3.2 炉渣中金属的含量及价值

3.2 炉渣中金属的含量及价值

以瑞士KEZO垃圾焚烧发电厂的研究成果作为说明。金属回收的潜力按照欧盟标准集料化学性质测试EN 1744-8手工分选测定,当然也可基于化学分析,不过化学分析一般表明总量,而不在金属、离子或氧化形式之间作出区分。但是,使用目前金属再生的技术,仅金属形式的金属具有再生的价值。

以前的炉渣处理厂,总是拣出较大的铁类金属。但是近年来,随着涡电流技术的进步,以及湿法选矿作业的增加,回收和再生非铁金属以及小的铁类物体的系统,都越来越普遍,但迄今还未完全挖掘出它们的潜力。

炉渣不同粒组中存在的非铁金属如图3-1所示。回收金属类型在所有组分中都普遍有发现。金主要存在于小的组分中,因为生活垃圾中的金主要来自细小的电子器件,如电子电路板中的焊接,当然更大的金块偶尔也有出现,它们来自被丢弃或遗失的首饰。

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图3-1 不同粒组中非铁金属的产率(分成了铝和重质有色金属,如铜、金、银、锌等)

从质量角度,铁是底灰中蕴含的主要金属,其次是铝。从价值角度,少量存在的贵金属具有非常高的经济价值。炉渣中发现的某些选定金属的数量,以及每一选定金属大致的废料价值,如表3-4所示。

表3-4 炉渣中存在的常见金属的数量及价值

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由表3-4中可见,每吨炉渣中,可得金属铁31.4 kg/t。即便可回收金属中,铁含量占了绝大部分,但铁的经济价值仅为金属总价值的约10%,而很少量的金,却几乎占金属总价值的30%。需要指出的是,这里示出的金属含量是瑞士KEZO工厂所处理炉渣的情况,地域、时间不同,其数值变化会很大。如按照上海某炉渣厂历年运行情况看,铁的含量稳定在约2%,有色金属总量不超过1%。金属的价格更是某一地、某一时的价格,表中价格仅作为对比使用。金属价格波动非常大,如2005年前,炉渣中废铁的售价超过2 000元/t,2015年跌破300元/t,对炉渣厂的运营形成了重大冲击。

基于表3-4中金属的数量,反映KEZO垃圾焚烧发电厂炉渣所选金属的质量和价值分布如图3-2所示。显然,铜和金等金属尽管数量很少,但价值贡献极大。

选剩后的炉渣细组分(小于3 mm)中仍含有一定的有价值的金属或痕量元素,这也是目前有研究致力于从较细的炉渣中经济、生态地获取有价金属的原因。

炉渣中包含的最丰富的金属是Fe。从炉渣中回收铁和磁铁矿(Fe3O4),磁选是首选的方法。粒径小于3 mm的炉渣中,Fe的含量可达重量比32.3%~39.2%,而金属铁仅在3.2%~9%。也有研究人员发现,炉渣细组分中仅有重量比大约8%~12%的铁,根本没有发现金属铁,因为几乎所有的Fe都以Fe3O4的形式存在。

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图3-2 炉渣中存在金属的质量分布和价值分布

除了Si、碱金属元素和碱土元素外,炉渣中另一丰富的金属是Al。Al主要来自包装业,如饮料罐、医用包装、箔、薄片金属等。几乎所有粒径下都包含Al。大约20 mm的粒径,Al含量最高,约21~69.4 g/kg,小于3 mm粒径下包含的Al为20.8~38.6 g/kg。

Deike等人(2013)发现炉渣中有重量比0.3%~0.4%的Cu,最高1%的Zn。细组分中Cu的数量与今天开采的贫铜矿一样高。炉渣中Cu的优势是主要为金属铜,这与自然矿物不同,后者Cu以硫化物或氧化物形式存在。

小粒径粒组中Zn的含量高于大粒径粒组,这是因为锌物理性质的缘故。在焚烧过程中,锌在燃烧室达到的温度下蒸发,与氧反应形成ZnO。两种气体的反应产物为很细的颗粒,这也就是大多数的ZnO被收集在废气过滤器系统中的原因。但一定数量的ZnO也被输送到炉渣中,这是细组分中Zn含量高于粗组分中的原因。