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中图分类号:S609文献标识码: A
一、选矿厂尾矿资源的综合利用有重要的现实意义
1、回收尾矿资源的现实意义
回收尾矿资源可以用高科技技术将尾矿中的金属矿物质提取出来进行加工处理成为金属矿的有价产品,满足人们对能源的需要,还能将尾矿中的非金属物质开采出来进行加工,成为人们生活中的特殊物品,回收尾矿资源对工业和人们的生活都有很重要的现实意义。尾矿中的储能物质虽然质量低下,可选性小,发展起来是很困难,但是现在的高科技的发展让尾矿的储能物质的开发看到了希望。依靠科技的进步,尾矿的开采运用较少的成本,被合理的利用也不是不可能。为尾矿的含能源虽然质量和成色很低,但是绝对数量多。如果迅速发展的高科技能够顺利,经济条件能够允许,将尾矿中的矿物能源物质作为一个大的能源库开采人们生活中缺乏的能源物质会是一个合理可行的办法。
2、尾矿资源的综合利用会加快经济的增长
尾矿中的资源能够给经济的增长带来较快的发展,为矿物能源物质的可利用和企业的经济的发展提供一个大的平台。随着社会的不断发展进步,市场经济中的企业之间的竞争压力越来越大,凭借现有能源已经不足以将商业对手打败,发挥高科技的优势,在无限的尾矿能源库中开采有价值的矿能物质成为经济迅猛增长的一个有力的优势,这样企业的效益不仅能够得到提高,还有效的开发了废弃的尾矿,使尾矿能够更有效的被人利用,利用好尾矿这一无限的能源库,对实现经济的长远发展更有意义,不断发现尾矿的经济价值,实现经济进步和经济可持续发展具有划时代的现实意义。
3、尾矿资源的综合利用给社会谋效益
以社会的角度来看,尾矿对于社会来讲也是一笔不小的财富,尾矿这种复合型能源材料毕竟是经济的一大卖点,也会成为社会进步的奠基石,现今的科学技术虽然不能将尾矿的有价值的物质全部开采出来,技术在不断进步,尾矿的价值就越来越多,就社会长远来看,尾矿将会成为将来维持社会平衡发展的重要资源,尾矿也会成为经济无污染的新能源被社会承认和重视,促进社会的繁荣,矿业是一个民族的企业,矿业能源的充分利用必将带动社会的新一阶段的改革。
二、选矿厂尾矿资源能够被利用的有效途径
1、加大发展高科技的力度。尾矿之所以没有实现它的现实意义有很大一部分原因是技术的限制,大力发展高科技,让尾矿这个潜在的新能源能够较快较多的被我们的企业经济利用,推动社会的发展。
2、国家要实施有效的尾矿能源的保护和开发政策,呼吁更多的企业和人发现尾矿的现实价值,不断增进新的开发对策和开发项目,使尾矿这个储量大,潜力无穷的能源库被我们征服,建立新型能源企业,为尾矿这样的新型能源有一个展现自我的平台,展现它的价值。
3、还要在经济市场中大力宣传尾矿的现实意义,以及尾矿对经济的增长将会起到的作用,利用有效的成本开发出无限的资源,这绝对是一次大规模的资源回收利用的强有力的改革,对市场的进步和长期发展也会起到根本作用。
4、尾矿中具体的有效物质的提取方面:
(1)尚未发现的有效金属的提取上,使用最尖端的技术提炼出尾矿中能够被接受和有经济意义的金属物质,例如一些品味低的铁矿虽然质量低但是绝对量大有效,品味低的具有磁性的废铁物质可以处理做常规的铁精矿。
(2)尾矿中的大量非金属物质的开采,非金属矿物质的开发也是尾矿开发的一大亮点,尾矿中的非金属主要成分是石英,石英可以为建筑的建材提供有效的原料,也可以代替建筑工程中所需要的道渣,水泥,砂石,玻璃及建筑的砌块等等,还有补强材料和高纯硅,这些都是可发现和可利用的能源。
(3)尾矿中的一些非金属物质还是一些较美观的艺术品的原料,可以利用尾矿中的非金属物质实现艺术的价值,非金属物质在尾矿中本来就储量丰富,如果真的能够加工处理成工艺品,绝对是社会的一笔不小的非经济物质文化财富。
三、尾矿利用未来发展趋势简析
随着经济发展对原材料的加速消耗,传统矿产资源将日趋枯竭,其市场供应形势必然越来越紧张,因此,开发利用包括尾矿在内的各种非传统资源势必成为世界各国的不二选择;同时,随着科学技术的发展进步和选冶工艺水平的不断提高,各种尾矿开发利用技术渐趋成熟,因而有着极为广阔的前景。
在未来需要更多的开展尾矿整体利用开发国际合作。通过国家制定项目方案推广实施,使尾矿由废料变成可以利用的资源,提离尾矿综合利照率,逐年下降废弃的尾矿数量,形成以怒矿资源化为核心的环境保护产业,依靠尾矿开发推动尾矿的综合利用,形成良性循环,使矿山成为综合资源基地。更多的为矿上资源有效利用作贡献。
四、对尾矿的处理措施
1、尾矿再选
尾矿中大多含有各种有色、黑色、稀贵、稀土和非金属矿物等,是宝贵的二次矿产资源。20世纪70年代以来,美国、加拿大、德国等国家针对尾矿资源的特点,开展选、冶新工艺和新设备的研究,建立了一批二次选矿厂,从尾矿中再选了大量有用组份。美国明尼苏达州的安尼斯山的二次选矿厂,年处理尾矿100万吨,从中生产出20万吨含铁60%的铁精矿。仅就从铁尾矿中回收铁精矿而言,全国铁尾矿品位平均11%,最高达27%,如以回收品位达61%的铁精矿,产率2%-3%计算,每年从铁尾矿中就可增产三四百万吨铁精矿,相当于投资几十亿元建设的一个大型联合企业。智利楚基卡马塔铜矿山采用大浸出槽硫酸浸出―电解工艺,从堆存多年的尾矿中回收铜,每年从中产出铜5.25万吨,已从尾矿中累计回收了90万吨铜。我国从上个世纪末加大了对尾矿综合利用的研究,如攀枝花钒钛磁铁矿,已积存有近亿吨尾矿,通过科技攻关,从尾矿中回收钒、钛、钴、钪,总价值占矿石总价值的60%以上。
2、用作建材
尾矿的整体利用很大部分是应用于建材工业中,作为建材原料。20世纪60年代,前苏联已开始了尾矿建材的研究和生产。乌克兰克里沃罗格铁矿积存的5亿多吨尾矿,除将尾矿进行适当分级后用作混凝土的粗细骨料外,还用细粒级的尾矿生产硅酸盐建材制品。美国绝大多数尾矿被用作混凝土填料和铺路材料,以及用铁燧石岩尾矿制成轻质砖。日本将铁尾矿与10%的硅藻土混合,烧制成轻质骨料。矿山采空区回填是直接利用尾矿最行之有效的途径之一。胶结充填采矿法目前已属于成熟技术,可以使地下采矿回采率提高20%~50%,并使原来根本无法开采的位于水体下方、重要交通干线下面和居民区下的矿体能够被开采出来。
3、土地复垦
尾矿库复垦是解决尾矿库表面沙化的重要措施。尾矿库复垦不仅防止扬沙,而且美化环境、减少污染,兼具经济、社会和环境效益。在国际上,矿区生态环境恢复治理作为生态建设和环境保护的重要内容倍受重视。美国、加拿大、澳大利亚、德国、巴西和西班牙等国都制定了专门计划,政府和企业投入大量资金进行矿山生态环境恢复治理,矿山土地复垦率已达到50%-70%以上,远远高于我国12%左右的复垦率,不少国家要求新建矿山复垦率100%。
4、无尾矿选矿工艺的研究
这是选矿艺研究的最终方向,世界各国都很注重这方面的研究。现在国内外有些选厂已经做到了无尾矿排放或少量尾矿排放。江苏吴县青山白泥矿,现在采取的是无尾矿生产工艺,所有的矿石都得到了很好的利用,因此选矿厂的尾矿堆积地面积小,且排出的尾砂及时地被运走利用。
五、结束语
做这样的一个探讨研究,就是希望能够有更多的人能够参与到我们尾矿利用的研究中,能够在未来的尾矿利用中发挥尾矿资源更大的效用。也希望未来的矿山资源开发越来越环保,让我们整个国家的矿山资源利用走到一个长远发展的正确道路上来,所以说未来尾矿资源发展利用,要走的路还很长。我们希望这样的探讨能够引起更多人的重视和共鸣。
参考文献:
我国是资源大国,同时资源浪费现象也较为严重。金属镍作为重要的战略资源之一,在各个行业中具有重要的应用价值。尤其是近年来,伴随着电镀以及精密合金等行业技术的发展,对金属镍的纯度质量提出了更高的要求。我国在国外高纯镍化合物制取的工艺基础之上提出了一种新的制取方法。尤其我国含镍废料较多,从中制取不仅有利于保护环境,而且还节约资源,对我国来说具有重要的实际意义。
一、金属镍的物理性质及其化学性质
镍是元素周期表中第四周期第Ⅶ族的元素,其原子序数为28,原子量为58.6934,具有一定的磁性,属于过渡元素。金属镍是一种银白色的金属物质,有着较好的延展性,并且随着金属纯度越高,其机械强度逐渐增大,呈现正比,其具体的物理性质如下表1所示:
镍的化学性质接近于贵金属,金属镍不溶于水,与盐酸能发生反应,盐酸能够缓慢溶解镍。金属镍能够抵抗所有的有机化合物,其重要盐类为氯化镍(NiCL2·6H2O)和硫酸镍(NiSO4·6H2O)。纯镍具有银白色的光泽,与水蒸气在空气中发生作用时,镍的外表上能够形成一层NiO的薄膜,能够阻止进一步的氧化。在500℃的温度以下镍对于氯气没有明显的作用,对于碱溶液以及盐水等有着较好的耐腐蚀性。最后,镍是人体中所必须的微量元素,值得注意的是过多的镍对机体造成严重影响,损伤多器官,甚至致癌。
二、高纯镍化合物制取的工艺方法研究
长期以来,我国对于金属镍的制取大多采用的是传统工艺,传统制取工艺不仅造成二次污染,同时hia影响镍的纯度,最终降低了回收率,据相关数据显示,传统工艺镍的回收率为90%,远远没有达到提取目的。
本次研究所采取的金属镍为某有色金属冶炼厂的含镍肥料,经过水洗除去游离酸后,镍溶液经过分析,其主要的化学成分如表表2所示:
将含镍的废硫酸盐作为原料,经过水洗、溶解以及沉镍等多工序,进而提取高纯镍化合物,其详细的制取工艺流程图如下图1所示:
如上图1所示,将废弃的金属镍原料放入到离心机中,然后适量加入一定量的水对其进行清洗,将表明的硫酸除去。随后将金属镍废料放入道溶解槽中,再次加入适量水对其进行浸泡,在浸泡的过程中进行搅拌,将酸性控制到1.56-2.3之间,其反应时间为100分钟,然后对其进行过滤,取出滤渣对其进行分析,确保镍的纯度,对于剩下的滤渣丢弃。最后进行净化处理。对于净化处理的镍废料分为以下几种情形:
1)回收铬、铝:采用15%的碳酸钙对其进行中和调节,将酸性值控制在5.2左右,温度设定在85摄氏度,浸泡时间为1小时,然后对其进行过滤以及洗涤,集中滤渣进行回收处理,进而提取铬化合物。2)回收铁、钴:将洗涤之后的溶液中加入适量的H2O2,对酸性值进行调节,同样加入15%的碳酸钙,搅拌30分钟后,对其进行加热直至85摄氏度,随后进行过滤,最终收回金属钴。3)回收锌、铜:将上述过滤后的清液中加入12%的Na2S溶液,对其进行中和,连续搅拌30分钟,然后进行洗涤,洗涤后的溶液进行过滤,从废渣中回收锌以及铜,对于没有过滤少量的金属可直接排放。4)回收锰:采用10%的H2SO4进行中和调节,将上述滤液的酸性值控制在4.5左右,加入一定的固体量,加热到80摄氏度,对其进行保温搅拌,连续搅拌一小时,最终生成氧化锰。最后经过过滤得到硫酸镍的溶液。通过上述操作方式,所得到硫酸镍溶液成分如下表3所示:
制取各种镍化合物的方法:1)氧化亚镍(NiO):通过经离子交换水洗涤之后的碳酸镍在煅烧之后的炉中煅烧,在650-750摄氏度的高温下进行分解,经过球磨以及过筛即可得到氧化亚镍(NiO)。2)醋酸镍(Ni(Ac)24·4H2O):将碳酸镍放到70%的醋酸中,对其进行搅拌,将酸性值调整到3,然后浓缩、冷却以及离心进行分离,最终得到醋酸镍(Ni(Ac)24·4H2O),若需要较小颗粒,则可以加入一定的非离子表面活性剂。3)硫酸镍(NiSO4·6H2O):将沉淀后的碳酸镍加入60%的H2SO3中搅拌,将酸性值控制在3左右,反应时间为两小时,在高温下进行加热,然后冷却最终得到硫酸镍(NiSO4·6H2O)。
三、结束语
综上所述,通过此种方法制取的高纯镍化合物的浓度较高,与传统的制取工艺相比,具有镍回收率较高,达到95%以上;不仅节约了资源,而且还保护了环境,具有重要的实践意义。总之,通过本工艺的提取,其经济效益明显得到提高。
参考文献
前言:我国现如今处在高速发展的阶段,每一天都有着翻天覆地的变化,人们的需求也越来越难满足,商家为了牟利想方设法的迎合消费者的喜好,自古鱼和熊掌不可兼得,人类只为了牟取利益,就必将付出一定的代价。电子垃圾资源化以成为近年来亟待解决的问题,彻底实现电子垃圾资源化不仅仅是对资源的再利用,也是保护人类生存空间和环境。
一、电子垃圾资源化的概念
电子垃圾又称电子废弃物,包括各种废旧电脑、通信设备、家用电器以及被淘汰的精密电子仪器仪表等。电子垃圾不同于普通垃圾,它具有双重特性。一方面,电子垃圾具有可能污染环境的特性;另外,电子垃圾可作为再生资源回收利用的资源性。电子垃圾中含有大量的金属、重金属等物质,这些物质经过分理、拆解等工艺手段,可以作为新产品的原材料进行进一步的加工,即将这些元素循环再利用就是电子垃圾资源化,电子垃圾资源化符合我国提出的大力发展循环经济的思想,在人、自然资源和科学技术的大系统内,在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中,把传统的依赖资源消耗的线形增长的经济,转变为依靠生态型资源循环来发展的经济。
二、电子垃圾资源化的意义
(1)对环境的保护。电子垃圾中含有多种有害物质,如果处理不当,会造成大面积、深层次的污染,仅以小小的废旧电池为例,一节电池产生的有害物质能污染 60 万升水等于一个人一生的饮水量,一节烂在地里的一号电池能吞噬一平方米土地,并可造成永久性公害。(2)对资源的节约。电子垃圾中含有铅、镉、锂等700多种物质,其中含有大量的基本金属和一定量的贵重金属。将这些资源合理的利用,不仅可以减少资源的浪费,还可以实现循环经济的理念,同时也减少了这些金属、重金属对环境的污染。
三、电子垃圾资源化存在的问题
(1)集中回收处理难度高。目前,在我国,电子垃圾的回收处理依旧以小商贩为主。这样的局面造成很难对电子垃圾集中处理,就更不用提对电子垃圾资源化的处理了,所以,想要顺利的进行对电子垃圾的资源化处理,实现电子垃圾的集中回收是先决条件。(2)技术水平低,手段不成熟。我国相较于一些发达国家,对电子垃圾资源化的处理起步较晚,因此,在技术上不够成熟,导致一大部分电子垃圾中的资源,并没有得到完全的到回收,进而导致没有充分发挥电子垃圾资源化的作用。(3)正规企业未能得到发展、普及。目前,国内的市场中,很少有正规的电子垃圾处理企业,并且,很少有企业主动对电子垃圾进行回收,一大部分企业不将电子污染物肆意的排放已经算是做的不错的。
四、电子垃圾资源化难以实施
(1)电子垃圾资源化问题没有得到公众的重视。上文也提到了要想实现电子垃圾资源化的处理,首先要实现的是电子垃圾的集中回收处理,而实现其集中回收处理的必须参与者就是社会公众。(2)运营模式未能形成良性的循环。因为目前国内将电子垃圾回收分离的技术尚不成熟,一方面致使处理的成本费用高,形成一种违背初衷的局面;另一方面,因为成本费用高,正规的企业又得不到政府的补助和支持,使得其无法正常的运行,也就难以形成一个良性的循环,最后,导致这样的企业失去了其存在的意义。
五、提高电子垃圾资源化的建议
中图分类号:TD862文献标识码: A
1前言
中国是世界上最大的有色金属消耗国,但有色金属矿产资源却相对紧缺,有色金属矿产资源自给率低成为行业发展的瓶颈[1]。为应对矿产资源短缺的现状,加大对难选有色金属矿资源的技术攻关,实现矿产资源的综合利用,对于缓解我国有色金属行业存在的供需矛盾有重大的经济意义和社会意义。
磁浮选技术是一项集磁选与浮选于一身的选矿技术,它是在浮选中引入磁场,从而改变浮选的环境,对要处理矿物的浮选行为产生一定的影响。应用磁浮选技术可以实现有色金属矿的综合利用,而且磁处理技术具有操作简单、流程少且投资小的特点。所以将磁处理技术与有色金属矿选矿技术相结合以强化选矿效果,提高技术经济指标[2]。
2. 磁浮选技术在有色金属矿中应用的现状
2.1 国外磁浮选研究现状
T・雅尔辛[3]采用Box-wilson试验设计方法对镍矿石的分选试验进行改进,研究了气泡剂,捕收剂的用量和空气流量三个变量对除去镍矿石中的脉石矿物磁铁矿的磁浮选影响,在最佳的条件下含镍1.92%的镍矿石的磁浮选试验中,一段选别获得了精矿品位13.56%,回收率为74.32%的指标,再通过精选和扫选还可以进一步提高精矿品位和回收率,该方法与常规浮选方法进行了对比,结果表明:磁浮选取得了良好的指标。
科瓦舍夫[4]通过磁浮选铜矿石的实验证明对浮选用水加以磁感应强度小于等于3.6T的磁场,铜的回收率提高了1%-6%,并且通过磁化矿浆也可以增加铜的回收率,但是磁化药剂的作用没有表现出一定的规律。
奥德和阿里渡夫[5]研究了磁处理技术对油酸的性质影响,奥德研究结果表明随磁场强度的增加,溶液中油酸钠与萤石、方解石和适应的粘附增加,并且磁化水玻璃和硫酸铝可以增加这些矿物在浮选时调整剂的作用能力,阿里渡夫分别将油酸钠溶液置于静磁场和动磁场中进行磁化处理,研究结果表明:随着磁场强度的增加,水的相对粘度也上升,水化H+增加导致电动现象下降,场强增加到某种程度时,磁场引起溶液升温又增加了电动现象。磁场处理增加了油酸钠的水解程度、离子周围定向分子的数量、药剂的分散度、捕收剂与矿物接触的程度,从而极大地提高了浮选的指标。
2.2 国内磁浮选研究现状
邱廷省等[2]对含金银多金属氧化矿进行了研究,将常规浮选和加磁场浮选进行了对比试验,试验结果发现在金银精矿品位及实验条件基本保持不变的情况下,进的回收率提高了5%,银的回收率提高了2%。
汤丹选矿厂将用磁处理过的水和未经处理的水对氧化铜矿石分别进行浮选对比试验,结果表明小型试验的精矿铜回收率提高了2%-3%。王秋风等[6]为了验证磁场对浮选的影响,研究了磁处理黄药对铅锌矿、闪锌矿、磁黄铁矿的浮选行为的影响。结果表明磁处理黄药显著地强化了矿物的浮选。对于铅锌矿和闪锌矿而言,当黄药用量为1.5×10-5mol/L时,磁化和非磁化差距很大,铅锌矿回收率提高了15%,而闪锌矿的回收率提高了23%,对于磁黄铁矿,当黄药用量为6.24×10-5mol/L时,磁化黄药与非磁化黄药相比,回收率提高20%。这些实验数据有力地验证了磁处理药剂有利于铅锌矿、闪锌矿和磁黄铁矿的上浮。
熊彦权等[7]对经过磁处理的煤泥矿浆进行了研究,结果发现通过磁处理煤的可浮性能和煤浆的过滤性能都得到了大大的提高,使煤与煤矸石、黄铁矿之间的润湿性差异得到增大,这就有利于强化煤泥浮选脱硫降灰的效果,其中煤浆的过滤性能得到提高的主要原因是磁处理能降低物料的表面电位,改变浆体体系中的粒度组成,使固体颗粒总的表面积减少,粒径增大,从而改善了物料的过滤性能。此性能如果反映到脱水设备上,可以提高其脱水效率,在工业上有一定的应用前景。
边炳鑫等[8]研究了磁处理对浮选矿浆性质的影响,得出了如下结论。①磁处理对浮选矿浆含氧量、pH值、表面Zeta电位和润湿性的变化有一定的影响;水和矿物颗粒的性质(磁性)会对浮选矿浆磁化效应产生影响。②磁化处理浮选矿浆提高了煤的可浮性,加大了煤与煤矸石、黄铁矿之间润湿性的差异。③磁化处理能削弱轻柴油对煤矸石和黄铁矿的捕收作用,提高了轻柴油的选择性,有利于强化煤泥浮选脱硫降灰的效果。
邱廷省,付丽珠[9]应用一些常规药剂如碳酸钠、硅酸钠、油酸钠和明矾等,对萤石进行了磁浮选的研究。研究结果表明,采用磁处理工艺可以简化萤石与石英浮选分离结构,强化对石英的抑制作用,提高了石英的浮选和降硅效果。
国内外对磁浮选技术应用在有色金属矿选矿中有着深入的研究,总结磁浮选技术的特点主要是:①能够加快药剂与目的矿物的作用速度,加快选别速度,提高效率;②可以增强矿物表面性质的差异性,加大了矿物的选别效应的差异性,有利于提高目的矿物的品位和回收率;③可以简化流程,减少投资④可以减少或不使用化学药剂,消除了二次污染。
3. 磁浮选技术在有色金属矿选矿中的发展趋势
磁浮选技术作为一种新型的选矿工艺,与多学科技术共同扬长避短,发挥其优势,在降耗,节能,提高产品的市场竞争力等方面磁浮选技术具有广泛的应用前景。加强在该领域的深入研究,将为提高复杂难选有色金属矿物在浮选过程和分离过程的选择性提供新的有效的方法,并将逐步成为矿石分离技术的有效技术。
参考文献:
[1] 矿产自给率偏低 有色金属企业加快购矿步伐[J].国土资源2011(10):26-28.
[2] 邱廷省,崔立凤 方夕辉.磁处理技术在矿物加工中的应用研究进展[J].金属矿山2008(12):1-3.
[3] T・雅尔辛.镍矿石的磁浮选[J].国外金属矿选矿.2001,38(9):14-19.
[4] Corachev,Kiryak. Effect of amagnetic fild on water and aqueous during the flotation of copper-containing ores [J]. Rudodobime.f. 1970,25(2): 12-15.
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[7] 熊彦权,张希梅,故炳双.煤泥磁化浮选机理的研究[J].应用能源技术,2004,88(4)::12 -14.
[8] 边炳鑫,陈清如,韦鲁滨.浮选矿浆的磁化处理效应和机理研究[J].煤炭学报,2004,29(1): 97-100.
收稿日期:20130521
基金项目:上海市教育委员会创新重点项目(编号:12ZZ194);重点学科建设项目(编号:J51803);国家自然科学基金项目(编号:50974087)资助
作者简介:陈立乐(1988—),男,安徽人,上海第二工业大学城市建设与环境工程学院硕士研究生。
通讯作者:王景伟(1963—),男,内蒙古人,教授,硕士生导师,主要从事电子废弃物资源化方面的教学与研究工作。中图分类号:TK09 文献标识码:A
文章编号:16749944(2013)07017304
1 引言
近年来,随着电子科技和信息技术的迅猛发展,手机更新换代速率不断加快,进而导致了大量废弃手机的产生。据相关统计数据显示,目前全球每年废弃的手机约有4亿部,其中,中国有近1亿部。联合国环境规划署近期的《化电子垃圾为资源》报告预测,到2020年,中国废弃手机数量将比2007年增长7倍。另外,我国同时也是一个手机生产大国,根据2002~2009年《中国电子信息产业统计年鉴》的相关统计,从2002~2009年,我国手机产业生产规模不断扩大,2008年受经济危机影响增长较慢,其他年份生产均呈快速增长势头,2009年手机产量是2002年产量的5倍多。2009年,我国手机产量超过6亿部,2010年,我国手机产量达到10亿部。因此,废旧手机的回收处理,已成为我国当前亟待解决的一项重大难题。
2 废旧手机的危害性和资源性
废旧手机主要由塑料外壳、锂电池、线路板、显示器等几大部分组成。这些部件中含有铅、铬、汞等有毒有害物质,随意抛弃将会严重污染土壤和地下水,对人类的身体健康构成巨大的威胁;废旧线路板中还有含多溴联苯、多溴联苯醚等含溴阻燃剂,具有致癌、致畸、致突变的危害。同时,废旧手机中还含有大量的有价金属,特别是贵金属。一项研究表明,从1t废弃手机中能提取150g黄金、100kg铜以及3kg银。依照我国目前每年废弃1亿部手机估算,这些废旧手机总重达1万t,若回收处理能提取 1500 kg黄金、100万kg铜、3 万kg银。因此,无论是从经济效益,资源综合利用,还是环境保护方面,废旧手机的高效回收和利用,都有十分重要的意义。
3 废旧手机主要部件的回收利用
3.1 废旧手机塑料外壳的回收
手机外壳制造时一般会在内侧标明其材质。手机外壳材料大多采用热塑性工程塑料,如聚碳酸酯(PC)、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯合成树脂(ABS)、PC/ABS合金、聚甲醛及聚氨酯。工程塑料具有很高的回收利用价值,对废旧塑料进行回收,并加以循环利用,对于提高资源利用率,解决废旧手机废弃物的生态环境问题具有重要意义。
废旧手机外壳塑料的回收,一般通过物理化加以回收。将回收的手机拆除外壳,统一运送到专门生产塑料的企业,对手机塑料外壳进行破碎,然后,进行造粒,作为其他家用或工业电器、通讯等设备的原材料。物理方法具有工艺简单、处理效率高、污染少、成本低等优点。
对于手机中不能重复利用的塑料还可以用作燃料,用于发电、冶炼等使用,这样既可以节约能源,又可以减少温室气体的排放。
3.2 废旧手机线路板的回收
手机线路板中金属的含量很高,尤其是贵金属,具有较高的回收价值。Luciana Harue Yamane 等对手机线路板和电脑线路板中的金属成分分别进行了分析,分析结果:手机线路板中的金属含量为63%,电脑线路板中的金属含量为45%,其中手机线路板中铜的含量为34.5%,电脑线路板中铜的含量为20%。
对于废旧手机线路板的回收,主要是回收其中的有价金属,特别是金、银、铜、钯等贵重金属。目前主要通过物理、化学及生物的方法加以分离回收。
3.2.1 物理处理法
从工艺方法来说线路板的物理法处理可分成两大类:干法和湿法。干法指的是根据物料间的电、磁、形状、密度等特性差异,利用单个或组合设备加以有效处理的技术方法,其间没有液相的存在,这也是研究较多应用较广泛的技术方法。湿法多是利用物料的密度差异性质结合液相的动力及运动特性进行有效的成分分离。
干法回收主要通过各种机械的方法,或者几种方法相结合的方式,首先对线路板进行破碎,然后根据金属和非金属磁性、密度、比重、导电性等的不同,对其中的金属和非金属加以分离。处理方法主要包括破碎、磁选、静电分选、涡电流分选等工艺流程,还有重选、空气摇床等方法,一般采用其中的两三种方法相结合的方式进行分选。
马国军等采用磁选和重选回收废旧电路板中的金属。结果表明,采用干法磁选工艺,可回收的铁磁性物质约占废旧电路板质量分数的8.23 %,重液分选可使金属与非金属有效分离,采用磁选和重选联合工艺可使Fe、Cu、Pb、Zn、Ni和Sn的回收率分别达到约100%、80%、65%、75%、88%和56%。
北京航空航天大学的沈志刚在其专利中利用空气分离筒设备进行了废弃电路板物理法资源化研究,该工艺回收的金属材料纯度为 95%,回收率达到 95%,具体工艺流程见图1。
图1 废弃线路板物理法空气分离工艺流程
湿法回收是利用水等作为分选介质,根据金属和非金属密度或比重的不同加以分离,例如浮选法、水力摇床、螺旋溜槽等。
谭之海采用“湿法破碎——浮选”工艺流程来回收废弃线路板中金属成分,结合传统矿物浮选的4个常用浮选动力学模型,研究了废弃线路板自然疏水性浮选和药剂浮选的浮选动力学模型,并通过试验验证了5个不同条件下建立得动力学模型,为废弃线路板浮选工艺参数的优化、浮选流程的简化奠定了理论基础。
综上所述,物理法资源化处理线路板的方法很多,不同种类的线路板和不同的工艺流程,往往会取得不同的分离回收效果。废旧手机线路板相对电脑等其他线路板,具有金属含量高,板体薄等特点,因此,对于废旧手机线路板的回收,相关的物理回收工艺,还需要进一步的研究和优化,才能取得较好的分离效果。
3.2.2 化学处理法
化学处理法主要是利用湿法冶金的方法,对线路板中的贵贱金属加以分离回收。湿法冶金技术回收贵金属的基本原理是利用废料中的绝大多数金属能在硝酸、王水等强氧化性介质中溶解而进入液相的特性,使绝大部分贵金属和其他金属进入液相而与其他物料分离,然后从液相中分别回收金等贵金属和其他贱金属。目前已经得到应用的将电子废弃物中的金转入溶液的工艺有硝酸王水湿法工艺、双氧水硫酸湿法工艺、鼓氧氰化湿法工艺等几种。
曹人平等应用煅烧浸出法研究了废旧手机中 Au、Pd、Ag 的回收技术及工艺,其回收率都>95%,回收得到的产物经精制,其纯度>99.9%。其具体工艺流程如下图(图2)。
图2 废旧手机中Au、Ag、Pd的回收工艺流程
李晶莹[11]等采用硫脲作为浸出试剂,用Fe3+离子作为氧化剂,对废旧手机线路板中的金、银的浸出回收进行了研究。研究结果表明,酸性条件下,样品破碎到100目以下,控制硫脲浓度24g/L,Fe3+离子浓度06%,室温下反应2h,金和银的浸出率分别达到90%和50%。
Vinh Hung Ha 等采用Cu2+-硫代硫酸盐-氨体系对废弃手机线路板中的金的浸出进行了研究,结果表明,当硫代硫酸盐浓度0.12mol/L,Cu2+20mmol/L,氨浓度0.2mol/L,2h后,金的浸出率高达98%,取得较好的试验成果。
3.2.3 生物法处理技术
生物处理技术,就是利用某些微生物的吸附、氧化和代谢作用,来提取废旧电子产品中金属的一种手段。生物提取技术具有工艺简单、成本低、操作简单等优点,但是生物浸出周期长,浸出率较低,目前还处于实验室研究阶段,生物法是具有发展前景的新技术之一。
3.3 液晶显示屏的回收
液晶显示屏中主要成分为金属铟和玻璃。铟是各类平面液晶显示器生产中至关重要的成分。世界市场上平面显示器的快速增长成为全世界铟的生产的最主要的最终用户,包括平面电视、台式计算机显示器、可上网的笔记本电脑、手机等主要的平面显示器的快速发展和应用,使得国际市场对铟的需求急剧增长,而且目前还没有新的替代材料研究出来。液晶显示屏中铟的含量大约在20×10-6~200×10-6,具有一定的回收利用价值。玻璃可作为一般的废物回收利用。
3.4 废旧手机锂电池的回收与利用
现行的大多数手机电池为锂离子电池,锂、钴是锂离子电池的最重要成分,其中钴在自然界含量稀少,价格昂贵,如果得到回收,将会获得较大的经济效益。
对于废旧锂电池的回收利用,国内在这方面的研究相对国外较少。中南大学钟海云等采用碱浸——酸溶——净化——沉钴工艺流程,从锂离子二次电池正极废料——铝钴膜中回收铝、钴。本工艺钴的直收率达到95.75%,铝达到94.84%。
韩国矿产资源科学研究院回收研究所研究开发了从失效锂离子电池中再生钴酸锂的湿法冶金方法——非晶型柠檬酸盐沉淀法。工艺流程为:失效锂离子电池——热预处理(电池解离、硬化塑料)——一次破碎——一次筛分——二次热处理——二次筛分——高温焙烧——硝酸介质还原浸出(H2O2作还原剂)——净化除杂——柠檬酸沉淀——高温焙烧——钴酸锂。日本索尼公司和住友金属矿山公司合作开发了从失效锂离子电池中回收钴等元素的技术。其工艺为先将电池焚烧,以除去有机物,再筛选去铁和铜,将残余的粉末溶于热的酸溶液中,用有机溶剂提取钴。
4 废旧手机回收利用现状和建议
我国是一个人口众多、手机使用量较大的国家,废旧手机的回收利用,需要一个完善系统,从政府、生产者、经销商、运营商到个人的积极参与和配合,才能实现废旧手机综合利用。废旧手机的回收利用体系的建立,是一个逐渐完善的过程。目前,欧、美、日等发达国家及地区,在废旧手机的回收和利用方面,已经有了一个相对完备的法律体系及回收处理系统,因此,我们国家在这方面,可以结合我国国情,予以借鉴。
4.1 完善法律法规,合理回收利用
专门法律法规的制定,是废旧手机得以高效回收利用的前提和保证。2003年1月我国实施了《清洁生产促进法》,2005年4月实施了《固体废弃物污染环境防治法》,2007年3月实施《电子信息产品污染控制管理办法》,2011年1月1日起,正式实施《废弃电子产品回收处理管理条例》,并颁布了《废弃电器电子产品处理目录》,对废旧电视、冰箱、洗衣机、空调、电脑等废旧家用电器的回收处理做出了相关规定,但是,对于废旧手机的回收处理,依然还没有做出相关规定。因此,国家需要尽快完善相关法律法规,将废旧手机的回收利用纳入其中,才能保证废旧手机的合理回收与利用。
4.2 设立专门的回收机构,规范回收市场
目前,我国废旧手机的回收,主要依靠小商贩走街串巷进行回收,或者卖给手机维修点,然后,通过相关商家进行翻新,重新回到市场,欺骗消费者。对于不能使用的,进行简单的拆除,只回收利用其中一些有用的零部件。这种不规范的回收方式,不仅回收效率低,而且对环境的污染破坏大,对正规回收系统的建立,也产生一定的阻碍作用。针对我国当前废旧手机的回收利用情况,结合我国国情,借鉴国外的回收体系,在全国设立专门的回收网络,进行有偿回收,比如利用销售商和运营商进行回收,同时,坚决取缔非法渠道进行回收。
4.3 建立规划化、产业化的处理企业
废旧手机的拆解、处理工作,需要先进的处理技术、工艺、专门的技术人员,进行高效的无害化的拆解,才能避免对环境的二次污染和破坏。因此,废旧手机的回收、处理,要兼顾环境效益与经济效益,走规范化、产业化的道路,既可以高效的回收利用,又不会造成环境的破坏,同时可以带动经济增长,促进就业。因此,要坚决取缔、严格查办一些沿海地区非法的手工拆解作坊,政府可以出资成立专门的处理企业,或者鼓励一些有实力、有技术、有资质的企业进行废旧手机的拆解处理。对于相关的企业,政府给予一定的照顾,如减免税收、财政补贴等。
2013年7月 绿 色 科 技 第7期4.4 大力宣传,提高公民环保意识
相对于发达国家,我国区域经济发展不平衡,公民的环保意识较薄弱,需要政府和相关企业机构宣传、教育和引导,增强公民的环保意识,倡导绿色消费,提高公民环保的积极性。同时,政府和相关机构定期开展一些废旧手机的回收活动,比如,以旧换新、废旧手机换话费、废旧手机换取日用品、换取积分等,从而增加民众主动交回废旧手机的主动性。
5 结语
我国是一个手机使用大国,也是一个手机生产大国,每年废弃的手机将达到上亿部。然而,目前国内关于废旧手机回收利用方面的研究较少,对于废旧手机的回收利用,还没有形成相对完善的体系。如何有效的回收利用这些废旧手机,是当前我国急需解决的一项重大难题。无论是法律法规的健全、回收系统的完善、专门处理企业的建立,还是工艺技术的研发,都将是今后研究的重点。
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中图分类号:TU993文献标识码: A
一、铁尾矿的有效利用
1、铁尾矿再选和有价元素的综合回收
自20世纪80年代末到90年代以来,我国一些矿山企业从提高经济效益考虑,陆续建成了一些铁尾矿回收选厂,取得了明显的经济效益。其中有:
(1)弱磁―强磁―浮选工艺使包头钢铁厂成功地实现了铁、稀土等的综合回收,是包头中贫氧化矿选矿技术上的重大突破。攀枝花钒钛磁铁矿回收钛铁矿的成就较好地改善了钛铁矿选回收率低的问题。
(2)采用浮选―磁选、磁选―浮选、磁选―重选―浮选等工艺可从矽卡岩铁矿回收共生的铜、硫、钴
(3)从高、中温热液交代型宁芜式铁矿综合回收硫、磷。如上海梅山(集团)有限公司采用磁选―重选―浮选流程成功地提高了硫精矿中的硫品位。
2、用于生产墙体材料
我国许多矿山都把研制生产墙体材料作为尾矿利用的主要方面。梅山铁矿利用细粒尾矿(-0.074mm占76.12%)再选,获得铁精矿(TFe52%)和中矿(TFe34%)后,排出的最终尾矿用于烧制尾矿砖,尾矿砖呈铁红色,无开裂变形等现象,其抗压强度达到5 188~6 187MPa;同时利用尾矿和粘土混合制成的砖,抗压强度达6 187~7 185MPa,均超过了普通粘土砖的指标。利用鞍山地区的铁尾矿进行了三免尾矿砖的研究,并对制备尾矿砖的反应机理、免烧免蒸免压的生产方法等进行了试验研究,在生产中实现了免烧免蒸免压。
3、用于生产水泥
尾矿用于制作水泥的两种方法:利用尾矿中含铁量高的特点,以尾矿代替通常水泥配方中使用的铁粉,在这种情况下,尾矿在水泥原料配方中的用量
4、用于制备装饰材料
最近几年才开始用铁矿尾矿研制生产建筑玻璃和建筑陶瓷。尾矿中若硅、钾、钠含量高,可将其用作生产玻璃的主要原料。中国地质科学院尾矿利用中试基地利用首钢某铁矿的尾砂烧制出了优美的黑棕色工业陶瓷和日用陶瓷,其成品符合部颁标准。尾矿还可于研制生产各种彩釉墙地砖和饰面砖。例如,利用歪头山铁尾矿成功地生产了彩色地面砖和承重砌块。张锦瑞等利用铁矿采选过程中产生的尾矿及粗粒砂石生产尾矿砖。
二、含钒、钛固体废弃物的有效利用
1、利用含钛高炉渣合成(Ca,Mg)α′-Sialon-AlN-TiN复合材料
某大学以攀钢含钛高炉渣作为主要原料,采用碳热还原氮化法合成出(Ca,Mg)α′-
Sialon-AlN-TiN复合材料,可作为新一代的耐火材料和高温结构陶瓷材料。同时,由于TiN具有良好的导电性,该材料又可能成为一种新的功能材料。研究了合成(Ca,Mg)α′-Sialon-AlN-TiN粉末的最佳工艺参数为:反应温度1 480℃ ,保温10h,碳量为理论值的1.5倍,氮气流量400ml/min。在此工艺条件下,产物中(Ca,Mg)α′-Sialon的相对含量最高可达70%左右。合成温度对(Ca,Mg)α′-Sialon-AlN-TiN粉的合成有显著影响,随着合成温度升高,产物中α′-Sialon相含量增大;恒温时间对产物相组成的影响不十分显著,但较长的恒温时间可使还原氮化反应进行得更充分,随着合成温度的升高和恒温时间的延长,试样质量损失增大。
2、利用含钛高炉渣制备光催化材料
某大学制备了含钛高炉渣光催化剂,负载于玻璃表面,通过对水溶液中染料亚甲基蓝的降解试验,研究了含钛高炉渣的光催化效果,评价了含钛高炉渣光催化剂与热处理温度、溶液的pH值、不同光源、空气流量的影响关系。结果表明,所制备的含钛高炉渣催化剂具有光催化性,经600℃处理的催化剂的光催化性最好,适当的pH值与空气通入量、提高紫外光强度及缩短光源的波长均有助于染料的降解。
3、 回收含钛高炉渣中的钛
利用含钛高炉渣制取TiCl4,如攀钢钢铁研究院将含钛高炉渣中的TiO2还原碳化,然后使碳化钛低温氯化,得到TiCl4。将粗TiCl4除钒精制,再以精制的TiCl4为原料,制取高纯的TiO2。攀钢与中南工业大学合作,试验研究了回收含钛高炉渣中TiO2和Sc2O3的技术。将含钛高炉渣酸解、浸出,得到锐钛型TiO2,同时回收渣中的
Sc2O3。采用直流电炉,应用硅热法,以含钛高炉渣为原料,将含钛高炉渣中的TiO2在直流电炉内还原,制取硅钛合金。
4、利用含钛高炉渣制备建筑材料
可以用磨细高钛矿渣配制混凝土,生产混凝土空心砌块,制备实心砖。
5、回收钒元素
对某地低品位钒钛磁铁矿石采用优先浮选―磁选―重选联合工艺,在回收主元素Fe、Ti的同时,还综合回收了V、Co、S、P伴生组分,可获得含V2O50.76%、Fe66.75%、S0.019%、P0.008%的优质铁精矿。该工艺使矿石中对主产品铁、钛精矿有害的成分S、P及有用成分V、Co最大限度地转化为有价可销售的副产品,增加了主产品的附加值,提高了综合工艺技术指标及综合经济效益。
三、锰矿生产固体废弃物的有效利用
1、从锰矿尾矿中回收锰元素对尾矿开展回收锰的试验研究工作对节约资源、保护环境和老矿山挖潜都很有意义。采用焙烧还原浸取法和两矿加酸法分别对连城锰矿的综合尾矿进行提锰试验,结果表明,焙烧还原法流程和两矿加酸法新流程,都能获得较高的锰回收率。进一步将浸出的锰除杂、净化、结晶、制成硫酸锰,其质量达到GB1622-86标准的要求。这给连城锰矿挖掘资源潜力和同类矿山的资源综合利用提供了有益的参考。
2、去除水中Cu2+的试验研究
目前,利用吸附法处理重金属废水是十分有效的方法,工业上常用的吸附剂有活性炭、树脂吸附剂,但是成本高不易推广,开发便宜高效的吸附剂是吸附法的发展方向。与现有的其它吸附剂相比,尾矿具有粒度细、数量大、成本低的特点,用锰矿尾矿处理重金属废水可以起到变废为宝的作用。]研究发现锰矿尾矿样品对Cu2+有良好的吸附能力,吸附规律符合Langmuir等温吸附方程式和Freundlich等温吸附方程,吸附过程具有较快的动力学速度。pH值大于4时对Cu2+的吸附能力较强,且吸附能力随pH值增大而增大。
3、生产彩色墙砖
咖啡色墙砖主要原料为黏土,用锰矿浮选尾渣作为着色剂。由于加入的锰矿石浮选尾矿中有
50%的成分参与了烧成过程中的各种化学反应,尾砂中10%的结晶石英在反应中起了结晶键合作用,由此提高了砖的强度,使这种砖具有优良的物理力学性能。
4、烧制硅酸盐水泥熟料
在立窑水泥生产中,金属尾矿和工业废渣单掺或复掺配料生产硅酸盐水泥熟料已经得到广泛应用,但是用硅锰渣配料生产水泥熟料还很少。某厂利用硅锰渣和锡渣双掺配料,采用高熔剂、高铝配方,生产出了早期强度高的熟料。另外,使用锰铁尾矿与高灰分的石煤,通过合理配料,加强操作,也能稳定生产出优质的熟料。
结语:
大量黑色金属矿尾矿已成为制约资源可持续发展、危及周边生态环境的重要因素,在矿石日趋贫化、资源日渐枯竭、环境意识日益增强的今天,必须依赖于二次资源的开发利用,黑色金属矿尾矿综合利用已成为资源可持续发展的必然选择。
参考文献:
[1]林洪民.铁矿山尾矿的综合利用[J].矿产保护与利用,1992,(4):49-52.
逆向物流的物资中,一部分可回收并再生利用,称为再生资源,形成回收物流。处理程序是将逆向物流的物资中有再利用价值的部分加以分拣、加工、分解^使其成为有用的物质重新进入生产和消费领域。另一部分物资在循环利用过程中,基本或完全丧失了使用价值形成无法再利用的最终排泄物,即废物。废弃物经过处理后,返回自然界,形成废弃物流。处理程序是从环境保护的目的出发将丧失再利用价值的排放物或焚烧,或送到指定地点堆放掩埋,对含有放射性物质或有毒物质等一类特殊的工业废物,还要采取特殊的处理方法1^如图2所示:回收物流与废弃物流都属于逆向物流。逆向物流虽不能直接给企业带来效益,但其对环境保护和资源可持续利用来说,意义却十分重大,也非常有发展潜力。西尔斯物流执行副总裁曾说:“逆向物流也许是企业成本可以降低的最后的未开垦地了。”美国逆向物流委员会1999年对各公司所做的专项调查表明,当年的逆向物流成本超过350亿美元[1]。此后,全球领先的知名企业如GE、IBM、3M等在这个特殊领域实施了一系列计划控制措施和信息化系统,已经对改善逆向物流产生了积极影响。这些知名企业自身同时也获得了资源的充分利用、产品成本的下降、客户满意度的提高等多方面的综合经济效益和社会效益。
一方面,逆向物流处理得好,可以增加资源的利用,降低能源的消耗,降低经济成本,有效减少环境污染,提高经济效益。例如,目前全世界生产的金属产品中,约45%的钢、40%的铜、50%的铅等,都是由回收的废金属经加工冶炼后而获得的[2]。废金属回收利用的价值和效果,可以通过表1的几组数据充分说明:
另一方面,逆向物流如果处理不当,则会造成许多公害。例如:把有毒物质弃入江河,对饮用水的人的健康有害;将废电池随意丢弃,对土壤损害性极大;一枚纽扣电池可以污染600吨水,相当于一个正常人一生的饮水量;一些有毒有害的废弃物已经对土壤、地下水、大气等造成现实或潜在的严重污染。
据有关部门的调查显示,我国可回收利用却没有利用的再生资源价值高达300多亿元,每年大约有500万吨废钢铁、20多万吨废有色金属、1400万吨废纸及大量的废塑料、废玻璃、废电池没有回收利用。
对逆向物流的重视已是迫在眉睫。随着可持续发展战略的提出和“循环经济”效应的逐步显现,要求21世纪的企业必须从系统构筑的角度,建立废弃物的回收再利用系统(见表2)。即不仅仅要考虑自身的物流效率,还必须与供应链上的其他关联者协同起来,从整个供应链的视野来组织物流,最终在整个经济社会建立起包括生产商、批发商、零售商和消费者在内的循环物流系统。
二组织逆向物流的难点
在我国,由于一些历史因素的影响和现实政策的不完善,使逆向物流营运难以开展,尤其是其中的废弃物流。具体难点和问题表现在以下几个方面:
1. 国民珍惜资源和环境保护的意识相对落后由于历史和经济的原因,相对于发达国家来说,我国的许多企业对逆向物流、绿色物流的认识还不充分,居民珍惜资源和环境保护的意识偏弱,加之又是人口大国,消费量偏大,产生的废弃物问题就显得更为突出。目前,国内许多城市仅仅回收经济利益较大的废金属、废纸张,而对废玻璃、废电池、废塑料等不感兴趣,居民只好将其扔入垃圾中,使垃圾总量增加,垃圾处理工作难度增加。甚至在一些发达城市和地区,旧家具和旧家电也被作为垃圾抛弃。这些完全可以在旧货市场予以调剂而变废为宝。我国的垃圾堆放量已高达60多亿吨,垃圾堆放占用土地5亿平方米,并且城市垃圾以8%的速度增长,年产生量在1.6亿吨以上(见表3)。一方面是人均资源的极度短缺,另一方面是有限资源的大肆浪费,导致我国环境与发展长期存在矛盾。发达国家正在形成“资源一产品一再生资源”的良性循环,而我国对循环经济的认识尚处于初始阶段。
2. 再生资源回收利用的激励机制和政策不得力
建国以来,我国再生资源的回收体制主要有三大部分:一是物资部门管理的物资再生利用公司。二是供销社系统的废旧物资回收公司。这两部分是在计划经济时期形成的体系,属于再生资源回收的主要渠道,是按行业、行政区划建立的回收企业,普遍存在“散、小、差”的情况,多数属于小型流通企业。模越来越大。
再生资源的回收利用本是一件利国利民的好事,但由于我国一些政策和制度存在不合理的成分(如对再生资源行业的税制、回收与使用联系渠道的削弱等)使再生资源行业成为微利或者无利的行业,一些企业存在做得越多,亏损越多的现象。据调查,我国国有、集体的再生资源利用回收企业80%处于亏损局面。只有少数企业勉强自负盈亏或略有盈余,多数企业处于维持状态,没有积极性。
3. 废家电、废电脑、废旧轮胎尤其是废电池的回收利用更是难中之难
目前我国每年产生废旧轮胎5000多万个,随着轿车进入家庭和汽车拥有量的增加,这个数字还将迅速刷新。另外,20世纪80年代及90年代初投入使用的家用电器,现在已到了报废期,对这些废家电的回收处理是亟待解决的问题。特别是旧冰箱,因为其中的制冷剂严重污染环境。目前在我国,废旧家电出手可以收一点钱而国外回收旧电器是要给市政府交钱的。以德国为例,回收旧电器要给市政公司交钱。回收一台旧冰箱要交上百马克(合人民币约300多元)回收旧电视、收音机也要交一些钱不过数量少一些。如果现阶段在我国推行国外那种“回收旧电器不得钱反而交钱”的政策,显然存在很大障碍。
4. 回收网点设置不尽合理
尽管这些年我国从事废旧物品回收的个体户逐渐增多,但仍存在回收物资品种单一、回收环节多、回收网点偏少、回收渠道不畅、管理混乱和设施之间不能配套等弊端。由于各行业都插手经营,单纯为利所驱,难以形成社会化、市场化、规模化的经营机制。
三.基于逆向物流的恢复链构建
逆向物流是实现经济可持续发展的必然选择,对社会、经济的不断发展和人类生活质量的提高具有重要意义。
要提高逆向物流管理效率,有必要构建一条恢复链。恢复链流程是逆向物流控制的主线。终点有两种可能:
在整条恢复链上,生产企业、销售企业、再生资源回收企业和消费者都是循环物流系统的参与者。但是,现阶段这条恢复链缺乏动力、运作不畅,主要是因为链上的参与主体利益不能共享,收益也不确定。只有通过制度安排,才能达到所谓的帕累托最优。
因此,首先必须从政府政策的角度,对现有物流体制进行管理,设计一系列的规则,界定人们选择的空间,规范人们之间的相互关系,从而减少环境中的不确定性和交易费用,增进合作,促进社会经济的发展。具体对策有:
1. 严格实施已有的法律、法规,健全再生资源行业经营法规
《环境保护法》、《固体废物污染环境防治法》等法律早已出台,但部分执法部门不能有力地贯彻实施。一些生产和流通企业对环境排放废弃物而无需承担再生资源的责任。因此,可尝试出台新的经济指标(如绿色GDP)、出台环境税、采取排放权的交易以及“押金一退回”规制等政府举措和市场行为,强化循环经济意识,促进逆向物流的应用和发展。
同时,进一步制定和完善其他相关法律、法规,依法管理再生资源回收行业的经营活动,明确各个环节的法律责任。目前,我国还没有一套完整的《再生资源法》,再生资源回收与利用的责任不明确。回收与利用没有形成统一标准,造成行业管理混乱。另外,应进一步提倡废旧物资在其产地即实施分类回收的做法,保证其最大的回收率。
2. 加强宣传教育,提高全体市民的资源和环境意识
再生资源回收利用需要全社会的共同努力和支持。应大力宣传“循环经济是可持续发展的必然战略”的观念,提高全社会节约资源、保护环境的意识,使全社会都来理解、支持和自觉参与再生资源回收利用事业。尤其是动员大、中、小学生参加再生资源回收利用的义务劳动,并纳入到学生素质考评中,以此推及到社会。
3. 加快有关逆向物流技术研发,鼓励官、产、学、研合作联手攻关
逆向物流技术的研发对恢复链的有效营运有重要推动作用。尤其是废家电、废旧轮胎、废电池回收利用的处理技术。这些技术不妨借鉴国外的做法。以废旧冰箱为例,德国有专门的处理工厂。在那儿,先由工人手工操作,将冰箱中残存的制冷剂放出,以程序,用机器将其压扁、捶碎,再将不同的成分筛选出。比如,先根据导电性将金属和非金属分开,再根据磁性和密度筛选出钢、铁、铜、铝等不同金属。几条分选流水线过去,出来就是成分比较单一的各种水片。回收的金属冶炼后又是好材料。而合成橡胶粉碎后可以和浙青搀在一起,成为铺路材料。我国城市路面80%是浙青混凝土路面,而乡村的泥土路面也可以选用浙青作为铺路材料。
废电池的收集可以鼓励生产企业参与进来。比如,福建南孚电池就自己建立了处理站,既树立了企业形象,又降低了生产成本。
NOKIA手机2002年6月18日正式诺基亚在中国时‘绿色回收大行动”。利用诺基亚授权维修中心网络部署回收箱,减少回收点占地的租金及人工成本利用公司已有的运输途径和贮存条件收集废弃物,建立废弃手机及配件回收系统。到2002年底,在我国98个城市中设置了160个回收箱,收集到半吨以上的废弃手机配件和电池。
4. 尽快出台再生资源回收利用的激励机制和政策措施
我国可以通过学习、借鉴发达国家的一些成功经验和做法,结合我国国情,研究建立适合我国现阶段经济发展水平,能够促进再生资源回收利用的激励机制。研究建立适应市场经济体制要求,促进再生资源行业自我积累、自我发展的有关措施。
例如,德国是个汽车大国一平均两个人一台车。2002年3月,德国政府批准了一项《旧汽车法》的修正案,规定汽车生产厂商与进口商有义务回收报废车辆。对于消费环节废弃物的回收由市政公司统一负责。每年年底,市政公司会发给各户主一份《垃圾回收日程表》,把下一年每天收什么垃圾安排得清清楚楚,比如,每周一、三收生活垃圾,周二、四回收绿色垃圾(枯枝落叶),周五回收废纸等。然后每年有几个特定的日子回收难处理的垃圾,旧家具、旧电器回收的日子都在日程表安排得清清楚楚。而且各区的居民收到的日程表是不同的,各区的日子交错开,可以保持满负荷运转。
这种“循环经济”的效益表现在:一是德国市政公司盈利的多,亏本的少。当然也有国家对废旧品循环处理的税收优惠和补贴因素。二是回收的铁、铜、铝等金属,最少的也占德国金属生产的5%以上。三是看来最没用的废旧橡胶渣,已经成为目前铺设和维护高速公路的主要原料,用橡胶渣浙青铺的高速公路摩擦力大且有适度弹性,车感和安全性都好于水泥路面。
5. 抓好示范试点
引导和扶持有条件的中心城市建立再生资源回收网络和集散市场,推动再生资源回收利用企业逐步向集约化、规模化、产业化方向发展,提高技术和管理水平。目前,我国已初步建立了比较完整的回收物流网络,但需要一些中心城市培育几个大回收企业,以便发挥集聚效应和发散效应。如:现代企业制度组建科、工、贸一体的总公司或专业化的集团公司;改变以行政为主线的做法,组建跨地区、跨行业、甚至跨省市的服务公司;充分利用已有的市场资源提高逆向物流的效率和效益,如充分利用邮政系统现有的入千家、进万户、点多面广的综合网络。
6. 提倡绿色包装
采用可降解的包装材料,设计简易包装,减少一次性包装,提高包装废弃物的回收再生利用率,加强绿色包装宣传等。20世纪90年代,素有”文件处理专家”之称的施乐公司(FUJIXEROX)在产品设计时,充分考虑到减少零件数和易于拆解把多次使用、翻新生产和废物回收作为实施环境保护计划的指导方针,致力于实质性的”变废为宝”,许多施乐产品在结构上都设计得容易拆卸和分解解不仅便于平时的零件维修更换,更有利于机器到使用寿命后对其中的可回收件进行再生利用。
1 引言
随着社会发展,电池作为人们生活当中重要的消费品,每年的消耗量以惊人的数字上升。废旧电池中含有大量的重金属及废酸、废碱等电解质溶液,对人体会造成危害,如果不加处理直接丢弃,会导致土壤和地下水永久性的污染。因此,废旧电池的回收处理无论从资源循环利用还是从保护环境及人类健康方面都具有重要意义。
2 废旧电池回收现状
科学调查表明:一颗钮扣电池弃之大自然后可以污染60万L水。相当于一个人一生的用水量,而中国每年要消耗这样的电池70亿只。电池中96%为锌锰电池和碱锰电池,其主要成分为锰、汞、锌等重金属,而且它们还能与有机物发生反应,生成毒性更强的金属有机物[1]。若把废旧电池混入生活垃圾中一起填埋,久而久之,渗出的重金属会污染地下水和土壤,致使土地和水源严重污染,并且使植被无法生长。生物从环境中摄取重金属,重金属可以经过食物链的放大作用逐渐在较高级的生物中成千上万的累积,然后经过食物进入人体,威胁人体健康。
另一方面,人们越来越多地认识到推进循环经济建设、构建节约型社会、实现可持续发展的重要性。循环经济的根本目的就是保护日益稀缺的资源。废旧电池本身含有锌、铜、钢等多种金属,随意丢弃或者填埋就造成了这些资源极大的浪费。因此,积极推进废旧电池中可再生资源的回收和利用,可以减少对原生资源的开采,提高资源综合利用水平,既节约了金属资源又推动了经济增长方式由粗放型向集约型转变[2]。
由于人们对废旧电池的污染认识不足,随意丢弃废电池的现象十分严重。目前,我国尚未建立一个完善有效的回收体系。中国电池180多亿只的年产量占世界电池总产量的30%以上,年消费量达70~80亿只,但回收率却不足2%。这些随意丢弃的废旧电池正是重金属污染的首祸。中国科学院地理科学与资源研究所的研究显示:10%左右的中国耕地已经遭受重金属污染。其中,受镉污染和砷污染的比例最大,约分别占受污染耕地的40%左右。这些重金属污染在北方只是零星分布,而在南方则比较密集。
3 废旧电池回收存在的问题
3.1 缺乏良好的回收体系和回收技术
国内基本上还没有形成完整合理的废电池回收体系,因此常常会出现公众收集了一些废旧电池,却不知道交给谁的问题,导致了废旧电池回收率低。而废电池回收率低直接限制了处理规模的扩大和处理技术的提高,阻碍了废电池回收利用的产业化发展。
国内在废旧电池处理上缺乏先进有效的技术和设备,使得资源的再利用率很低。很多回收企业存储了大量废旧电池,却苦于没有相应的技术和机器去处理,堆积如山的废旧电池最终导致无处可存。
3.2 电池回收的非盈利性
废旧电池的回收利用是一项复杂的系统工程,需要强大的资金支持。而政府对电池回收企业的补贴是较少。废旧电池回收利用过程包括收集、储藏、运输、处理和再利用等环节。新建一个厂至少需要百万资金,而废旧电池的处理又是一个微利行业,处理近千吨废电池可能利润也只有几万元。再扣除其他成本,纯利润所剩无几。因此,企业往往也缺乏积极性[3]。
3.3 法律法规尚不完善
近年来,我国对废旧电池污染问题日益重视,相关部门也出台了一些法律法规。如2005年施行的《固体废物污染环境防治法》和2003年国家环境保护总局《废电池污染防治技术政策》,另外各地也有出台一些地方性文件。但是从总体来看,关于废旧电池污染方面的法律法规还是甚不完善的,比如对于各种具体的环境污染行为没有明确的性质和等级界定,也没有进一步作出明确的处罚规定,处罚力度也总体偏轻。
3.4 公众环保意识不强
随着在环境保护方面的宣传,中国公众虽然对环境污染的危害有一定认识,但总体上来看,有环保意识的公众数量还是十分有限的。在废旧电池污染上,一般公众只知道有污染,但是具体不知道是什么污染、程度如何。
3.5 政府重视程度不够
各级政府往往存在偏面追求经济利益,把经济发展甚至社会发展归结为经济在数量上的发展的现象。这种忽视环境污染和废旧电池问题的利益追求必然会造成资源、环境和经济发展之间失衡。而国外发达国家政府早就在这方面非常重视了。例如,美国是在废电池环境管理方面立法最多最细的一个国家,不仅建立起完善的废电池回收体系,而且建立了多家废电池处理厂。同时坚持不懈地向公众进行宣传教育,让公众自觉地主持和配合废电池的回收工作[4]。
4 对策与建议
4.1 建立合理的回收体系,提高回收效率
目前,我国的废旧电池回收网络主要由民间组织、个人志愿者编织而成的,其回收率十分有限。而回收处理废旧电池的行为,是具有一定的公益属性的,对于社会和公众来说都是有好处的。因此,政府应该承担起相应的责任,建立合理的回收体系,增加回收网点的设立密度,使用多样化的回收方法,以提高回收利用率。推广电池分类回收制度;可以在公共场所设置废旧电池回收箱,在各居民点设立专门回收电池的垃圾桶或由居委会相关人员上门回收。对于公司或其它事业单位等用量较大的组织,可以规定把电池集中回收并交到指定的回收处理点[5]。
4.2 引进先进的技术和设备,提高资源再利用率
由于国外在电池回收方面起步要比国内早很多,因此在废旧电池回收处理的技术和设备方面也要比国内先进很多。国内相关部门一方面可以从国外引进先进的处理技术和设备,以提高资源再生率;另一方面,也应该设立环保技术研发基金来推动和鼓励电池回收技术的研究开发,促进其产业化进程。
4.3 加大环保宣传力度,增强公众回收意识
环境保护不仅需要政府部门的积极管理,也需要每个公民尽一分自己的力量。而这些都要从平时的点滴做起,只有加强环保宣传教育,培养并增强人们的环保意识,才能更好地实现可持续发展。因此,政府应该积极搭建和拓展环保宣传平台,多途径、多渠道开展环保知识的宣传。充分借助各种媒体的作用,通过在网络、报纸、电视上环保公益广告、发表宣传稿件或曝光破坏环境的违法行为等方式,增强群众对保护环境的关注。
4.4 完善相关法律法规,加强监管处罚力度
虽然我国有环保治污方面的法律法规,但是我国环境污染的问题依旧严重。很多企业为追求经济利益,无视法律法规,依旧进行粗放式的开采、生产、经营。究其根本原因是法律法规的不健全不完善。要根本彻底地改变这种对环境资源肆无忌惮破坏和索取的行为,只能依靠完善各类环保法制的措施。且环保治污需用重典,如果处罚力度不够,企业照样我行我素。所以,加强监管处罚力度是完善立法当中尤其需要注意的问题。
4.5 加大政府补贴,消除回收企业后顾之忧
废旧电池回收处理的企业本身经营就利润微薄,这种情况下,政府补贴犹如杯水车薪,企业依旧难以维持。因此,政府应该加大对这部分企业的补贴,消除其后顾之忧,确保企业的正常经营。而补贴的来源可以是政府的财政支出以及每年向电池制造企业征收的回收处理费。
5 结语
废旧电池的回收是一项极其重要的公益事业,只有在公众、政府和相关企业的共同努力下,建立完整的社会回收体系,树立良好的环保意识,废旧电池的回收处理工作才能够广泛、全面、顺利地展开,回收率才会大大提高。
参考文献:
[1] 张雪霞.建立废电池回收系统已刻不容缓[J].电工材料,2008(1):46~47.
[2] 梁生杰.浅谈再生资源对经济发展的重要作用[J].再生资源研究,2005(6):5~7.
中图分类号:TD801 文章编号:1009-2374(2016)36-0205-03 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.36.102
1 资源经济发展形势
1.1 铅锌矿的资源形势
1.1.1 世界铅锌矿产资源供需形势。
第一,世界铅锌矿产资源生产状况。自21世纪以来,全球工业迅猛发展,特别是以中国为代表的一些国家,由于近年来汽车工业的发展,对铅锌矿产资源的消费需求与日俱增。目前,全世界范围内铅锌矿的生产量逐年增加,2003年全球铅矿产量突破295万吨,到2013年全球铅矿生产总量达约540万吨,是2003年全球铅矿产量的1.8倍。2003年全球锌矿产量突破901万吨,到2013年全球锌矿产量达1340万吨,是2003年全球锌矿总量的1.5倍。
第二,世界铅锌矿产资源需求状况。世界铅锌矿产资源需求状况主要以铅锌矿产的消费情况表示,世界铅锌矿产消费状况并没有直接的统计数据,但可以通过一些间接的指标来体现,如精铅产量及消费量、精锌产量及消费量。从2006~2012年世界精铅的产量及消费量、精锌的产量及消费量可以看出,世界精铅产量及消费量、世界精锌产量及消费量变动趋势基本一致。
1.1.2 我国铅锌矿的资源供需形势分析。
第一,中国铅锌矿生产供应形势。到2013年底,中国铅矿生产量达到290万吨,锌矿生产量达到500万吨,分别是2003年产量的4.39倍和3.03倍。
第二,中国铅锌矿消费需求情况。从世界铅锌矿产量和消费量的变化趋势看,汽车行业一直是铅锌行业的主要市场。到2013年我国精铅消费量约470万吨,精锌消费量约596万吨,分别是2003年消费量的3.97倍和2.84倍。
1.1.3 国际精铅精、锌矿的宏观价格。根据国家统计局资料,自2004~2014年十年中铅精矿的价格在886~2578美元/t中波动,锌精矿的价格在1047~2192美元/t中波动。
2 矿山建设条件分析
2.1 自然条件
矿区位于井冈山市西部,地处湘赣两省交界的罗霄山脉中段。境内最高海拔410.5m,海拔最低处254.1m,比高156.4m,属丘陵地貌。虽然地形较平坦,但切割深度较大,“V”型谷发育。已探获的资源量及矿体均分布于-67m标高以上,有利于坑采。
2.2 资源条件
本阶段区内已求得333+332矿石资源储量XXX万吨,金属量Pb+Zn 12.55万吨。共(伴)生Ag 4252千克、Au 197千克。其中333金属量Pb 5.69万吨、Zn 3.84万吨;332金属量Pb 1.64万吨、Zn 1.38吨,具有较高的资源保证程度。
2.3 矿山的开采技术条件
2.3.1 矿床的地质条件。矿区一级构造单元属华南褶皱带之罗霄―雩山褶皱带中段,表现为加里东期第三阶段第一次侵入体―宁冈花岗岩体的侵入。二级构造单元为区域性的断层在矿区没有出现,矿区F1、F2、F3逆断层为三级构造单元。
矿区围岩为花岗岩,化学性质不活泼,成矿作用仅在断裂破碎带中及裂隙范围进行,并在断裂破碎带内发生交代充填作用,经矿物结晶分异后成矿以充填作用为主,形成构造蚀变脉型铅锌矿床。
矿区铅锌矿成因类型为产于断裂带的中温热液充填交代内生铅锌矿床。
2.3.2 矿石加工技术性能。依试验结果得知:该原矿定义为易选铅锌矿。应用试验研究成果,根据该矿石性质特点,选矿工艺最终确定为:原矿经过浮―浮联合流程,具体是在小型试验、系统的条件试验及不同浮选工艺流程对比试验的基础上,选矿工艺流程最终确定采用优先浮铅,得到铅精矿;浮铅尾矿经过处理后再浮锌,得到锌精矿和浮选最终尾矿,从而可回收得铅精矿、锌精矿,金、银有价元素大多一并综合回收在铅精矿中,该矿产资源具有较好的开发利用价值,具有显著的经济效益和社会效益。
采用浮―浮联合流程,优先浮铅,顺序浮锌。在磨矿细度、矿浆浓度,药剂制度合理的条件下,铅、锌回收率分别可达93.9%、90.83%以上。伴生有用组分金、银能有效地回收在铅精矿中,其回收率分别达56.26%、80.77%。
2.3.3 矿床的水文地质、工程地质、环境地质
条件。
第一,水文地质条件。矿区地质和水文地质特征表现为,控制矿体的F2断层充导水性一般较弱,地下水补给来源有限,地表又无较大的水体补给,因此,对矿体开采无灾害性充水危害,往往只是小量的涌水,一般情况下对矿坑充水影响小。本区花岗岩含风化带网状裂隙水,富水性较弱,矿坑揭穿花岗岩风化带时,风化带网状裂隙水可直接进入矿坑。未来矿坑充水因素主要为花岗岩风化带网状裂隙水以及地表水可能沿断裂构造渗透,大气降水通过第四系松散层和岩石风化裂隙、老窿、断层下渗补给。
未来矿山生产坑道主要在坚硬的花岗岩中掘进,故矿区总体属以顶板间接渗水的风化裂隙充水矿床,矿床水文地质条件简单。
第二,工程地质条件。根据地质鉴定,矿体顶、底板岩性均为花岗岩。钻孔岩心质量指标分回次计算,质量指标达92%~98%的大于整个统计回次的一半,质量指标达75%~90%占20%左右,质量指标
第三,环境地质条件。矿区位于全国地震烈度分区6度带,历史上附近无发生地震的记录,只有远离矿区达200公里以外的定南、寻乌、龙南、大余等县城曾有过4~5级的中强地震,可以不予考虑,所以矿区及矿区周边稳定性好。
临近矿区无工矿企业的废水排放,地表、地下水水质良好(达Ⅱ类水质标准)。矿区内废石、废土分布极少,废石中无有害组分解影响到地质环境,地质环境类型属良好类型。
3 经济意义及可行性研究
3.1 方法的确定
鉴于采用静态法进行评价,选用评价指标为潜在总价值、总利润。本次经济概略研究的主要对象是估算了资源量的Ⅰ号矿体,概算的指标主要是矿床潜在价值和矿床工业价值、潜在总利润。
矿床潜在价值=金属量×产品销售单价
矿床工业价值(总利润)=年销售利润×服务年限
矿山服务年限(T):
T=可采V石量×采矿回收率/年采矿石量(1-废石混入率)。
可采矿石量=333矿石量×0.6+334矿石量×0.3+设计损失量。
333资源量的可信系数取0.6,334资源量的可信系数取0.3。设计损失量为总资源量的10%,采矿回收率为90%,废石混入率为8%。
3.2 有关参数的选择
根据各矿床特征、矿石类型、开采技术条件和调查、访问及类比等资料,参照有关扩大指标来确定本次评价的相关参数(见表1)。各数据采用本次工作的测试数据结合民采调查资料进行修正。
3.3 经济效益评价
3.3.1 总价值(Vg):
将表中各参数代入公式计算得,矿床主要组分铅锌潜在总利润(Fz)约为7600万元。如果计入共(伴)生组分价值,潜在总利润可增长20%以上。
3.3.3 可采矿石量:
可采矿石量=333矿石量×0.6+334矿石量×0.3+设计损失量=24万吨
3.3.4 矿山生产规模:
根据区内资源保证情况,拟定日生产规模100吨矿石量,每年生产时间按300天计算,则年生产规模为3万吨矿石量。
3.3.5 矿山服务年限:
矿山服务年限=可采矿石量÷年生产规模=24万吨÷3万吨/年≈8年
3.3.6 矿山建设投资:(1)矿权购置与地勘费:矿权购置与地质勘查费用共计800万元;(2)基建投资:包括采矿投资、选矿投资、土地使用费,合计为450万元;(3)流动资金:按基建投资的15%计算,流动资金=450万元×15%=68万元;(4)矿山建设总投资(包括地勘费、基建投资、流动投资):矿山建设投资=800万元+450万元+68万元=1318万元。
3.3.7 总生产成本:
总生产成本=入选矿石量×企业综合成本=24万吨×235元/吨=5640万元
3.3.8 总产量:
铅总产量=可利用金属资源量×选矿回收率=5650吨
锌总产量=可利用金属资源量×选矿回收率=5400吨
3.3.9 总销售收入:
矿产品价格按铅金属价格13500元/吨、锌金属价格10100元/吨、总销售收入=13100万元
3.3.10 税金及费收:
产品增值税按13%计算,资源税按5元/吨矿石计算,矿石资源补偿费按年销售收入的4%计算。
产品增值税=(总销售收入-总生产成本)×13%=970万元
资源税=入选矿石量×5元/吨=120万元
资源补偿费=销售收入×4%=96万元
合计税金及费收=1186万元
4 矿床开发的经济效果
根据上述评价指标,采用静态评价方法对矿床开发的经济效果进行概略评价。
4.1 矿床工业价值(总利润)
矿床工业价值(总利润)=销售收入-生产成本-税金及费收-矿山建设投资=4856万元
4.2 年利润
年利润=总利润÷矿山服务年限=607万元
4.3 投资利润率
矿区投资利润率=年利润÷矿山建设投资×100%=46%
4.4 投资回收期
投资回收期=矿山建设投资÷年利润≈2.2年
5 结语
有色金属在国民经济中占有重要地位,通过对矿区经济技术评价分析该矿床能获得较好的经济效益和社会效益,具有较好的开发前景。随着国民经济的快速发展,对有色金属需求程度的日趋加剧,本矿床开发的社会意义、经济意义也会随之增大。做好矿床技术经济评价可为矿山工程设计、基建提供依据,使矿山技术经济指标优化,提高矿山的资源利用效率,实现矿山资源可持续发展,通过类比可为同类矿区矿床开发技术经济评价作为借鉴。
参考文献
中图分类号:TD952 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2011)33-0068-03
随着钢铁工业的迅速发展,铁矿石尾矿排放量也越来越大。目前我国发现的矿产有150多种,开发建设的8000多座矿山,累计尾矿量达5917亿t,其中堆存的铁尾矿量占全部尾矿堆存总量的近1/3。大量的尾矿不仅占用了土地,还造成了资源的浪费,给人类生活环境带来了严重的污染和危害。同时,随着矿产资源的大量开发和利用,矿石日益贫乏,尾矿作为一次能源已受到世界各国的重视。目前我国尾矿的综合利用率仅为7%,因此大力开展尾矿资源综合利用,实现资源开发与节约并举,提高资源利用效率,有着十分重要的经济意义和社会意义。
国内各选矿厂和研究单位在充分利用矿产资源方面进行了广泛的研究与实践。特别是磁铁矿选矿厂,为降低尾矿品位对尾矿采取再选等措施,有的在原有选矿流程进行改造配套,有的新建不同规模的在选厂,虽然都实现了从尾矿中回收铁矿物,但再选工艺技术和设备不合理,磁铁矿没有得到充分回收,效果并不理想。全国的铁选厂为了改善生产指标、提高金属回收率和精矿产量,多在做尾矿回收工作尤其回收尾矿浆中流失的磁性铁矿物首先为选矿界重视。为此,大处理量、高金属回收率的尾矿回收设备就具有了广泛的研发、生产和推广价值。
一、刮轮式磁盘机
刮轮式磁盘机是四川环能德美科技股份有限公司拥有自主知识产权的一种利用磁力、流体力和重力的综合力场对磁性矿物进行选别的永磁性磁选设备,适用于污水处理、洗煤重介质回收、选别和提纯强磁性矿物等领域。其原理是通过磁盘机磁盘吸附其流道中的磁性物质,经磁盘机本身的刨条、螺旋铰刀等机构把吸附在磁盘上的物质剥离水体和磁盘机。大量实验和工业应用数据表明该设备具有以下特点:(1)磁盘瞬间产生大于重力640倍的磁力,处理效率高、流程短,处理量大;(2)占地少;(3)运行费用低;(4)日常维护方便,自动化程度高。
二、某铁尾矿性质
矿样工艺学分析表明,该铁尾矿中金属矿物主要含磁铁矿和赤、褐铁矿;非金属矿物主要是石英。
由表3所示尾矿试验样筛析和化验结果可知,+0.045mm以上的铁元素分布较少,仅为30%,铁矿物主要分布在细粒级-0.045mm以下,回收的重点是在-0.045mm细粒级部分。
三、选矿试验研究
依据尾矿性质特点,确定选铁试验以“强磁选――磨矿――弱磁选”方案为原则流程:首先对尾矿试验样强磁选处理,得到粗铁精矿,同时对粗铁精矿进行磨矿至铁元素达到一定的单体解离,然后进一步弱磁选,经过多次弱磁选得到最终铁精矿。
(一)强磁选场强试验
因为尾矿体积量大,且入选浓度不宜过高,直接细磨选别困难较大,最好的办法是用高场强、大处理量的磁选机进行粗选,既可起浓缩作用,又能减少金属流失。本次试验强磁选采用场强分别为4390Oe、4000Oe、3670Oe和3450Oe(所述场强均为实测值,下同)的刮轮式磁盘机进行选别,入选尾矿浓度为10%。
粗铁精矿品位随着刮轮式磁盘机的场强增加而变低,说明随着场强的增加,连生体亦伴随之进入磁性产品中,从而影响了粗铁精矿品位;场强为4000Oe时,粗铁精矿的品位和回收率达到最佳,场强提高到4390Oe时,粗铁精矿回收率增加0.98%,但品位也下降了0.59%,但场强降低到3670Oe时,粗铁精矿品位只增加了0.2%,但回收率却下降了2.17%。
(二)粗精矿细磨再选试验
为了解粗铁精矿细磨再选可能达到的技术指标情况,采用滚筒式磁选机又进行了不同场强、不同磨矿粒度的磁选试验。
再选精矿品位随磨矿粒度的变细而升高、随场强的提高而降低;金属回收率随磨矿粒度的变细而降低、随场强的提高而提高。当粒度-0.045mm占100%,场强2030Oe时达到最佳,此时铁精矿品位达到51.27%,回收率达到50.25%。
(三)精选次数试验
由表5可知,将品位为26.13%的粗铁精矿磨细到-0.045mm占100%时,用磁场强度为2000Oe的滚筒式磁选机分选一次,可获得品位为51.27%,回收率为50.25%的再选精矿。若要获得品位为55%以上的铁精矿,还必须进一步分选,为此进行了分选次数试验,试验结果见表6:
由表6可知,磨细后的粗精矿经2次分选就可得到品位接近于55%的铁精矿,工业上为确保精矿品位,可以增加到3次分选。
(四)某选铁尾矿再选试验数质量流程
按照试验研究设计流程,粗选采用磁场强度为4000Oe的刮轮式磁盘机,细磨采用XMB棒磨机,两次精选均采用磁场强度为2000Oe的滚筒式磁选机分别进行试验。其工艺和数质量流程如图1所示:
由图1所示数质量流程结果可以看出,在细度为-0.045mm占100%的条件下,通过全开路试验,可以得到品位为54.49%,产率为8.84%,回收率为26.73%的合格铁精矿,尾矿铁品位也较磁铁矿尾矿品位下降了3.5%。
四、技术经济分析
对采用刮轮式磁盘机从某铁尾矿中回收铁技术工艺进行了经济评价,若以该铁尾矿为原料建规模为年处理量120万吨的选矿厂,总投资1393.6万元,年净利润为1203.15万元,投资回收期为1.17年,可见经济效益显著。
五、结论
1.采用刮轮式磁盘机从该铁尾矿中回收,经过一粗二精的全磁选工艺流程,可以得到品位为54.49%,产率为8.84%,回收率为26.73%的合格铁精矿,尾矿铁品位也较磁铁矿尾矿品位下降了3.54%。
2.对采用刮轮式磁盘机从某铁尾矿中回收铁技术工艺进行了经济评价,若以该铁尾矿为原料建规模为年处理量120万吨的选矿厂,总投资1393.6万元,年净利润为1203.15万元,投资回收期为1.17年。
3.刮轮式磁盘机在铁尾矿中回收铁具有良好的应用前景和推广的技术经济价值。
参考文献
废旧塑料回收的意义
我国塑料的消费量在逐年提升,2003年的聚乙烯、聚丙烯表观消费量达到了1580万t,2010年达到2685万t。截至2003年,我国塑料加工量已达1700万t。有近一半的塑料制品使用两年左右后会成为废塑料,这些废塑料在固体垃圾中约占10%。废塑料在自然环境条件下很稳定,不易降解,对环境的影响严重。
塑料具有优异的化学稳定性、耐腐蚀性、电绝缘性、绝热性、优良的吸震和消音隔声作用,并具有很好的弹性,能很好地与金属、玻璃、木材等其他材料粘接,易加工成型。在4大工业材料中,塑料的数量、作用、地位、应用范围急剧扩张,节节领先,大量代替金属、木材、纸张等。塑料这种可任意成型、性能优良的化工原料,搭载着现代科技列车,被日益广泛地应用到我们生活中的每个方面。但是,塑料在为我们提供方便的同时,也对环境造成了某些负面影响。由于塑料具有耐腐蚀、不易分解特性,尤其是一次性塑料包装废弃物、塑料农地膜被人们随意丢弃而造成的视觉污染,即所谓的“白色污染”,一些地用薄膜因为埋在土里而成为土壤污染源,埋废塑料对环境造成的潜在危害,即所谓的潜在污染。一些动物因为吃进不能被其消化的塑料薄膜而最终死亡,即所谓的直接污染。
废旧塑料治理对策
废旧塑料治理对策:减量、再生利用、降解材料
废旧塑料的治理需要遵循减量化原则,主要是废弃塑料压缩减容技术、薄膜袋装容器技术,在确保应用性能的前提下,尽量将制品薄型化技术; 提高产品耐老性能、延长寿命、多功能化、产品适量设计,不过多使用塑料件;无工业废料化,在所有生产塑料制品的加工厂中,都不可避免的产生塑料废料。这些废料来自于加工机械开车和停车、不合格产品等。这种类型的材料被定义为“工业废料”。遵循资源再利用化原则,主要是熔融再生,热裂解,能量回收,回收化工原料及其他等方法。遵循降解材料化原则,完全生物降解材料、水溶性材料、可食薄膜,虽然降解材料能解决废旧塑料的污染,但无法将能源再生利用。
废旧塑料处理方法:目前主要采用填埋、焚烧和回收再利用3种方法
因国情不同,各国有异。美国以填埋为主,欧洲、日本以焚烧为主。填埋处理,因塑料制品重小、体积大,且不易腐烂,会导致填埋地成为软质地基,今后很难利用,焚烧处理,因塑料是热值很高的大分子材料,发热量大,易损伤炉子,加上焚烧后产生的气体会促使地球暖化,有些塑料在焚烧时还会释放出有害气体而污染大气,是引起恶英与氯气的元凶。回收再用的方法,由于耗费人工,回收成本高,且缺乏相应的回收渠道,目前世界回收再用仅占全部塑料消费量的15%左右。
一个中等城市每年产生的塑料废弃物,可满足20家中、小型塑料企业的原料需求,废旧塑料资源被现代经济学家称之为“人类的第二矿藏”、“城市里的宝藏”。若塑料的废弃量达400万t,这相当于4套百万t乙烯装置匹配的塑料产量,而百万t乙烯需要千万t炼油为其提供原料。石油和煤是不可再生资源紧缺,从节约地球资源和保护地球环境的角度考虑,塑料的回收再用具有重大的意义。为此,目前世界各国都投入大量人力、物力,开发各种废旧塑料回收利用的关键技术,致力于降低塑料回收再用的成本的开发其合适的应用领域。
PET瓶使用现状
由于PET 分子是双轴向的,而其它的塑料材料是单轴向的,所以它可以阻止瓶内的CO2 渗出,这样就为碳酸饮料找到了一个新“家”。PET 瓶面世后,率先被美国百事饮料公司和可口可乐公司采用,是这两家大企业推动了PET 瓶的迅速发展。到目前为止,欧洲国家用于碳酸类软饮料包装的PET 瓶和矿泉水瓶的应用已经相当普及。
PET 除了应用于饮料包装外,用于其它包装的数量也是惊人的,比如用于调味类食品的包装。早在1995 年日本在这方面的销售量就已达到3 万吨,占PET 瓶总用量的13%。现在市场上随处可见包装调味料的PET 瓶。PET 还用来包装食用油,因为它耐油性好,对氧气的阻隔性好,对紫外线亦有较好的遮断性,可保护食用油长期免受氧化而不变质。现在超市货架上看到的食用油都是用PET 瓶包装的。随着人们更加关注健康,食用油市场需求不断上升,为PET 瓶的应用提供了很大的市场空间。现在还是以纸制品为主流包装材料的奶制品也是一个被看好的市场,目前欧洲5 个最大的奶制品公司开始使用PET 瓶包装,国内奶制品包装市场中的PET 瓶用量也在不断上升。另一个PET 瓶可以利用的巨大的潜在市场,就是啤酒的包装。目前,全球年啤酒生产量已达到1500 亿升,巨大的啤酒消费量背后,是一个庞大的容器市场,现在每年消耗的啤酒瓶数量已超过2700 亿只。而随着消费者对优质产品和便利包装的要求愈来愈高,PET 瓶因具有质轻、透明、防碎、易成型及可再封等特点,正逐渐步入啤酒包装市场。但由于酒对环境的高度敏感,尤其是啤酒对瓶的阻气性和遮光性的要求高,一般的PET 瓶是达不到技术要求的。
近年来,多种塑料啤酒瓶技术应运而生。一些发达国家或采用多层复合、表面涂覆等改性技术,提高了PET 瓶的气体阻透性;或利用热定型等技术提高耐热性;或利用新型塑料材料PEN成型,并可重复灌装啤酒;或是用纳米技术让PET 瓶满足技术要求。尽管目前工艺技术尚需完善和创新,安全与环保对策还有待落实,而且生产成本偏高或过高,但随着塑料啤酒瓶制造工艺的不断完善和创新,批量生产后生产成本会不断降低,相关法规的逐步建立,也将使塑料啤酒瓶受到众多啤酒厂商和消费者的欢迎,其发展前景看好。据《Modern Plastics》杂志预测,在未来3年~10 年,全世界将有1%~5%的啤酒改用PET 瓶包装。由此,仅啤酒瓶一项世界每年将增加90 万吨。在未来3 年~10 年,全世界将有1%~5%的啤酒改用PET 瓶包装。
PET 瓶的回收状况
生物降解无疑是从根本上解决PET 废弃物污染的最好方法,但至今世界上还没有对PET 有效的生物降解方法。但是PET 瓶可以像金属易拉罐和纸包装一样回收“熔解”再利用,又可以像玻璃瓶一样回收重复使用,它还具有相对恒定的容积,使用过的PET 瓶易分类,其废料回收价值高,这使PET 的回收具有可行性。而PET 瓶的高消耗量也是其日益增加的回收率的主要驱动力。
虽然再利用的技术还不完善,但是商家对PET 回收的重视程度还是很高的。有关数据已经证明了这一点。在2002 年以前,我国废塑料瓶回收率还不足30%;2004 年已上升到45%;2005 年突破60%,回收前景很是看好。据了解,从2000 年起,我国饮料业年均增长20%以上。2004年,我国饮料总产量达2912 万吨,比2003 年增长了22.7%。专家预测,今后15 年,我国饮料业年均增速将超过15%。饮料业持续快速发展,必然带动饮料包装需求猛增,继而产生大量包括PET瓶、PET 软包装在内的PET 废料,使PET 废料回收企业有充足的“原料”保证。