濕法冶金工業(yè)廢渣資源化回收利用鋅的研究

何青

摘要：在工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷進(jìn)步的同時(shí)，金屬資源儲(chǔ)量不斷減少，人類(lèi)對(duì)自己生活的生態(tài)環(huán)境越來(lái)越重視，工業(yè)廢料的再利用已是大勢(shì)所趨。本文首先總結(jié)含鋅廢料的來(lái)源，和目前國(guó)內(nèi)外回收現(xiàn)狀概述，對(duì)工業(yè)廢渣進(jìn)行元素分析，制定試驗(yàn)流程與方法，在堿性浸出實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)研究，分別控制浸出時(shí)溫度、轉(zhuǎn)速等來(lái)總結(jié)出廢渣最優(yōu)的浸出條件。再對(duì)浸出液進(jìn)行除雜研究，對(duì)除雜結(jié)果進(jìn)行分析，濕法冶金工業(yè)廢渣資源化回收利用鋅的最優(yōu)浸出條件為轉(zhuǎn)速180r/min，進(jìn)出時(shí)間為1.5h，液固比為15：1。希望本文對(duì)廢渣回收利用和環(huán)境保護(hù)提供參考。

關(guān)鍵詞：濕法冶金;鋅廢料;濾液除雜;鋅回收

前言：據(jù)環(huán)境部門(mén)統(tǒng)計(jì)，目前含鋅廢物來(lái)源有鉛鋅礦尾礦、火法和濕法冶煉的含鋅廢渣、生活中含鋅的廢家電，電子原件等，這些廢物中鋅主要以氧化鋅為主。鋅廢物直接污染土壤，地下水、和大氣環(huán)境。同時(shí)鋅的開(kāi)發(fā)導(dǎo)致鋅原生礦越來(lái)越少，鋅資源再利用，從工業(yè)廢渣中提鋅成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)。鋅資源回收再利用，是可持續(xù)發(fā)展的必要舉措，也是改善生態(tài)環(huán)境的重要手段。

1.含鋅廢渣常用處理方法

含鋅廢渣處理方法分兩大類(lèi)火法處理與濕法處理。火法處理分類(lèi)和特點(diǎn)如表一所列，見(jiàn)（表一）。

常見(jiàn)廢渣處理濕法處理方法分類(lèi)及個(gè)方法特點(diǎn)見(jiàn)表二。

由上表統(tǒng)計(jì)分析可看出，目前對(duì)冶金工業(yè)廢渣資源化回收利用鋅的工藝種類(lèi)豐富，但工業(yè)應(yīng)用都不成熟。本文通過(guò)總結(jié)前人試驗(yàn)方法，研發(fā)一種2段浸出，加一酸浸工藝試驗(yàn)，以達(dá)到能耗低，污染小，高回收率，設(shè)備損耗低，成本低的目的，本實(shí)驗(yàn)浸出技術(shù)搭配有處理浸出渣，可以同時(shí)回收銦，硫渣與浮選尾礦壓濾后送鉛冶煉系統(tǒng)處理，可以有效回收其他金屬資源，解決鋅浸出渣污染問(wèn)題，淘汰傳統(tǒng)浸出渣工藝。

2.實(shí)驗(yàn)室研究

2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試驗(yàn)藥劑

實(shí)驗(yàn)所需廢渣礦樣是從云南金鼎鉛鋅礦某3個(gè)尾礦堆附近取樣，礦樣粒度不均勻，去除部分殘?jiān)?，利用恒溫箱進(jìn)行烘干處理。實(shí)驗(yàn)室首先對(duì)礦樣進(jìn)行多元素分析，和鋅物相分析，分析結(jié)果見(jiàn)表三。實(shí)驗(yàn)礦樣500克一次，礦樣粒度篩選出不同目數(shù)。實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備主要包括錐形球磨機(jī)（磨礦）、單槽式浮選機(jī)、數(shù)顯酸度計(jì)、多用真空過(guò)濾機(jī)、電熱鼓風(fēng)干燥箱、分析篩、電子天平（稱(chēng)重）、攪拌器（攪拌浸出）等。實(shí)驗(yàn)所需主要藥劑有氫氧化鈉500g、硫化鈉500g、硫酸500ml、硝酸500ml、高氯酸500 ml、硼氫化鉀500g、鋅粉500g、鐵標(biāo)液50ml等。

本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程首先將固體樣品進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)樣品成分進(jìn)行分析，加入氫氧化鈉浸出，加入鋅粉進(jìn)行除雜，最后加入硫化鈉得出產(chǎn)品。

2.2溫度對(duì)浸出鋅的影響實(shí)驗(yàn)研究

首先取20g廢渣樣品，在固定轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘、浸出時(shí)間為90分鐘、氫氧化鈉濃度為5mol/L和液固比15：1的實(shí)驗(yàn)條件下，考察溫度對(duì)鋅浸出率的影響。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知，最佳的浸出溫度為70℃時(shí)，此刻鋅的浸出率最高為85.16%;當(dāng)溫度低于70℃時(shí)，鋅的浸出率與溫度成正比增長(zhǎng)關(guān)系，而當(dāng)溫度大于70℃時(shí)，鋅的浸出率與溫度成反比。大于70℃時(shí)原因分析：溫度高使水分蒸發(fā)加快，溶液較為粘稠，不利于鋅在溶液中的浸出，在一定的時(shí)間內(nèi)反而使之下降。所以在固定的浸出條件內(nèi)選擇溫度為70℃時(shí)為最佳浸出溫度。

2.3轉(zhuǎn)速對(duì)浸出鋅的研究

取20g廢渣樣品，在固定轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘、浸出時(shí)間為90分鐘、氫氧化鈉濃度為5mol/L和液固比15：1的實(shí)驗(yàn)條件下，考察轉(zhuǎn)速對(duì)鋅浸出率的影響。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知，當(dāng)轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)，它的浸出率最大為84.96%。鋅的浸出率呈下降的趨勢(shì)，由擴(kuò)散層的定義可知，擴(kuò)散層厚度與膠粒周?chē)囊徊糠株?yáng)離子由吸附層表面分布至膠粒陰電荷不能吸引的最小距離有關(guān)，當(dāng)轉(zhuǎn)速在50--200轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)，含鋅離子從固體表面至液體表面的距離變小，其意思就是擴(kuò)散層厚度越小有利于擴(kuò)散，而在200--400轉(zhuǎn)/分鐘導(dǎo)致形成了渦流，不利于擴(kuò)散，使樣品與液體不能充分接觸，結(jié)果是浸出率反而過(guò)低。因此選擇最佳轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘。

2.4氫氧化鈉濃度對(duì)浸出鋅的研究

稱(chēng)取20g廢渣樣品，在固定溫度為70℃時(shí)、固定轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘、浸出時(shí)間為90分鐘和液固比15：1的條件下，考察溫度對(duì)鋅浸出率的影響。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知，隨著氫氧化鈉濃度的升高，鋅的浸出率也逐漸升高。當(dāng)濃度為5mol/L時(shí)，鋅的浸出率最高為85.78%。在濃度為mol/L時(shí)，浸出率為50%，可能是因?yàn)榻鰰r(shí)存在一定的操作誤差，再者就是鋅在此濃度下達(dá)到了浸出的最大值，即浸出達(dá)到飽和。而在3--5 mol/L之間，鋅的浸出率變化不是特別明顯，但是因5mol/L時(shí)，鋅的浸出率最高。理論上堿液濃度越高，鋅的浸出率越大，但是實(shí)際操作、經(jīng)濟(jì)上都不適用。故本實(shí)驗(yàn)選擇氫氧化鈉濃度為5mol/L。

3.結(jié)論

分析可知，鋅在廢渣中的賦存形態(tài)相對(duì)簡(jiǎn)單，其存在形態(tài)以氧化鋅的形式為主。用鋅粉凈化除雜的方法是可行的，己經(jīng)有工業(yè)上的應(yīng)用。其中時(shí)間和添加鋅粉的量均能使溶液中的四種離子含量降低，對(duì)于銅和鉛的效果明顯，顯著性降低了這兩種離子在溶液中的濃度。氫氧化鈉的濃度，液固比，浸出時(shí)間，浸出溫度，浸出時(shí)的轉(zhuǎn)速均對(duì)渣中鋅的浸出有影響。其中氫氧化鈉的濃度的升高有利于渣中鋅的浸出過(guò)程，浸出時(shí)間的延長(zhǎng)也有利于鋅的浸出過(guò)程，但是液固比，浸出溫度，浸出時(shí)轉(zhuǎn)速都有一個(gè)先升高后降低的過(guò)程。因而可得出相應(yīng)的最佳浸出條件。本實(shí)驗(yàn)采用氫氧化鈉浸出氧化鋅渣中的鋅。在固定溫度為70℃時(shí)、固定轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘、浸出時(shí)間為90分鐘和液固比15：1的條件下，浸出率最大為86%左右。該方法能為含鋅廢渣提供一個(gè)新的處理方案，為工業(yè)廢渣的綜合利用提供一個(gè)新的途徑。三種因素對(duì)于四種雜質(zhì)離子的去除產(chǎn)生的影響不同，其中浸出的時(shí)間和鋅的投加量對(duì)溶液中所含有的四種離子作用的變化趨勢(shì)相同即都在下降，而對(duì)于溫度而言，其可能會(huì)使部分置換的金屬反溶于溶液中。

從以上幾點(diǎn)結(jié)論可說(shuō)明濕法冶金工業(yè)廢渣資源化回收利用鋅的研究可行，從廢渣中提取鋅的技術(shù)有推廣價(jià)值。

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