摘要:鎳冶金渣作為壹種重要的二次資源，含有鐵、鎳、銅等有價金屬。隨著對鎳需求的增加，越來越多的鎳渣被排放。如果不能合理利用，不僅浪費資源，還會汙染環境。本文分析了鎳冶金渣資源化利用的現狀，探討了進壹步資源化利用的方向。
關鍵詞:鎳冶金渣；資源利用；貴重金屬；建築材料
隨著我國對有色金屬需求的不斷增加，有色冶金爐渣的量也在逐年增加。由於這些冶煉廢棄物沒有得到適當的利用，不僅占用了大量的土地資源，而且對環境造成了潛在的威脅，不利於可持續發展。因此，有色冶金爐渣的資源化利用意義重大。中國是世界上鎳資源消耗量最大的國家。每生產1t鎳，約需扒渣6~16t。僅金川集團鎳冶金渣堆存量就高達4000萬噸，每年新增約200萬噸[1-3]。鎳渣因礦石類型和冶煉工藝不同，成分差異很大。以金川鎳閃速渣的相組成為例，主要由氧化鐵、氧化矽、氧化鈣和氧化鎂組成，渣中含有40%左右的鐵元素，還含有壹定數量的鎳、銅、鈷等有色金屬元素。鐵主要以鐵橄欖石的形式存在，橄欖石被無定形玻璃填充，並與鎳和硫的大顆粒機械混合[4]。鎳渣的處理已成為鎳冶煉過程中的壹個重要工序。如何正確有效地回收和再利用這些二次資源，使鎳冶煉過程順利進行，解決爐渣排放、土地占用和環境汙染等問題，已成為鎳冶金發展循環經濟的主要問題。本文綜述了鎳渣的資源化利用現狀。再利用的主要研究包括:提取有價金屬，用作填充材料，制作微晶玻璃，生產建築材料[5-7]。
1.鎳渣資源化利用現狀
1.1有價金屬提取
溫妮[8]等人以焦炭為還原劑，在閃速爐中采用熔融還原法從水淬鎳渣中提取有價鐵，並討論了不同堿度、還原溫度和還原時間對鐵提取率的影響。結果表明，控制爐渣65438±000g，Cao 34.7g，Cao 4.04g，焦炭8.5g，熔化溫度65438±0500℃，還原時間65438±080min，鐵的還原率可達96.32%。王爽[9]等人將鎳渣、氧化鈣和焦粉制成含碳球團，進行深度還原，回收鐵、鎳、銅等有價金屬。結果表明，堿度對有價金屬的回收率有影響。適當提高堿度可以促進金屬相的生長，改變形態結構，有利於後續分離。如果堿度過高，金屬相中會產生雜質。當堿度確定為1.0時，鐵、銅、鎳的回收率分別為965438。鎳渣中的鐵在深度還原後以金屬鐵的形式存在，鎳和銅主要以與鐵的固溶體形式存在。陸雪峰[10]等人利用自制的小型DC電弧爐從鎳渣中回收矽鈣合金，使用焦炭和還原劑，控制鎳渣、生石灰和還原劑的配比，可以得到相應的矽鈣合金。蕭敬波[11]等人從鎳渣中回收鐵、鎳、鎂。實驗過程中，鎳渣粉碎後用酸浸出，在酸浸出液中加入氧化劑和pH控制劑生成鐵沈澱，鐵沈澱分離後與硫酸反應生成硫酸鐵溶液。精煉後，用氧化沈澱法得到高純鐵沈澱。向鐵沈澱溶液中加入硫化物，生成硫化鎳沈澱，分離、洗滌、幹燥，得到鎳精礦；在鎳萃取液中加入添加劑LN除去雜質，精制硫酸鎂溶液與氨水反應制備氫氧化鎂產品。
1.2填充材料的生產
利用鎳渣作為地下充填材料的技術比較成熟，既解決了鎳渣的資源化問題，又降低了水泥生產過程中的充填成本、水泥消耗和環境汙染。目前使用水淬渣作為充填材料的關鍵是激發活性渣，分為機械激發和化學激發。傳統機械激發采用普通機械球磨進行物理細化，高能球磨可以快速細化礦渣，增加比表面積，增加水化反應表面，提高材料的物理化學活性。經過高能球磨後，鎳渣的抗壓強度會顯著提高。化學激發是利用激發劑與礦渣之間的化學反應，生成具有水硬性膠凝性能的物質，以提高礦渣的活性。硫酸鹽和碳酸鹽主要用作活化劑。楊誌強[12]等人用機械活化和化學活化進行了實驗研究。
結果表明，機械活化鎳渣、脫硫石膏、電石渣和水泥熟料的最佳比表面積分別為620、200、200、300 m2/kg。化學活化以脫硫石膏和電石渣為主，硫酸鈉和水泥熟料為輔。前兩者比例相同且各占總量的5%時，鎳渣充填體的強度最高。添加3%硫酸鈉和2%水泥熟料能提高激發效果；添加0.156% PC高效減水劑，膠砂比為1∶4，料漿濃度為79%的充填料漿完全可以滿足礦山對充填體的強度要求，可以替代水泥用於金川礦交接充填開采。高[13]等人利用水淬二次鎳渣制備礦山充填材料，利用脫硫石膏和電石渣生成大量水化產物，充填強度高。結果表明，脫硫膏與電石渣的比例為1∶1，再與少量硫酸鈉和水泥熟料混合制備復合激發劑，具有良好的激發效果。
1.3制造高附加值玻璃
微晶玻璃和泡沫玻璃都是高附加值的玻璃。微晶玻璃具有玻璃和陶瓷的雙重特性，亮度比陶瓷高，韌性比玻璃強。泡沫玻璃具有不燃燒、不變形、熱性能穩定、機械強度高、易加工等優點。王亞麗[14]等人研究了用鎳渣熔融煉鐵廢渣制備微晶玻璃。通過均化→澄清→澆註→晶化→退火→研磨→拋光制備出符合建築裝飾國家標準的微晶玻璃，並確定了最佳原料配比。馮振哲[15]等人以鎳渣和廢玻璃為主要原料，添加碳酸鈉作為發泡劑燒制泡沫玻璃。討論了碳酸鈉加入量、發泡溫度和保溫時間對泡沫玻璃質量的影響。結果表明，當鎳渣和廢玻璃質量分數分別為20%和80%，加入5%~7%的碳酸鈉發泡劑、2%的硼酸穩泡劑和2%的硼砂助溶劑時，870℃時的總孔隙率為85.66438+0h。
1.4建築材料生產
鎳渣的主要成分是二氧化矽、氧化鋁和氧化鐵。利用鎳渣生產矽酸鹽水泥可以部分替代粘土和鐵粉，降低能耗。鎳渣中少量的鎳、銅、鈷等元素對降低熟料的最低液相熔點和粘度，改善其易燒性，促進熟料礦物形成有積極作用。吳洋[16]等人用鎳渣代替鐵粉制備道路矽酸鹽水泥，通過合理配比，制備了以C3S、C2S、C4AF為主要礦物的道路矽酸鹽水泥熟料，其強度、礦物組成、安全等性能均符合國家標準要求；最佳條件為:鎳渣的摻雜量(質量分數)為10%，煆燒溫度為1370℃。王順祥[17]等人討論了鎳渣的不同細度和摻量對矽酸鹽水泥水化特性的影響。結果表明，隨著鎳渣摻量的增加，水泥漿體凝結時間延長，水化放熱反應減少，硬化水泥砂漿抗壓強度和抗折強度提高。相反，隨著鎳渣細度的增加，上述影響可以得到改善，有利於硬化水泥漿體的結構致密化。鎳渣可用作混凝土摻合料和骨料，提高混凝土的強度。而且鎳渣結構致密，金屬含量高，含有大量的橄欖石，使鎳渣具有較高的硬度，從而提高摻鎳渣混凝土的耐磨性。李浩[18]等人研究了鎳渣砂含量對混凝土耐磨性的影響。當鎳渣粉、粉煤灰和鎳渣砂同時摻入混凝土中時，摻量分別為10%、10%和40%時，混凝土的耐磨性最好。丁天庭[19]等人研究了鎳渣含量對混凝土抗壓強度的影響。當鎳渣摻量為20%時，混凝土的抗壓強度最大，當鎳渣摻量為50%時，混凝土的抗壓強度最小。
2.發展趨勢
資源利用率低、資源短缺、產業結構不合理已成為制約我國經濟社會發展的戰略性問題。根據我國礦產資源的現狀，鎳渣中所含的主要金屬是鐵，因此應將鐵作為主要資源提取出來進行資源化利用，不僅可以緩解我國鐵礦資源的壓力，而且有利於可持續發展，增加企業效益。提鐵後的二次渣還可用於制備微晶玻璃、填充材料等建築材料，鎳渣資源得到充分利用。
3.結論
鎳渣作為重要的二次資源，含有鐵、鎳、鈷、銅等有價元素。，而且單純提取有價金屬的經濟性有限，存在二次渣丟棄的問題。簡單處理非金屬資源，造成有價值金屬元素的浪費；因此，用非金屬資源提取有價金屬後處理二次渣，更有利於鎳渣的高效和生態利用。
參考
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