工业废料回收中的化学应用

1 引言

工业生产的扩大和不断升级，给人们工作和生活带来便利的同时，工业废料的随意丢弃和处理也带来了一系列的环境问题。比如，市场产品种类的增多和人们对物质生活的不断追求，提高了产品更新换代的速度，这在促进消费市场升级和产业发展的同时，也给社会带来了越来越多的工业废料。就工业固体废物这一项来看，其存在数量庞大、种类繁多和处理困难的特征，据资料统计，截至2015年，我国工业固体废物的产生量高达33亿吨，其中能够实现回收利用的不到总量的50%，其余部分要么予以储存，要么予以丢弃处理。所以，实现工业废料的有效回收和利用，减少工业废料的数量，或者对其进行环保处理成为摆在了人们面前的难题。特别是一些日常用品和电子产品，市场淘汰速度很快，因此如何解决工业废料的回收问题，达到变废为宝的目的，成为了社会广泛关注的焦点。

从工业废料的种类来看，虽然种类繁多，难以进行统一的分类，但是从回收处理的方法来看，其主要分为以下4个大类：(1)不含油脂的橡胶塑料金属混合物，比如废旧塑料产品、玩具、电线、生活用品等；(2)含油脂的橡胶塑料金属混合物，比如电动机、水泵、滑轮、电缆等；(3)电子产品，比如电话、电路板、集成器、电脑等；(4)废弃液体，比如机油、工业废水、废酸、废碱等。上述工业废料具有腐蚀性、易燃性和毒性的特征，不仅会直接危及到人们的身体健康，而且随意丢弃和排放会对环境构成污染。但是这些工业废料并未一无是处，如果能够进行有效的回收，重新对其进行萃取和提炼，往往能够节省工业生产的成本，提高工业生产的效率。

从工业废料回收的方法来看，其主要分为物理和化学两种方法。物理方法主要包括了粉碎、搅拌、过滤、蒸馏和结晶等，该方法由来已久，在废弃液体处理方面依然有很大的体现。相比物理方法而言，化学方法经过不断的发展，已经成为了较为精细的工业废料回收方法，并且在众多领域得到了很好的利用，有效促进了工业废料的回收和利用。

2 工业废料回收中的化学方法

2.1 湿法冶金

湿法冶金主要利用溶剂和化学反应来对原料中金属物质进行提取和分析，所以湿法冶金也被称为水法冶金。早在西汉时期，就有关于湿法冶金用于提取铜的记录，相对于火法冶金而言，湿法冶金的出现时间虽早，但是其一直发展比较缓慢，直到化学现象和化学原理逐渐得到了科学界的广泛认可后，湿法冶金才得以成为冶金领域中的一个重要分支，其虽然利用的是化学反应原理，但是也与矿物学、金属学和工程学息息相关。具体而言，湿法冶金就是将工业废料中有用的成分溶解到溶液里，在对残渣和溶液进行分离后，一方面对残渣进行回收和利用，另一方面在溶液中通过离子交换和溶剂萃取的方法来获取化学沉淀，达到净化液体或提取高价金属的目的。比如，利用湿法冶金可以对低品位的物料、尾矿进行处理，有效回收其中的稀贵金属伴生物。当前，湿法冶金成为了我国重要的基础工业之一，世界上全部的氧化铝、氧化铀、约74%的锌、近12%的铜都是用湿法冶金的方法生产得来，特别是在地球资源有限的情况下，在对工业废料进行回收和利用时，如何降低资源的消耗，避免对环境的二次污染，最终达到资源的可持续开发和工业废料的可循环使用，成为了经济发展中的重要领域。基于此，在工业废料的回收过程中，需要进一步完善湿法冶金的工艺流程，提高高价金属的回收利用率和矿物资源的综合利用，在冶金过程中要注重对环境的保护，实现整个流程的清洁生产。除此之外，还需要有效开发各种冶金新材料和新型设备，提高湿法冶金的劳动生产效率，促进该工艺流程的不断发展和进步。

2.2 电化学沉积法

电化学沉积是指金属或合金从其化合物水溶液、非水溶液或熔盐中电化学沉积的过程，比如金属电解冶炼、电解精炼、电镀、电铸等，该过程往往在电解质的条件下实现，一方面受到电流大小和金属沉淀物的性质影响，另一方面与电解质的组成成分、温度、pH值等有关。可以说，电化学沉积是电化学理论和电化学技术得以不断发展的结果，特别是在电能得以广泛普及的当下，电化学沉积法在化工领域、能源领域和材料领域方面都得到了广泛的应用。首先，电化学沉积的实施条件相对简单，相比热裂解和焚烧而言，其能够在常温、常压的条件下进行；其次，电流和电压的大小容易控制，所需的设备相对简单，通过电化学沉积法来实现工业废料的回收，具有可观的经济效益；然后，无论是气相沉淀还是液相沉淀，其基本原理都是通过电荷的正负极将工业废料中的物质分布于电源的两极，充分利用了氧化还原反应的作用，最终得到有用物质；最后，电化学沉积不仅可以在工业废水中提取有用物质，满足工业生产中的原材料或半成品材料的需求，而且能够通过电化学沉积来降低工业废水中的毒性，比如氰化物、重金属离子、苯酚等，因此电化学沉积在水资源净化和餐饮行业都得到了很好的体现，具有非常广阔的发展前景。但是需要注意的是，虽然电化学沉积法对环境的污染小，不需使用大量的试剂和催化剂，得到的有用物质也比较纯粹，但是该方法需要消耗大量的电能，所以不太适用于电力匮乏的地区。另外，电化学沉积法的前期资金投入较大，收回成本的周期较长，生产经营容易受到市场环境的影响，风险较大。

文章来源：《湿法冶金》 网址: http://www.sfyjzz.cn/qikandaodu/2020/1225/376.html