工艺主 要是改进包头稀土精矿三代酸法高温焙烧工艺。改变现有焙烧矿处理工艺。焙烧矿以转型技术为核心,对非稀土化学物质(硫酸铵和硫酸氢铵)等进行全回收,同时 对水进行纯化全回收。本项目可以使包头稀土产业改变有史以来的开放式生产为循环式生产。可见该工艺不仅能提高工业用水的回用率,而且能回收工业生产过程中 的非稀土化学物质。

(四)要坚持“三同时”的治理方针

国家要求对“三废”治理必须执行建设项目中“同时设计、同时施工、同时投产”的“三同时”方针,保证工厂建成投产后“三废”排放指标达到国家卫生标准。在今后的工业生产发展中,对“三废”治理将会更加严格化和规范化。


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