鉛鋅冶煉渣綜合利用研究進(jìn)展

陳玲玲， 韓俊偉， 覃文慶， 劉維

中南大學(xué) 資源加工與生物工程學(xué)院，湖南 長沙 410083

鉛和鋅是重要的有色金屬，是國民經(jīng)濟發(fā)展中的重要原料之一，廣泛地應(yīng)用于人類日常生活和冶煉行業(yè)[1]。鉛是最早從鉛鋅礦中提煉出來的金屬之一，具有柔軟性和強延展性，約70%左右的鉛用于制造鉛酸蓄電池，還多用于制造電纜鉛包皮、鉛管鉛板、顏料和合金等；鋅在有色金屬的消費中位列前三，全球鋅總產(chǎn)量中大約有一半用于鍍鋅，還多用于生產(chǎn)鋅合金、黃銅和青銅、氧化鋅、干電池和化工制品。世界鉛鋅礦產(chǎn)資源豐富，主要分布在澳大利亞、中國、美國、加拿大、墨西哥和秘魯?shù)葒摇Ｄ壳埃覈言?9個省(區(qū)、市)勘探出鉛鋅資源，主要集中在滇西、滇川、南嶺、秦嶺-祁連山以及內(nèi)蒙古狼山-渣爾泰等地區(qū)[2、3]。盡管近年來有色金屬行業(yè)不景氣，金屬價格跌落，中小企業(yè)發(fā)展舉步維艱，但我國鉛鋅產(chǎn)量總體保持增長勢頭，近十年我國鉛鋅產(chǎn)量如圖1所示。數(shù)據(jù)顯示，2020年我國鉛、鋅產(chǎn)量分別為644萬t和643萬t，同比增長9.4%和2.7%，居世界首位[4]。

圖1 2011-2020年鉛和鋅年產(chǎn)量圖

我國鉛鋅冶煉企業(yè)分布廣，為滿足生產(chǎn)和消費需求，鉛鋅冶煉企業(yè)數(shù)量和規(guī)模不斷擴張，冶煉工藝不斷改進(jìn)，使得鉛鋅冶煉技術(shù)獲得了快速發(fā)展[5]，但從總體上來看我國鉛鋅冶煉工藝復(fù)雜，冶煉過程產(chǎn)生大量冶煉渣。鉛鋅冶煉渣中不僅含有Pb、Zn、Cr、Hg和As等具有高度遷移性的重金屬，還含有Au、Ag和Pt等貴金屬，以及Ga和In等稀散金屬，被視為重要的二次資源。鉛鋅冶煉渣的直接堆存，不僅占用大量土地，還會對土壤和水體造成潛在污染。另一方面，礦產(chǎn)資源在人類不斷的開發(fā)中呈現(xiàn)出“貧、細(xì)、雜”的趨勢，而鉛鋅冶煉渣中某些有價金屬含量甚至遠(yuǎn)高于天然礦石中的含量。因此對鉛鋅冶煉渣的資源化利用不僅能夠釋放土地，減輕對環(huán)境的污染，還可以充分回收其中的有價金屬，是一條可持續(xù)化發(fā)展的道路[6]。

1 鉛鋅冶煉工藝現(xiàn)狀

1.1 鉛冶煉工藝現(xiàn)狀

鉛冶煉工藝是在銅冶煉技術(shù)的基礎(chǔ)上再改進(jìn)而發(fā)展起來的一種冶煉方法[7]。目前，我國鉛冶煉工藝以火法為主，濕法煉鉛技術(shù)還不成熟[5、8]。火法煉鉛工藝主要有傳統(tǒng)煉鉛法和直接煉鉛法，約85%以上的鉛是由傳統(tǒng)燒結(jié)焙燒-鼓風(fēng)爐熔煉技術(shù)生產(chǎn)的，工藝流程見圖2[5]。傳統(tǒng)煉鉛法是應(yīng)用較早的工藝，受到工藝條件和設(shè)備的限制，存在能耗高、工藝流程復(fù)雜、返料量大、裝備自動化水平低、SO2氣體捕集回收困難且無法制酸等諸多難以解決的問題。直接煉鉛法將傳統(tǒng)生產(chǎn)流程的氧化還原兩個過程合并在一個裝置內(nèi)完成，利用硫化鉛精礦的表面能和燃燒熱等特性，在熔池熔煉或閃速熔煉過程中加入氧氣強化熔煉，解決了傳統(tǒng)煉鉛工藝中出現(xiàn)的諸多問題。直接煉鉛法有基夫賽特法(Kivcet法)、富氧底吹熔池熔煉法(QSL法)、富氧頂吹浸沒熔煉法(Ausmelt法)、卡爾多煉鉛法(Kaldo)和氧氣底吹熔煉—鼓風(fēng)爐還原熔煉法(SKS法或水口山法)等[6-9]，直接煉鉛法的出現(xiàn)減少了鉛冶煉過程中“三廢”的產(chǎn)生，有利于鉛鋅冶煉行業(yè)清潔發(fā)展。目前，國外最具競爭力的3種鉛冶煉方法分別是基夫賽特法、QSL法和閃速熔煉法；國內(nèi)常采用我國自主研發(fā)的氧氣底吹—鼓風(fēng)爐還原熔煉法[8、10]。

圖2 傳統(tǒng)燒結(jié)焙燒—鼓風(fēng)爐鉛熔煉工藝流程圖

1.2 鋅冶煉工藝現(xiàn)狀

目前，鋅冶煉工藝分為濕法和火法兩大類。濕法煉鋅可分為常規(guī)酸浸(或低溫酸浸)和高溫高酸浸出，濕法煉鋅生產(chǎn)的鋅占全球鋅產(chǎn)量的85%以上，因此濕法煉鋅技術(shù)占據(jù)主導(dǎo)地位，常規(guī)濕法煉鋅工藝流程見圖3。由于濕法煉鋅技術(shù)具有能耗低、環(huán)境友好、對有價金屬的回收率高和易于實現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點而得到快速發(fā)展，濕法工藝主要工序為“沸騰焙燒—兩段浸出—凈化除雜—電積”[5]，是火法和濕法相結(jié)合的冶煉技術(shù)，全濕法煉鋅工藝有硫化鋅精礦氧壓浸出法。由于鋅獨特的性質(zhì)，且鋅精礦中含有少量的鐵閃鋅礦和黃鐵礦，在沸騰焙燒過程中會不可避免地產(chǎn)生鐵酸鋅類物質(zhì)，鐵酸鋅在后續(xù)的浸出過程中難以溶出，因而會產(chǎn)生大量鐵酸鋅渣，因此在常規(guī)浸出法的基礎(chǔ)上發(fā)展出一些針對除鐵的高溫高酸浸出新工藝，這些新工藝的出現(xiàn)使得鋅冶煉工藝經(jīng)歷了緩慢發(fā)展到快速發(fā)展的過程。高溫高酸浸出包括高壓浸出—赤鐵礦法、熱酸浸出—針鐵礦法、熱酸浸出—黃鉀鐵礬法和熱酸浸出—噴淋除鐵法等[5、11]。火法煉鋅工藝主要包括豎罐煉鋅、橫罐煉鋅、電熱法煉鋅和密閉鼓風(fēng)爐煉鋅(ISP)等，很多常規(guī)的火法煉鋅方法已經(jīng)基本淘汰，剩下的基本上都是對原料適應(yīng)性強和工藝成熟的密閉鼓風(fēng)爐冶煉法，如橫罐煉鋅已經(jīng)基本淘汰，豎罐煉鋅在國內(nèi)外都比較罕見，密閉鼓風(fēng)爐煉鋅工藝是當(dāng)下主要的火法煉鋅方法。

圖3 傳統(tǒng)濕法煉鋅工藝流程圖

2 鉛鋅廢渣的產(chǎn)生及危害

目前，我國鉛鋅冶煉企業(yè)多、規(guī)模迥異，企業(yè)的工藝技術(shù)及裝備水平參差不齊，不少企業(yè)工藝落后，裝備陳舊，生產(chǎn)成本高，污染嚴(yán)重，加上我國鉛鋅冶煉起步晚，對礦產(chǎn)資源的綜合利用率低，造成每年冶煉廢棄物的排放量巨大，而綜合回收利用率低[8]。據(jù)估算，鉛冶煉系統(tǒng)每生產(chǎn)1 t金屬鉛會排放0.71 t廢棄渣，鋅冶煉系統(tǒng)每生產(chǎn)1 t金屬鋅會排放0.96 t廢棄渣[12]，照此計算，2020年產(chǎn)生的鉛鋅冶煉廢渣量達(dá)數(shù)千萬噸，廢渣堆積如山，歷史堆存量巨大，給環(huán)境造成惡劣影響[13]。

鉛冶煉過程廢渣的主要來源是火法粗煉—電解精煉工藝，產(chǎn)生的廢渣主要有粗煉爐渣、粗煉浮渣、精煉浮渣和貴金屬廢渣等；鋅冶煉過程中廢渣主要來自 “焙燒—浸出—浸液—電積”工藝，其浸出過程產(chǎn)生大量鋅浸出渣，還有浸化渣、浮渣和鋅陽極泥和鉛陽極泥等[14]。鉛鋅冶煉渣的化學(xué)成分分析表明，冶煉廢渣中含有豐富的二次資源和一些有毒有害元素，而企業(yè)傾向于采用直接堆存處理，隨著堆存時間的推移，在長期風(fēng)化和淋洗等外界作用下，重金屬會釋放到自然環(huán)境中去，造成土壤退化和水體破壞，這種處置方式不僅浪費資源，占用大量場地，在場地費和管理費上耗費大量資金，而且不利于周邊生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展，影響人與自然和諧共生[15-17]。近年來，我國報道多起因重金屬污染引發(fā)的中毒事件，如陜西鳳翔、河南濟源、華南武岡、湖南嘉禾等數(shù)起鉛冶煉排放渣引起的重金屬污染事件，敲響了國家和企業(yè)重金屬污染防治的警鐘。另一方面，隨著人民環(huán)保意識逐漸增強，加上近年來國家明確提出企業(yè)要走節(jié)能減排和綠色低碳發(fā)展道路，加快建設(shè)無廢城市的要求，因此如何減少冶金廢渣的排放，如何提高冶金廢渣的綜合利用率以及如何形成成熟的廢渣全消納閉合生產(chǎn)體系早已是人們關(guān)注的話題[18]。

3 鉛鋅冶煉渣的綜合利用技術(shù)進(jìn)展

隨著人類資源短缺問題的凸顯和國民環(huán)保意識的增強，工業(yè)固體廢棄物中因含有多種有價金屬而再次走入大眾的視野，這種廢棄資源回收—再生利用已成為國內(nèi)外研究熱點。目前，對鉛鋅冶煉廢渣的綜合利用研究主要關(guān)注在提取有價金屬和生產(chǎn)建筑材料等方面[10、19]。

3.1 提取有價金屬

近年來，國內(nèi)外以工業(yè)固體廢棄物為原料，再生金屬資源及其他材料的研究頗多，已取得了重要成果。由于鉛鋅冶煉廢渣中含有豐富的Pb、Zn、Au、Ag、Ga和In等金屬，因此提取各種有價金屬是廢渣資源化利用最主要的途徑。目前，鉛鋅冶煉廢渣中有價金屬的回收有濕法、火法、浮選以及選冶聯(lián)合等手段。

(1)濕法提取

濕法提取技術(shù)是根據(jù)冶煉廢渣產(chǎn)生原理，使用合適的溶劑對冶煉過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物選擇性溶解，使其中的有價成分或有害雜質(zhì)進(jìn)入溶液中，再通過適當(dāng)?shù)墓ば蛱崛∑渲械挠袃r金屬[5、20-22]。濕法提取技術(shù)具有金屬浸出率高、選擇性強、能耗低和環(huán)境友好等優(yōu)點，因此企業(yè)多采用濕法回收其中的金屬。

周起帆等[23]考察了溫度、浸出時間、氯化鈉濃度和酸度等對鋅冶煉產(chǎn)生的鉛銀渣浸出的影響，確定在氯化鈉濃度300 g/L、氯化鈣濃度50 g/L、鹽酸濃度0.4 mol/L、浸出溫度85 ℃、浸出時間2.5 h、液固比為8的條件下鉛銀渣中鉛和銀的浸出率分別可達(dá)94.43%和91.48%，渣中鉛含量為0.9%，銀含量84.4 g/t。高麗霞等人[22]對某鉛鋅冶煉企業(yè)濕法工藝的鋅廢渣進(jìn)行氯鹽浸出，以提取其中的鉛和銀，循環(huán)浸出三次后，浸出液中銀的濃度達(dá)到139 mg/L，浸出率為93.84%，鉛的浸出率為81.23%。彭兵等[24]利用還原焙燒—堿浸出工藝處理高鐵鋅焙砂，解決焙燒過程中產(chǎn)生的阻礙后續(xù)浸出的鐵酸鋅類物質(zhì)，作者提出在還原焙燒的基礎(chǔ)上使鐵酸鋅分解，再利用氫氧化鈉堿性體系浸出鋅，使鐵留在渣中待后續(xù)處理，實現(xiàn)鋅鐵分離，在最優(yōu)工藝條件下，鋅的浸出率可達(dá)到90%以上。

(2)火法提取

火法一直在二次資源的回收中占據(jù)主導(dǎo)地位，具有工作溫度區(qū)間大、工藝簡單、反應(yīng)速度快和物相分離簡單等優(yōu)點。火法處理后基本可以實現(xiàn)鉛鋅冶煉廢渣的無害化和減量化，對環(huán)境危害程度降低，然而火法存在環(huán)境污染嚴(yán)重和能耗高，因此在未來發(fā)展中面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。火法處理主要有回轉(zhuǎn)窯法(威爾茲法)、煙化法、奧斯麥特法、基夫賽特法和旋渦爐法[5、12、14]。

傳統(tǒng)鋅生產(chǎn)流程產(chǎn)生大量的鋅浸出渣，對鋅浸出渣的處理普遍采用回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)法。回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)的原理是將鋅浸出渣和焦炭還原劑按一定比例混合后在窯體內(nèi)進(jìn)行還原熔煉，爐內(nèi)溫度一般達(dá)到1 100～1 300 ℃，此工藝對鋅的揮發(fā)率高達(dá)90%以上。何啟賢等[25]采用回轉(zhuǎn)窯富氧煙化工藝處理鋅浸出渣，最終結(jié)果表明，利用富氧揮發(fā)工藝提高有價金屬的回收率是可行的，在一定的條件下還可以控制鋅浸出渣的處理成本和處理量。煙化吹煉工藝也可以高效回收鋅浸出渣中的有價金屬，煙化吹煉技術(shù)實際上是在同一爐內(nèi)，利用高溫使渣中可揮發(fā)的有價金屬以氧化煙塵的形式揮發(fā)，再將揮發(fā)煙塵捕集回收和冶煉，渣在高溫下完全熔融，水淬冷卻后的固化渣可以用于生產(chǎn)建筑材料[12、26]。該方法最大的優(yōu)點就是對鉛、鋅、鍺和銀等金屬的回收率高，同時能回收錫和銦等金屬，兼具原料適應(yīng)性強和操作簡單的優(yōu)點。蔣榮生等[27]根據(jù)鋅浸出渣和鉛還原渣的特性，將兩種渣按一定比例混合后煙化處理，生產(chǎn)實踐表明，該工藝的社會經(jīng)濟效益好，應(yīng)用性強。大量研究表明，煙化法通過煙化形式回收渣中稀貴金屬，而且鉛和鋅以氧化煙塵的形式回收，已成為金屬回收的首選工藝。基夫賽特爐法對含有Pb、Zn、Cu和Ag等金屬渣料的揮發(fā)回收率很高。蔣建興等[28]采用基夫賽特?zé)掋U法處理鉛鋅冶煉廢渣，原料除了鉛精礦外，還能完全消耗廠區(qū)內(nèi)含鉛的渣料。該工藝能耗低，主要金屬回收率高，煙塵率低，有效提升了有價金屬回收率，不僅解決低濃度二氧化硫煙氣的制酸問題，又解決了鋅浸出渣大量堆存問題。

(3)浮選法

浮選的原理實際上是利用礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)的不同或礦粒與藥劑作用后礦粒表面因產(chǎn)生親水性和疏水性差異而發(fā)生分離的過程。由于火法對某些貴金屬元素的回收效果不好，濕法產(chǎn)生的渣量大，而傳統(tǒng)的浮選法具有能耗低、處理量大和環(huán)保等眾多優(yōu)點，因此多采用浮選法回收貴金屬，尤其是鋅浸出渣中銀的回收[29、30]。云南某鋅冶煉廠鋅離子濃度對銀的回收率影響較大，何名飛等[31]對現(xiàn)場流程和設(shè)備進(jìn)行改造，利用浮選柱實現(xiàn)一次粗選三次精選三次掃選流程，實現(xiàn)鋅浸出渣中銀的回收，最終可以把原有工藝銀的回收率從72.55%提升到82.88%，銀的品位提高到5 700 g/t，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。Wei Yao等[32]利用浮選法處理廣東某冶煉廠鋅浸出渣，浸出渣經(jīng)水洗滌后再浮選，以CaO作pH調(diào)整劑，Na2SiO3作抑制劑，水楊羥肟酸作捕收劑，松醇油作起泡劑，浮選流程為一次粗選一次掃選三次精選，最終得到回收率和精礦鉛品位分別為76.39%和47.18%的鉛產(chǎn)品。李琛等[33]研究了鋅浸出渣的浮選行為，在以六偏磷酸鈉為分散劑，丁銨黑藥為捕收劑，乳化煤油為輔助捕收劑，MIBC為起泡劑，pH=5.47的條件下，采用一次精選兩次掃選流程得到銀混合精礦品位為3 439 g/t、回收率為76.54%的良好指標(biāo)。

鉛鋅冶煉渣中有價金屬大都以難浮硅酸鹽、硫酸鹽和氧化物等形式存在，浮選效果一直不理想。硫化浮選技術(shù)是指通過外加硫源或以自身為硫源將氧化物料中的有價金屬部分或全部轉(zhuǎn)為易浮硫化物的技術(shù)。目前，硫化浮選技術(shù)包括表面硫化浮選、機械硫化浮選、水熱硫化浮選和硫化焙燒浮選。其中硫化焙燒浮選可以利用高溫控制硫化物晶體的形成和晶粒生長，使后續(xù)工藝獲得比其他硫化技術(shù)更好的浮選指標(biāo)，廣泛用于處理低品位鉛鋅礦石和富含鉛鋅的冶煉廢渣。

韓俊偉等[34-36]提出高溫選擇性硫化工藝，系統(tǒng)地研究了鉛冶煉渣中鋅在硫化生成ZnS的過程中，硫、黃鐵礦以及鈉鹽的添加對渣選擇性硫化的可行性。通過大量的試驗研究得到，鉛冶煉渣中鋅的氧化物在以碳為還原劑、鈉鹽為添加劑、硫/黃鐵礦為硫化劑的條件下進(jìn)行高溫硫化焙燒，可以選擇性地轉(zhuǎn)化為晶粒粗和結(jié)晶好的硫化物，且鋅的硫化度大于95%。研究結(jié)果表明，添加碳粉不僅可以促進(jìn)選擇性硫化過程，而且還能減少硫的用量和SO2氣體的排放，鈉鹽的添加有利于提高硫化反應(yīng)的活性，增強硫化物的可浮性，降低混合物的熔點。張波[37]還利用硫化技術(shù)處理黃鉀鐵礬渣，該工作利用渣中的硫為硫源，既起到硫化焙燒的作用，又能達(dá)到固硫的效果，結(jié)果得到鋅浸出渣在800 ℃，焙燒溫度2 h，碳添加量為15%時，鋅的硫化程度達(dá)到98%，固硫效果為91%。

(4)選冶聯(lián)合提取

選冶聯(lián)合工藝是將濕法、火法、磁選、重選和浮選等結(jié)合起來的一種選別工藝，該工藝先利用冶煉技術(shù)改變物料的某些性質(zhì)，再用傳統(tǒng)選礦技術(shù)回收金屬。肖鵬[38]利用選冶聯(lián)合技術(shù)對鋅窯渣進(jìn)行無害化處理，首先對窯渣進(jìn)行選礦預(yù)處理，選出易浮的C和帶磁性的Fe，然后用常壓氧化浸出技術(shù)處理剩余物料，以回收其他金屬，在最佳條件下(H2O2添加量0.6 mL/g、硫酸濃度2.92 mol/L、反應(yīng)溫度80.51 ℃、反應(yīng)時間2.2 h，液固比6：1)，銦、銅和鋅的浸出率分別為91.57%、89.84%和66.49%。Yayun Wang等[39]提出用直接還原—磁選法回收黃鉀鐵礬渣中的鉛、鋅和鐵，在煤的添加量為25%，還原焙燒溫度1 250 ℃時，鉛和鋅的揮發(fā)率達(dá)到95%以上，鐵的回收率達(dá)到91.97%；在磁場磁感應(yīng)強度為24 kA/m的條件下，鐵的回收率達(dá)到50.87%，作者提出的直接還原和磁選的方法處理危險廢棄物黃鉀鐵礬渣的效果明顯，不僅回收大量有價金屬和單質(zhì)鐵，還解決因鐵礬渣帶來的環(huán)境污染問題。

濕法冶煉是鋅冶煉廠普遍采用的方法，該過程中大量銀和鐵殘留在鋅浸出渣中，浮選法不能有效回收，很多學(xué)者提出用選冶聯(lián)合工藝處理此類渣。劉維和韓俊偉[40-44]提出“磁化焙燒—低酸浸出—磁選”工藝，用于回收高鐵硫化鋅精礦中的金屬鋅和鐵。該工藝采用動態(tài)回轉(zhuǎn)爐，把高溫氧化焙燒后的產(chǎn)物進(jìn)行溫度稍低的還原焙燒，使氧化過程生成的鐵酸鋅在以CO和CO2混合氣體為弱還原劑的氣氛下選擇性分解為氧化鋅和磁鐵礦，焙燒預(yù)處理后對煅燒物進(jìn)行常規(guī)低酸浸出以提取其中的鋅，進(jìn)一步磁選處理浸出殘渣以回收其中的鐵，其他的有用金屬會富集在選鐵尾礦中，有利于進(jìn)一步回收。焙燒過程主要發(fā)生的反應(yīng)有：

3ZnFe2O4+CO(g)=3ZnO+2Fe3O4+CO2(g)

(1)

ZnFe2O4+CO(g)=ZnO+2FeO+CO2(g)

(2)

在作者探索出的最佳焙燒條件下，鋅和鐵的浸出率分別約為90%和9.5%；在磁選最佳條件下，鐵精礦的鐵品位達(dá)到53.24%，鐵的回收率達(dá)到84.34%以上。該工藝簡化了現(xiàn)有煉鋅工藝，還原焙燒溫度較低，可以充分利用氧化焙燒所攜帶的熱量進(jìn)行還原焙燒，降低能耗，在處理危險固廢的同時回收部分有用金屬。選冶聯(lián)合工藝可以實現(xiàn)單一工藝不能達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，不僅可以減少因冶煉帶來的尾氣排放，還可以利用選礦成本低的優(yōu)勢回收金屬，實現(xiàn)二次資源中有價元素的高效回收和清潔利用，此工藝具有很大的發(fā)展空間。

3.2 生產(chǎn)建筑材料

利用鉛鋅冶煉渣、煤矸石、尾礦及鋼渣生產(chǎn)建筑材料是大宗固體廢棄物資源化利用的重要手段，用于生產(chǎn)建筑材料的大宗固體廢棄物一般不會產(chǎn)生二次污染，還能達(dá)到消除污染，變廢為寶的積極效果，所以該技術(shù)發(fā)展較快[45]。鉛鋅冶煉過程中產(chǎn)生的重金屬含量少和物化性質(zhì)穩(wěn)定的廢渣常用于生產(chǎn)建筑材料。因鉛鋅冶煉廢渣與普通水泥有相似的性質(zhì)，而地聚合物綜合性能優(yōu)于普通水泥，且制備工藝簡單、低能耗、低成本和環(huán)境友好，故利用廢棄物制備地聚合物，用于生產(chǎn)建材受到廣泛的研究[46、47]。孫雙月等[45、48]采用鉛鋅冶煉產(chǎn)生的廢渣為硅鋁原料，添加一定的堿性激發(fā)劑制備膠凝材料，固化一定時間后利用XRD和SEM等分析表征手段檢測出這種膠凝材料微觀形貌致密，膠凝體能夠與未反應(yīng)原料緊密連接在一起，因此這種膠凝材料強度較大，可用于生產(chǎn)建筑材料，而且還可以利用其自膠凝性使渣中的重金屬離子得到有效的固化，減少重金屬溶出風(fēng)險[49]。

鉛冶煉煙化渣和鋅冶煉揮發(fā)渣是在鉛鋅冶煉過程中產(chǎn)生的兩種量大且難以處理的重金屬危險廢棄物，傳統(tǒng)的處理方式是固化后安全填埋，但該技術(shù)不僅填埋成本高，其中的重金屬還有溶出的風(fēng)險，對環(huán)境的影響需要長期監(jiān)測。郭斌[50]利用煙化渣和揮發(fā)窯渣制備微晶玻璃和地聚合物，并研究了渣中Pb和Cd在材料制備中的固化機理，當(dāng)兩種渣分別與不同比例的粉煤灰和不銹鋼渣混合，制備出的微晶玻璃性能較好，兩種渣分別與粉煤灰制備的地聚合物也能達(dá)到強度標(biāo)準(zhǔn)。

雖然冶金廢渣經(jīng)無害化處理后用于生產(chǎn)建材消納了大量的廢棄物，但地聚合物對鉛鋅冶煉渣中重金屬的穩(wěn)定固化能力有限，而且隨著雜質(zhì)的混入，部分未釋放的重金屬離子的浸出率會受到影響，長期暴露在自然條件下，受到酸雨腐蝕和風(fēng)化作用等的破壞，可能會隨之排放到空氣中，長此以往會存在安全問題[47]。以鉛鋅冶煉廢渣生產(chǎn)建筑材料的安全性檢驗需要很長的周期才能完成，因此探尋其他清潔利用鉛鋅冶煉廢渣的途徑對鉛鋅冶煉行業(yè)具有重要意義。

4 結(jié)論

(1)作為鉛鋅生產(chǎn)和消費大國，我國鉛鋅冶煉行業(yè)每年排放廢渣量巨大，直接堆存和固化填埋的方式對環(huán)境危害大。由于廢渣中含有豐富的有價金屬，因此廢渣的資源化利用不僅可以減輕環(huán)境壓力，還可以通過回收有價金屬緩解資源壓力，是鉛鋅冶煉行業(yè)走可持續(xù)發(fā)展的必由道路。

(2)在冶煉廢棄物綜合利用的過程中，主要通過提取其中有價金屬，減少資源浪費，也可以通過以含硅鋁酸鹽的鉛鋅固體廢棄物為原料生產(chǎn)建筑材料，減少固體廢渣的排放，減輕環(huán)境和土地壓力，使冶煉廢渣給國民經(jīng)濟帶來良好的社會和經(jīng)濟效益。未來，鉛鋅冶煉渣的資源化再生利用及如何高效環(huán)保地利用其中的有價成分仍是今后研究工作的重點。