鉛鋅冶煉渣節能處理新方法研究

楊炳旭

（劍川縣環境監測站 云南大理 671300）

鉛鋅冶煉過程中會產生大量的工業固體廢棄物，這些廢棄物經過數十年的累積已經達到上億噸。采用水泥固化等穩定化技術又很難將廢渣中的資源回收。因此需要研發可資源化且又穩定的新方法[1]。

1 鉛鋅冶煉廢渣

1.1 廢渣產生

我國鉛鋅冶煉工業生產工藝較多，據鉛鋅冶煉行業協會統計，截止到2012年，我國共有350家鉛鋅冶煉企業。這類企業的產能不集中，年產10萬t以上的企業不到總數的10%，且僅有20多家。當前，大多的鉛冶煉技術使用火法，其產量占共產量的85%[2]。

1.2 廢渣組成

鉛鋅冶煉過程產生廢水、廢氣和廢渣，在三廢處理過程中還會產生較多的二次污染。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出石膏渣。

1.3 危害

冶煉廢渣對環境的危害主要有：（1）重金屬廢渣如不合理處置會造成污染事故。重金屬污染事故一旦爆發將對人身造成嚴重傷害，而且重金屬污染具有長期性和隱蔽性的等特點，對人身與環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，而且會破壞周邊自然地理環境和植被。有毒重金屬長期暴露在自然環境經雨水淋洗可溶性有毒物質會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隨風進入大氣，對人身體構成威脅[3]。

2 硫化技術節能特性

目前國內外硫化回收重金屬技術分為表面處理技術、機械破碎硫化技術、水熱硫化法等方法。硫化技術通過將重金屬轉變成硫化物，再經過浮選回收可以實現資源化，另外，其生成物具有較好的穩定性，無二次污染，符合選擇要求。

3 實驗部分

3.1 實驗廢渣

本實驗采用的固體廢渣來自某大型鉛鋅冶煉廠，產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確性,研究同種廢渣,實驗在不同時間段分別取樣3個。實驗所用廢渣采樣后,經過高溫烘干、研磨破碎后進行保存。

3.2 檢測方法及計算

本實驗檢測方法化學物相分析方法為基礎，該方法廣泛應用與礦石及工業產品實驗檢測中，以鋅硫化率檢測方法為例,實驗過程描述如下:

3.2.1 制作實驗樣品后，準確稱取0.500g實驗樣品,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。經過化學物相分析方法分析得出鋅離子的濃度,得出CZn。

3.2.3 對上步中的濾渣進行沖洗,然后把濾液放入錐形瓶中,加入25mL質量分數為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。再經過化學物相分析方法分析得出鋅的濃度,然后計算出C'Zn。

3.2.5 對上步中的濾渣進行沖洗,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,經過ICP分析得出Zn的濃度,然后計算得出C''Zn。硫化率由下式計算所得:

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、硫化態、其他形態的重金屬的含量。

3.3 中和渣水熱硫化工藝優化影響因素

3.3.1 水熱溫度。設定反應時間為2h,廢渣碾磨漿液濃度為200g/L,調節pH=10.3，在硫磺添加量18%的反應條件下，結果見表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，當達到180℃時硫化反應基本穩定。當溫度從溫度由25℃升高至250℃,鋅離子濃度增加了十倍。當溫度逐漸升高，高于200℃時,鋅的硫化率基本維持在90%左右鉛的硫化率維持在80%左右,因此經實驗驗證為180℃為最佳的鉛鋅硫化反應溫度。3.3.2反應時間。在反應溫度200℃,礦漿濃度200g/L,pH=10.3，硫磺添加量18%的反應條件下。由上圖得知，硫化反應2h后,鉛的硫化率可以達到74.5%,鋅的硫化率可以達到87.0%；隨著硫化反應進行,硫化時間的延長對反應效果的影響增加幅度很小,硫化反應8h后,鋅的硫化率為91.0%,鉛的硫化率為73.9%,因此研究認為鉛鋅廢渣硫化反應在2h內基本結束,就硫化效果而言,水熱硫化的最佳硫化反應時間為2h。

4 結語

最佳反應條件為反應溫度200℃，時間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.鉛鋅冶煉渣性質及綜合利用研究進展.山東化工.2013.07.

[2]侯曉波.鉛鋅冶煉渣處理的系統分析及研究.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.2012.11.