濕法冶金工業廢渣資源化回收利用鋅的研究

何青

摘要：在工業生產技術不斷進步的同時，金屬資源儲量不斷減少，人類對自己生活的生態環境越來越重視，工業廢料的再利用已是大勢所趨。本文首先總結含鋅廢料的來源，和目前國內外回收現狀概述，對工業廢渣進行元素分析，制定試驗流程與方法，在堿性浸出實驗中，進行動態模擬試驗研究，分別控制浸出時溫度、轉速等來總結出廢渣最優的浸出條件。再對浸出液進行除雜研究，對除雜結果進行分析，濕法冶金工業廢渣資源化回收利用鋅的最優浸出條件為轉速180r/min，進出時間為1.5h，液固比為15：1。希望本文對廢渣回收利用和環境保護提供參考。

關鍵詞：濕法冶金;鋅廢料;濾液除雜;鋅回收

前言：據環境部門統計，目前含鋅廢物來源有鉛鋅礦尾礦、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、和大氣環境。同時鋅的開發導致鋅原生礦越來越少，鋅資源再利用，從工業廢渣中提鋅成為國內外研究熱點。鋅資源回收再利用，是可持續發展的必要舉措，也是改善生態環境的重要手段。

1.含鋅廢渣常用處理方法

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

常見廢渣處理濕法處理方法分類及個方法特點見表二。

由上表統計分析可看出，目前對冶金工業廢渣資源化回收利用鋅的工藝種類豐富，但工業應用都不成熟。本文通過總結前人試驗方法，研發一種2段浸出，加一酸浸工藝試驗，以達到能耗低，污染小，高回收率，設備損耗低，成本低的目的，本實驗浸出技術搭配有處理浸出渣，可以同時回收銦，硫渣與浮選尾礦壓濾后送鉛冶煉系統處理，可以有效回收其他金屬資源，解決鋅浸出渣污染問題，淘汰傳統浸出渣工藝。

2.實驗室研究

2.1實驗設備與試驗藥劑

實驗所需廢渣礦樣是從云南金鼎鉛鋅礦某3個尾礦堆附近取樣，礦樣粒度不均勻，去除部分殘渣后，利用恒溫箱進行烘干處理。實驗室首先對礦樣進行多元素分析，和鋅物相分析，分析結果見表三。實驗礦樣500克一次，礦樣粒度篩選出不同目數。實驗儀器設備主要包括錐形球磨機（磨礦）、單槽式浮選機、數顯酸度計、多用真空過濾機、電熱鼓風干燥箱、分析篩、電子天平（稱重）、攪拌器（攪拌浸出）等。實驗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、鐵標液50ml等。

本實驗設計流程首先將固體樣品進行預處理，對樣品成分進行分析，加入氫氧化鈉浸出，加入鋅粉進行除雜，最后加入硫化鈉得出產品。

2.2溫度對浸出鋅的影響實驗研究

首先取20g廢渣樣品，在固定轉速為200轉/分鐘、浸出時間為90分鐘、氫氧化鈉濃度為5mol/L和液固比15：1的實驗條件下，考察溫度對鋅浸出率的影響。由實驗結果分析可知，最佳的浸出溫度為70℃時，此刻鋅的浸出率最高為85.16%;當溫度低于70℃時，鋅的浸出率與溫度成正比增長關系，而當溫度大于70℃時，鋅的浸出率與溫度成反比。大于70℃時原因分析：溫度高使水分蒸發加快，溶液較為粘稠，不利于鋅在溶液中的浸出，在一定的時間內反而使之下降。所以在固定的浸出條件內選擇溫度為70℃時為最佳浸出溫度。

2.3轉速對浸出鋅的研究

取20g廢渣樣品，在固定轉速為200轉/分鐘、浸出時間為90分鐘、氫氧化鈉濃度為5mol/L和液固比15：1的實驗條件下，考察轉速對鋅浸出率的影響。由實驗結果分析可知，當轉速為200轉/分鐘時，它的浸出率最大為84.96%。鋅的浸出率呈下降的趨勢，由擴散層的定義可知，擴散層厚度與膠粒周圍的一部分陽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，當轉速在50--200轉/分鐘時，含鋅離子從固體表面至液體表面的距離變小，其意思就是擴散層厚度越小有利于擴散，而在200--400轉/分鐘導致形成了渦流，不利于擴散，使樣品與液體不能充分接觸，結果是浸出率反而過低。因此選擇最佳轉速為200轉/分鐘。

2.4氫氧化鈉濃度對浸出鋅的研究

稱取20g廢渣樣品，在固定溫度為70℃時、固定轉速為200轉/分鐘、浸出時間為90分鐘和液固比15：1的條件下，考察溫度對鋅浸出率的影響。由實驗結果分析可知，隨著氫氧化鈉濃度的升高，鋅的浸出率也逐漸升高。當濃度為5mol/L時，鋅的浸出率最高為85.78%。在濃度為mol/L時，浸出率為50%，可能是因為浸出時存在一定的操作誤差，再者就是鋅在此濃度下達到了浸出的最大值，即浸出達到飽和。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，鋅的浸出率最高。理論上堿液濃度越高，鋅的浸出率越大，但是實際操作、經濟上都不適用。故本實驗選擇氫氧化鈉濃度為5mol/L。

3.結論

分析可知，鋅在廢渣中的賦存形態相對簡單，其存在形態以氧化鋅的形式為主。用鋅粉凈化除雜的方法是可行的，己經有工業上的應用。其中時間和添加鋅粉的量均能使溶液中的四種離子含量降低，對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，浸出時間，浸出溫度，浸出時的轉速均對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程，浸出時間的延長也有利于鋅的浸出過程，但是液固比，浸出溫度，浸出時轉速都有一個先升高后降低的過程。因而可得出相應的最佳浸出條件。本實驗采用氫氧化鈉浸出氧化鋅渣中的鋅。在固定溫度為70℃時、固定轉速為200轉/分鐘、浸出時間為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新的處理方案，為工業廢渣的綜合利用提供一個新的途徑。三種因素對于四種雜質離子的去除產生的影響不同，其中浸出的時間和鋅的投加量對溶液中所含有的四種離子作用的變化趨勢相同即都在下降，而對于溫度而言，其可能會使部分置換的金屬反溶于溶液中。

從以上幾點結論可說明濕法冶金工業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有推廣價值。

參考文獻

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