礦物加工技術(shù)在城市固廢資源化中的應(yīng)用

朱顯幫

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司，安徽馬鞍山243000;2.金屬礦山安全與健康國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽馬鞍山243000;3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司，安徽馬鞍山243000)

城市固體廢物又稱城市生活垃圾，是指城市居民日常生活中或?yàn)槌鞘腥粘Ｉ钐峁┓?wù)的活動(dòng)中產(chǎn)生的固體廢物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2014年底，我國城市生活垃圾累計(jì)堆存量已達(dá)16 148.81萬t，并且近年來在以平均每年4.8%的速度持續(xù)增加，全國約有2/3的城市實(shí)際上已經(jīng)形成了垃圾包圍城市的局面。固體廢物的資源化就是要對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的廢物，通過各種措施和技術(shù)手段，或?qū)U物重新加以利用，或賦以其新的使用價(jià)值、或作為資源重新再生利用，同時(shí)對(duì)其暫時(shí)無法利用的部分進(jìn)行無害化和減量化處理，以達(dá)到資源利用和環(huán)境保護(hù)的目的。

礦物加工技術(shù)作為一門古老而又年輕的科學(xué)技術(shù)，其核心問題就是解決不同礦物之間以及礦物與脈石之間的分離問題。礦物加工中所采用的許多技術(shù)、方法及手段同樣也可以用于城市固體廢物的資源化。例如:垃圾粉碎、金屬回收、塑料分離、紙漿脫墨、橡膠回收等。本文主要介紹幾種礦物加工技術(shù)在固體廢物資源化中的應(yīng)用。

1 生活垃圾的處理

城市生活垃圾的常用處理方法有填埋、堆肥、焚燒和綜合處理。其中土地填埋占用大量土地，而且造成對(duì)地下水、土壤、大氣環(huán)境的污染，不能回收固體廢物中有機(jī)物質(zhì)和能源。焚燒技術(shù)能化廢物為能源，減量幅度大，但燃燒會(huì)帶來二次污染。堆肥技術(shù)也是城市固體廢物資源化、減量化的一條重要途徑，但有相當(dāng)?shù)木窒扌?。而采用多種方法聯(lián)合使用的垃圾綜合處理法代表了今后垃圾處理的發(fā)展方向，是目前最先進(jìn)的垃圾處理技術(shù)之一。該方法根據(jù)固體廢物中各種成分的密度、大小、磁性、光電性質(zhì)等物理性質(zhì)的不同，采用分選機(jī)將固體廢物分成性質(zhì)相近的若干類，然后再分別回收利用，最大限度地做到物盡其用并將污染降到最低限度。70年代初期，在美國曾廣泛將垃圾破碎后用風(fēng)力分選方法分力以可燃物料為主要組分的輕組分和以無機(jī)物為主要成分的重組分［1］。我國目前普遍采用的簡單綜合處理法采用將滾筒篩分與簡易分流分選、彈跳分選相結(jié)合的方式對(duì)垃圾進(jìn)行分選，并對(duì)不同分選產(chǎn)品再加以利用。

2 廢舊塑料的處理

廢舊塑料的分選根據(jù)是否進(jìn)行破碎預(yù)處理，主要分為光電分選和利用密度或電阻率差異進(jìn)行的分選。磁鼓電極接觸式靜電分離技術(shù)將摩擦后帶電的塑料和回轉(zhuǎn)電極接觸并供給靜電磁場，在離心力和靜電力的復(fù)合作用下，使從回轉(zhuǎn)電極上甩出落下的塑料由于電位不同而呈現(xiàn)不同軌跡和產(chǎn)生一定的距離，用帶有隔板的容器進(jìn)行分類收集［2］。而常規(guī)風(fēng)力分選則將粉碎的塑料放在分選裝置內(nèi)噴射，風(fēng)從橫向或逆向吹入，利用不同塑料對(duì)氣流的阻力與自重的合力差進(jìn)行分選。由于粉碎后粒度的粗細(xì)會(huì)影響分選的效果，所以此法要求粉碎后的粒度粗細(xì)均勻，而且粒度粗細(xì)均勻程度是影響選效果的重要因素。

浮沉法是分離廢舊塑料最早也是最簡單的方法。通常是使用一種介于兩種塑料密度之間的介質(zhì)，通常用于分選的介質(zhì)是水、飽和NaCl溶液、飽和CaCl2溶液等，使得密度使得密度較小的塑料上浮，較大的下沉，從而實(shí)現(xiàn)兩種塑料的分離。Buchan和Yarab分離了由塑料飲料瓶粉碎后的聚合物物料，該物料主要有聚乙烯苯二酸酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)組成。他們根據(jù)PET和PVC的比重大于水，而PE和PP的比重小于水，用水作為重介質(zhì)分離PET、PVC、PE和PP。再根據(jù)PET和PVC的接觸角θ相差較大，用浮選法分離了PET和PVC兩種聚合物［3］。

3 廢紙脫墨

成功的從廢紙中生產(chǎn)高質(zhì)量再生纖維的關(guān)鍵是脫墨技術(shù)。在各種可用的方法中，浮選脫墨提供了最經(jīng)濟(jì)、環(huán)境可接受和通用的技術(shù)。廢紙經(jīng)水力碎漿機(jī)碎漿后，由脫除篩和高壓篩脫除大的雜物和油墨顆粒，而后進(jìn)入浮選槽，在浮選槽中漿料經(jīng)過捕收劑或絮凝劑的作用，油墨吸附于浮選器產(chǎn)生的泡沫上然后除去。與洗滌法相比，浮選法具有漿得率高，耗水量小及廢水處理負(fù)荷小的優(yōu)勢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2003年，浮選法廢紙回收量占全世界廢紙回收量的63.6%，年生產(chǎn)量達(dá)到將近1億t。

4 電子廢物的處理

電子廢物是指各種電子產(chǎn)品如人電腦、家用電器、娛樂電器及其輔助性產(chǎn)品等在達(dá)到使用壽命后報(bào)廢所形成的垃圾。電子廢物含有各種寶貴的原材料，尤其是金屬和貴金屬材料，而且其中許多原件完全可以在新產(chǎn)品中再次使用，因而具有極高的回收價(jià)值。

對(duì)于電子廢物的分選，主要工藝為:人工拆卸、選擇性粉碎、分選回收、分類冶金和廢棄物焚燒處理5個(gè)部分。一般在機(jī)械分選之前，首先采用人工預(yù)分類拆解的方法，分離得到鐵、塑料、電動(dòng)機(jī)和電路板等，并按類進(jìn)行后續(xù)處理，剩余物破碎后磁選除去金屬鐵，再經(jīng)風(fēng)選機(jī)分選得到重碎塊和粒狀物，粒狀物經(jīng)風(fēng)力搖床分選得到有機(jī)物和金屬。人工拆解得到的電路板可根據(jù)材料物理性質(zhì)的不同利用破碎、重選、磁選、渦流分選等方法進(jìn)行機(jī)械分選，可獲得鐵、金屬－貴金屬和有機(jī)物等幾個(gè)組分。經(jīng)過處理，90%以上的電子廢棄物可得到充分回收，剩下的10%左右成為最終垃圾，包括各種很難進(jìn)一步處理以實(shí)現(xiàn)原材料回收的細(xì)粒物料、塑料薄膜、粉塵等，可以根據(jù)各自的性質(zhì)分別填埋或焚燒。

5 建筑垃圾的處理

近幾年，我國城市建筑垃圾年排放量約為2億t左右，占到城市垃圾總量的30%～40%，全球每年產(chǎn)生的建筑垃圾量更巨大。過量的建筑垃圾不僅耗用了大量的征地，而且在清運(yùn)和堆放過程中的遺撒和粉塵、灰沙飛揚(yáng)等問題又加重了環(huán)境污染。

建筑垃圾的分選主要是廢舊混凝土的分選。一般大塊廢舊混凝土用吊車夯擊裂，再配合人工錘擊，分離出鋼筋，送冶煉廠再生。碎混凝土塊用鏟車收集歸攏后用顎式破碎機(jī)粗碎，出料粒度控制在100 mm以下，磁選分離出鋼筋，再用振動(dòng)篩篩分，篩除不易破碎的其他非混凝土質(zhì)雜物，篩下物進(jìn)行中碎，出料粒度控制在40 mm，然后磁選(電磁除鐵器)分離出鋼筋，再用圓筒篩篩分將廢混凝土分選成不同粒級(jí)的碎骨料，廢混凝土碎粒用水沖洗干凈后分類貯存作為再生骨料利用。對(duì)建筑拆除廢料采取就地分揀處理和利用，可減少廢料的運(yùn)出及新材料運(yùn)進(jìn)的運(yùn)輸費(fèi)70%［4］。

6 結(jié)語

社會(huì)的發(fā)展帶來人類的進(jìn)步，也帶來資源的消耗和環(huán)境的污染，如何有效地利用資源，而又能將環(huán)境污染降到最低，一直是人類發(fā)展的課題。中國作為一個(gè)發(fā)展中國家，同樣面臨著這樣的問題。將傳統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用于新的領(lǐng)域，迸發(fā)出新的生命，這就是技術(shù)的魅力。礦物加工技術(shù)在中國有著堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐基礎(chǔ)，將它應(yīng)用到城市固廢資源化領(lǐng)域也不是僅幾年的事情，只是在當(dāng)下人們?cè)絹碓街匾曎Y源利用，環(huán)境保護(hù)的大環(huán)境下，作為礦物加工工作者更有責(zé)任和義務(wù)，將礦物加工技術(shù)推廣到更多的領(lǐng)域，讓它為經(jīng)濟(jì)發(fā)展，環(huán)境保護(hù)做出更多的貢獻(xiàn)。

［1］ 牛福生，張錦瑞.礦物加工技術(shù)在固體廢物分選中的應(yīng)用［J］.中國礦業(yè)，2005，14(6):56-58.

Niu Fusheng，Zhang Jinrui.Application ofmineral processing in solid waste separation［J］.China Mining Magazine，2005，14(6):56-58.

［2］ 郭廷杰.日本家電廢塑料的再生利用及分選技術(shù)［J］.再生資源研究，2001，2:18-21.

Guo Tingjie.Japanese home appliance recycling ofwaste plastics and sorting technology［J］.Renewable Resources Research，Co.2001，2: 18-21.

［3］ 鄧明萌，范玉宏.選礦技術(shù)在城市固體廢棄物資源化中的應(yīng)用［J］.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003，4(7):65-69.

Deng Mingmeng，F(xiàn)an Yuhong.Application of mineral processing techniques in the recovery of secondary resources from municipalsolid wastes［J］.Techniques and Equipment for Environmental Pollution Control，2003，4(7):65-69.

［4］ 石 峰，寧利中.建筑固體廢物資源化綜合利用［J］.水資源與水工程學(xué)報(bào)，2007，18(5):39-42.

Shi Feng，Ning Lizhong.Comprehensive utilization of architectural solid waste［J］.Journal of Water Resources＆Water Engineering，2007，18(5):39-42.