薛世峰
现代工业生产，给现实生活提供了琳琅满目的商品，满足了人们的各种需求。 但是 ，在我们生产合格产品的同时，我们又不得不副产了一些工业固废。这些工业固废，有的得到了合理的使用。但是,还有一些工业固废，或者因为处理起来比较困难，又或者因为处理起来费用比较高，故而进行了无奈地堆放处理。 比如说“赤泥”、“六价铬渣”、“钢渣”和各种尾矿。这种堆放的结果，给环境造成了严重的负担。为了实现环境友好，人类可持续发展目标，必须寻找新的、切实可行的工业固废的处理方法。下面把笔者近几年的研究成果，和各位分享一下，以期达到抛砖引玉的效果。
1、赤泥加工项目
1.1概述
金属铝的生产原料是氧化铝。而氧化铝是著名的耐火材料，熔点高达2054度。所以不能用一般的还原办法来生产金属铝，只能用电解的办法来生产铝，故而铝厂被称为电老虎，生产一吨金属铝就用耗电一万多度。电解铝的原料是从铝土矿中用氢氧化钠抽提出来的。剩余的部分因含有三氧化二铁而发红，且呈现泥巴状，所以被称为赤泥。因为赤泥含有强碱氢氧化钠，不容易作为其他材料被使用，只好堆放处理。而堆放的赤泥又是重大的污染源。现在仅山东省境内就堆放赤泥数亿吨，山西省、广西省、重庆市及内蒙古也有很大的堆放量。可以说，赤泥是一个世界级的公害。
现在也有一些单位想出了一些处理赤泥的办法。比如有一家山东的企业用粘接剂把赤泥粘接起来，然后用来做修路的建筑材料使用。这项技术2019年还在中央电视台二套节目的《创业英雄会》上面成功融资五百万人民币。但是这个办法并没有真正解决赤泥的污染问题。因为大家都知道粘结剂也是有使用年限的。到了一定时间它就会分解，那么这些强碱又会被释放到环境当中去！赤泥中的强碱只有扩散到界面上，才能够释放到环境中去。原来是大堆堆放，强碱扩散到界面，比较困难，有一些强碱可能永远也不能扩散到环境中去。而把它们做成小块以后，就很容易通过界面扩展到环境中，加速了赤泥的污染。一大堆赤泥，对环境的混乱程度是小的。而把他们做成小块儿，又都铺到路基里面去，增加了混乱程度。也就是我们平时所说的|“熵”增大的过程，这是我们不愿意看到的。由于种种原因，赤泥的现在利用率不足5%。这是一个很严峻的问题！
1.2我们的处理方法
我是赤泥处理的路上早行人，早在2017年我们就对赤泥的处理进行了实验室研究。并在2018年购进了100KVA的电弧炉，建设了一套赤泥加工的工业示范装置。由于效果十分理想，2019年我们申报了国家专利《一种利用氧化铝工业废料（赤泥）。生产铁基微合金的冶炼工艺》zl.201910671235.6。当山东的技术在中央二套融资的时候，我们已经申报国家专利。
我们的办法是把赤泥当中的三氧化二铁用强磁选到45--50%品位，然后将三氧化二铁还原成铁。变废为为宝的举措。
这个时候，出现了一个小小的插曲。河南卖给我们电弧炉这一家。在配合我们试生产的时候，和电弧炉出现故障赶来抢修的时候。看明白了我们所使用的主料。他们把这项技术移置到了重庆的一家企业。河南这家工厂，只是单纯生产电弧炉的生产厂，根本没有研究冶炼的机构。他们只能自我解嘲地说，他们是听了东北大学的教授说的。可是遗憾的是，他们只知道我们的主料，并不知道我们加了什么催化剂。所以重庆那一家企业只能生产不合格的铁，而生产不出我们的铁基微合金！时至今日，也没有见到东北大学加工赤泥的报道。我也亲自问过东北大学的相关教授，此事纯属子虚乌有。
我们为了把相近的技术再甩开几条街，立即对赤泥加工技术进行升版。把赤泥加工和我们另行开发的“非高炉冶炼钢铁”(《一种分步还原非高炉生产钢铁的方法及系统》zl202310457662.0)进行了融合。处理结果十分理想：不仅将强碱参与了冶炼过程，变废为宝，而且在冶炼过程中把多余的强碱回收，返回赤泥抽提工段。这样一来，还解决了赤泥含碱，不能做水泥掺和料的问题。众所周知：现在的砂子大都是机制砂。其原因是河沙不让挖，海沙不让用。海沙虽然大量地存在，但是由于含盐，会对钢筋腐蚀而被禁止使用。含由酸碱中和而产生的盐，腐蚀性大大的下降了。含盐海沙都被禁止使用，含强碱的赤泥就更不能使用了。我们把赤泥加工的残渣送到沈阳建筑大学分析，结果完全符合水泥掺和料的要求。更加令人惊喜是：在赤泥的冶炼过程中我们利用了赤泥当中原有的一些微量元素，和我们添加的稀土元素，相互作用。使得产品的硬度直接达到了 hrc 55~60。这就为我们下一步开发耐磨材料提供了基础的材料。我们曾经为阜新的某电厂制造过磨煤机的耐磨衬板。其耐磨程度达到了德国的材料水平，比国产的材料耐磨度提高了数倍。但是由于这种产品的需求量比较少，我们的耐磨度提高以后，更换周期也加长了。所有的人吃马喂加在一起算账，有点划不来。所以这个产品没有再继续搞下去。但是，一旦有了大的需求量，这些耐磨产品还是很赚钱的。众所周知：就是我们平时使用的工具钢，也就撬棍、凿子等工具，都是用45号钢制成的。它在经过淬火处理以后，硬度也就能达到hrc45左右，绝对不可能达到 hrc55~60的硬度。
2、硫酸烧渣处理
2.1硫酸烧渣是用黄铁矿制取硫酸后剩余的工业废渣。因其含有三氧化二铁而普遍呈暗红色，经过浓缩之后其含铁量接近60%。它除了含铁以外，还含有硫、铜、铅、锌等金属，也含有金银等贵重金属。但是它金银的品位不太高，利用价值不是很大。硫酸烧渣除了含有氧化铝、氧化硅等盐类之外，还含有氧化钠，氧化钾等强腐蚀性介质，处理起来比较麻烦，有的和赤泥一样堆放，直接污染环境。
2.2我国目前硫酸烧渣的主要用途是作为炼铁的补充原料。但是，由于硫酸烧渣作为炼铁原料时候，有诸多难以克服的自身弱点，所以不能大面积使用。这样一来，造成了硫酸烧渣利用率不足。
2.3.硫酸烧渣虽然经过磁选，其品位也很难达到60以上。众所周知：铁矿石的品位下降1%，高炉的焦比和费用就会大幅度上升。品位低于60%的铁矿，用高炉是无法加工的。除了费用的升高以外,高炉加工低品位铁矿的风险还有,可能造成渣铁不分，形成泡沫渣。一旦形成泡沫渣，高炉将无法正常生产。并在被迫停工以后，会使高炉下部连渣带铁焊成一个整体，导致高炉报废。现在处理硫酸烧渣的一个无奈的办法，就是把它掺入高品位的铁矿中冶炼。其经济效益，十分不理想。
像这种60左右品位的铁矿，在我们国家大量地存在，它们都面临着十分尴尬的境地。不要说工业废渣，就是一些含钒鈦的铁矿，很难将他们的品位选到60以上。如果执意要把它们选到60%以上，势必造成甩尾严重，损失加大。前一段时间，黑龙江省一家矿业公司和西藏一家矿业公司，几乎同时找到我。他们手里都有品位近60%的铁矿。这些铁矿和66品位的铁矿虽然只差了6个百分点（10%），但是其价格却跌掉了一大半。彼时66品位的矿粉售价在1000元左右。而黑龙江这一家给我的报价，却只有500元一吨，西藏的报价更是低到400元。我估计他们这种报价还是有一定的余地。黑龙江公司已经把建厂计划上报，等待政府批复。
2.4.硫酸烧渣本身呈蓬松状态,又没有粘接力,无法做成烧结用的球团。如果我们把它做成冷固球团，又无法经过烧结后进入高炉。
2.5.即使没有上述的问题，品位66的铁粉，通过高炉加工以后也是亏损的。我们鞍钢的铁矿的采购标准是65%，低0.1%都不要。尽管这样，2024年官方数据亏损70多亿元。直接导致鞍钢总经理换人！低品位的铁矿加工本事就是一个难题，如果加工以后还有经济效益，不能不说是一个意外！
2.6安徽铜陵化工集团有限公司于2023年12月8日,在北京黄河会议中心的“第2届矿业投融资大会”上，通过我的会议路演，了解到了我的专利技术。他们主动联系我，看看能不能为他们加工硫酸烧渣。原来他们的硫酸烧渣，经过磁选磁铁浓缩到接近60%，但是还不能够作为铁精矿出售。他们只好到国外买来，品位70%左右的铁精矿，然后把硫酸烧渣勾兑到65%的品位出售。他们给我寄来硫酸烧渣的样品，看我的办法能不能够单独加工硫酸烧渣。加工的结果是：完全可以100%的加工硫酸烧渣，而且还有很好的经济效益！这样一来，就把贴钱才能出售的硫酸烧渣，变成企业的摇钱树。硫酸烧渣的铁收率高达98%以上，超过了高炉的铁收率。而且硫酸烧渣里面硫含量很高（0.3--1.0%），我们的产品硫含量低到0.024%，直接满足各种钢铁产品的硫含量要求。对方对这个结果十分满意。
整个2024年，我都是围绕着铜陵项目在工作。铜陵化工集团有限公司，是一个大的公司，年流水为几百个亿。他们的决策程序也复杂一些。原来他们要求，只要能练出铁就可以。后来炼出铁以后，他们又要求提升，我按照他们的要求一一达到了。后来我建议他们参加2024年6月份的防城港会议。因为防城港会议是中国“还原网”主办的“非高炉冶炼”高峰论坛。他们派出了以技术部长为首的人员参加了防城港会议。在会议上他们得知，没有人能达到我的水平。防城港会议之后，他们又派出以技术部长为首的4个人，来到鞍钢，要求我当面为他们表演。他们4个人，把我冶炼的产品和冶炼渣都带了回去。
铜陵化工集团有限公司要求我为他们建一套万吨级的工业示范装置。所有的技术方案和投资规划我都做好了。但是由于铜陵在长江沿岸， 环保要求比较严，至今没有通过环评。不知道。他们还能不能通过环评。
3 铜矿尾矿的最新处理方法
3.1自然界中的氧化铜矿因为含有氧化铜而显绿色。选出氧化铜之后，由于含有四氧化三铁而呈黑色。在中国，铜矿尾渣大量存在于云南、江西山东和辽宁等地。内蒙古赤峰一家企业提供了铜矿尾矿的样品：全铁为51.25%，硫含量为0.093%。起初他们以255元/吨卖给唐山，后来降到230元/吨，现在已经讲到200元/吨以下，而且销售不畅！这个企业急切需要解决铜矿尾矿的加工问题。
为此，我们进行了攻关，并成功地解决了该问题。我们冶炼结果：铁的收率95%以上，硫含量0.22%，碳含量2.11%。这个碳含量非常有趣，因为2.11%恰恰是钢和铁的分界线。它既是钢含碳量的最大值，也是铁含碳量的最小值。这也就是从另一个角度证明了：我用铁矿既可以炼铁、也可以炼钢、还可以炼半钢。在钢铁的含碳量方面，我可以实现“无极变速”般地调整。
3.2内蒙古的电价非常便宜，煤也便宜。用这样的铜矿尾矿加工一吨铁可以获得毛利1000元左右。建一个10万吨/年的小铁厂，年获毛利一亿元左右。如果比照中国允许使用的最小高炉（1280立方米），年产铁200万吨。它的投资额在100亿元左右，而我们的投资额不到10亿元；高炉加工51.25%的铁矿，即使认赔钱也是不可能的，理论上低于60%品位的铁矿石，不能进入高炉加工的。我们不但可以加工，还可以获毛利20亿元左右。内蒙古的这家企业，要求我提供一套万吨级的示范装置的设计和投资规划。年前我已经提交给他们。
4 内蒙古含稀土钢渣的处理
4.1众所周知：炼铁的冶炼渣是很好的建筑材料，他们水淬以后的水渣是良好的水泥原料。但是钢渣就不同了，由于炼钢的助剂里面有氧化钙和氧化镁，它们遇到水以后，会发生水合反应，导致其体积膨胀一倍左右。这样一来，就可以使钢渣基础和钢渣水泥胀坏。所以大量的钢渣被无奈地堆放。
4.2内蒙古有一种钢渣，它们含有稀土元素。其稀土含量为4.42%。其中绝大部分为：“镧”、“铈”、“镨”和“钕”，占稀土总量的96.69%。我们把这种钢渣作为钢铁冶炼的添加剂，回收了宝贵的稀土资源。这些稀土使得我们冶炼的钢种，使用性能大大提升。尤其是对我们生产的超硬钢这硬度有所提升。现在我们冶炼面包铁硬度就可以达到 hrc, 55~60。
4.3这种钢渣作为钢铁冶炼的添加剂，使得原来过量的氧化钙和氧化镁得以释放，继续为钢铁冶炼提供溶剂。而且去掉氧化钙和氧化镁的钢渣。又可以像铁渣一样得到充分的利用。此乃一举两得的办法。
5 钒钛磁铁矿铁矿及其冶炼尾渣的处理
5.1用高炉来冶炼钒钛磁铁矿，一直是世界性的难题，至今没有人能够突破。上个世纪，中国发现了以攀枝花为主这钒钛磁铁矿分布。仅攀枝花地区，就蕴藏了上百亿吨钒钛磁铁矿。在钢铁元帅坐帐的年代里，不啻抱了一个大金娃娃！但遗憾的是，钒钛磁铁矿用高炉无法加工。在这里，铁和钛的金属氧化物不是简单的混合在一起。而是形成了三氧化钛铁这样复杂的化合物。用磁选的办法，无法将铁和钛分开。在高炉还原的条件下，钛和空气中的氮形成氮化钛，和还原剂中的碳形成碳化钛。而这两种东西，又是现在最时髦的耐火材料。它们在高炉冶炼渣中，不能熔解，只能以微颗粒的状态悬浮在炉渣之中。这就导致了炉渣的极度粘稠，堵死了高炉的通风通道，造成事故。
为了解决钒钛磁铁矿的冶炼问题，共和国的总理亲自批了几千万的巨款，用来研究钒钛磁铁矿的加工方法。该遗憾的是，迄今为止，钒钛磁铁矿的最好加工办法也就是勾兑。如果把他们沿着炉壁分布的话，还可以替代一部分护炉球团。最终的结论：用高炉100%加工钒钛磁铁矿是不可能的。
5.2我本人开发的“非高炉冶炼钢铁”的专利技术，就可以100%地冶炼钒钛磁铁矿。而且我们可以使“钒”一部分进入铁相，从而改善了钢铁产品的性质。
5.3攀枝花某选场的“中渣”含铁29%、含二氧化钛38%。且不论含铁量高低，就是这么高的二氧化钛含量，高炉就更没有办法加工了！至于29%的含铁量，到目前为止，没有何一种方法能够加工。安徽安纳达公司是一家生产钛白粉的企业，他们需要大量采购，含二氧化钛45%以上的高钛渣。他们公司希望我能够把二氧化碳的含量提高到45%以上。经过我的提炼，高钛渣的二氧化钛含量提高到47%~50%。同时我们又回收了85%以上的铁。
6 玄武岩的最新熔化方法
6.1玄武岩是火山喷发后，熔岩冷却后形成的。玄武岩在高温状态下，流动性很好，这也是他们容易从地壳中喷出的原因之一。玄武岩在常温下是一种很脆的材料，但是一旦把他们重新融化，拉成纤维以后，就会变得十分柔软。这些纤维和它们的制品，具有耐高温、防腐蚀和电绝缘等特性。因此他们被制成防火服、绝缘服甚至航天服。用玄武岩纤维制作的钢筋替代品，重量比钢筋轻，而强度要比钢筋大得多。
6.2玄武岩产品纵然有诸多优点，但是制约人们使用玄武岩的原因是:熔化玄武岩十分困难。如果用感应电炉加热它们，真因为他们不是金属，不能在电场的感应下产生磁窝流，也就无法被加热。如果用电弧炉来加热，那么一般要使用石墨电极。玄武岩当中还有大量金属和非金属氧化物，一旦接触到石墨电极，他们中的一部分就会被还原，就变得不是典型的玄武岩了。为了解决这个问题，人们想到了，用带有钼电极的电弧炉来熔化玄武岩。这就带来了很麻烦的后果：这种电弧炉不能做得太大，一般单台的功率只有70千瓦。一般规模的玄武岩加工厂，都要配备100多台这样的电弧炉，十分地繁琐。加工一吨玄武岩，需要耗电4000多度。
6.3为了解决这个问题，我们开发了新一代的玄武岩熔化炉。其处理规能力高到10倍以上，每加工一吨玄武岩电耗下降1000多度。
7 其他工业固体废物处理
7.1氧化皮处理
炼钢厂里会产生很多氧化皮，这些氧化皮含铁量在70%左右，高的达到80%以上。另外，锻造工厂也会产生大量的氧化皮。这些氧化皮的含铁量随着所在位置在不断的变化。仅以轧钢的氧化铁皮为例：靠近外层的油，10%左右的三氧化二铁、中间层有50%左右的四氧化三铁、而靠近内层的是40%左右的氧化亚铁。这些氧化铁皮经过我们加工以后，铁的回收率高达95%以上。
7.2钢铁厂的除尘灰处理
在钢铁厂除尘灰大量的存在，但是他们普遍的含铁量比较低。仅以高炉的除尘灰、球团和烧结除尘灰为例，他们的含铁量只有50%~60%。不能够回掺到原料里。经过我们加工，铁得回收率也可以达到95%以上。