鉛鋅冶煉渣節(jié)能處理新方法研究

楊炳旭

（劍川縣環(huán)境監(jiān)測站 云南大理 671300）

鉛鋅冶煉過程中會(huì)產(chǎn)生大量的工業(yè)固體廢棄物，這些廢棄物經(jīng)過數(shù)十年的累積已經(jīng)達(dá)到上億噸。采用水泥固化等穩(wěn)定化技術(shù)又很難將廢渣中的資源回收。因此需要研發(fā)可資源化且又穩(wěn)定的新方法[1]。

1 鉛鋅冶煉廢渣

1.1 廢渣產(chǎn)生

我國鉛鋅冶煉工業(yè)生產(chǎn)工藝較多，據(jù)鉛鋅冶煉行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，截止到2012年，我國共有350家鉛鋅冶煉企業(yè)。這類企業(yè)的產(chǎn)能不集中，年產(chǎn)10萬t以上的企業(yè)不到總數(shù)的10%，且僅有20多家。當(dāng)前，大多的鉛冶煉技術(shù)使用火法，其產(chǎn)量占共產(chǎn)量的85%[2]。

1.2 廢渣組成

鉛鋅冶煉過程產(chǎn)生廢水、廢氣和廢渣，在三廢處理過程中還會(huì)產(chǎn)生較多的二次污染。廢水處理過程金屬酸根離子與石灰中和產(chǎn)生二次污染物中和廢渣。另外一種廢渣是來自污酸體系的煙氣洗滌污水過濾得到過濾廢渣，為了中和而投加石膏產(chǎn)出石膏渣。

1.3 危害

冶煉廢渣對環(huán)境的危害主要有：（1）重金屬廢渣如不合理處置會(huì)造成污染事故。重金屬污染事故一旦爆發(fā)將對人身造成嚴(yán)重傷害，而且重金屬污染具有長期性和隱蔽性的等特點(diǎn)，對人身與環(huán)境安全造成較大的潛在危害。（2）冶煉廢渣長期積累堆置占用土地，而且會(huì)破壞周邊自然地理環(huán)境和植被。有毒重金屬長期暴露在自然環(huán)境經(jīng)雨水淋洗可溶性有毒物質(zhì)會(huì)滲入地下污染土壤及地下水，也可能隨地表徑流匯入江河污染地表水。（3）污染大氣。鉛鋅冶煉金屬廢渣中有部分粒徑較小的粉塵會(huì)隨風(fēng)進(jìn)入大氣，對人身體構(gòu)成威脅[3]。

2 硫化技術(shù)節(jié)能特性

目前國內(nèi)外硫化回收重金屬技術(shù)分為表面處理技術(shù)、機(jī)械破碎硫化技術(shù)、水熱硫化法等方法。硫化技術(shù)通過將重金屬轉(zhuǎn)變成硫化物，再經(jīng)過浮選回收可以實(shí)現(xiàn)資源化，另外，其生成物具有較好的穩(wěn)定性，無二次污染，符合選擇要求。

3 實(shí)驗(yàn)部分

3.1 實(shí)驗(yàn)廢渣

本實(shí)驗(yàn)采用的固體廢渣來自某大型鉛鋅冶煉廠，產(chǎn)自鉛鋅冶煉工段排放的廢渣,在分析過程中為了確保固體廢渣的準(zhǔn)確性,研究同種廢渣,實(shí)驗(yàn)在不同時(shí)間段分別取樣3個(gè)。實(shí)驗(yàn)所用廢渣采樣后,經(jīng)過高溫烘干、研磨破碎后進(jìn)行保存。

3.2 檢測方法及計(jì)算

本實(shí)驗(yàn)檢測方法化學(xué)物相分析方法為基礎(chǔ)，該方法廣泛應(yīng)用與礦石及工業(yè)產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)檢測中，以鋅硫化率檢測方法為例,實(shí)驗(yàn)過程描述如下:

3.2.1 制作實(shí)驗(yàn)樣品后，準(zhǔn)確稱取0.500g實(shí)驗(yàn)樣品,加入100mL濃度為100g/L乙酸和濃度為5g/L抗壞血酸溶液,然后放入沸水浴中混合振蕩1h。

3.2.2 混合液振蕩后過濾,取濾液1mL放入100mL容量瓶中定量。經(jīng)過化學(xué)物相分析方法分析得出鋅離子的濃度,得出CZn。

3.2.3 對上步中的濾渣進(jìn)行沖洗,然后把濾液放入錐形瓶中,加入25mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%溴水溶液。常溫下振蕩60min。

3.2.4 振蕩完成后過濾,取濾液1mL放入容量瓶或比色管中。再經(jīng)過化學(xué)物相分析方法分析得出鋅的濃度,然后計(jì)算出C'Zn。

3.2.5 對上步中的濾渣進(jìn)行沖洗,然后把濾渣放入錐形瓶中,加入HF(1mL),HCIO4(3mL),HNO3(5mL)以及Ha(15mL),在180℃下消解,消解液稀釋過濾后,經(jīng)過ICP分析得出Zn的濃度,然后計(jì)算得出C''Zn。硫化率由下式計(jì)算所得:

其中,X為硫化率(%)；C'Me為原渣中的硫化物含量，CMe，C'Me，C''Me分別代表硫化后廢渣中的氧化態(tài)、硫化態(tài)、其他形態(tài)的重金屬的含量。

3.3 中和渣水熱硫化工藝優(yōu)化影響因素

3.3.1 水熱溫度。設(shè)定反應(yīng)時(shí)間為2h,廢渣碾磨漿液濃度為200g/L,調(diào)節(jié)pH=10.3，在硫磺添加量18%的反應(yīng)條件下，結(jié)果見表2。

表2 水熱溫度對鉛鋅硫化率的影響

隨溫度的增高Zn、Pb的硫化率都有所增高，當(dāng)達(dá)到180℃時(shí)硫化反應(yīng)基本穩(wěn)定。當(dāng)溫度從溫度由25℃升高至250℃,鋅離子濃度增加了十倍。當(dāng)溫度逐漸升高，高于200℃時(shí),鋅的硫化率基本維持在90%左右鉛的硫化率維持在80%左右,因此經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為180℃為最佳的鉛鋅硫化反應(yīng)溫度。3.3.2反應(yīng)時(shí)間。在反應(yīng)溫度200℃,礦漿濃度200g/L,pH=10.3，硫磺添加量18%的反應(yīng)條件下。由上圖得知，硫化反應(yīng)2h后,鉛的硫化率可以達(dá)到74.5%,鋅的硫化率可以達(dá)到87.0%；隨著硫化反應(yīng)進(jìn)行,硫化時(shí)間的延長對反應(yīng)效果的影響增加幅度很小,硫化反應(yīng)8h后,鋅的硫化率為91.0%,鉛的硫化率為73.9%,因此研究認(rèn)為鉛鋅廢渣硫化反應(yīng)在2h內(nèi)基本結(jié)束,就硫化效果而言,水熱硫化的最佳硫化反應(yīng)時(shí)間為2h。

4 結(jié)語

最佳反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度200℃，時(shí)間2h,礦漿濃度200g/L,pH=10.3，硫磺添加量18%。

[1]劉凱凱,周廣柱,周靜.鉛鋅冶煉渣性質(zhì)及綜合利用研究進(jìn)展.山東化工.2013.07.

[2]侯曉波.鉛鋅冶煉渣處理的系統(tǒng)分析及研究.云南冶金.2011.06.

[3]梁彥杰.鉛鋅冶煉渣硫化處理新方法研究.中南大學(xué).2012.11.