鋅濕法冶煉渣污染物分析及綜合利用技術應用研究

周昱賢

（深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司丹霞冶煉廠，廣東 韶關 512325）

生產鋅時會產生各種類型的渣，而且絕大多數都屬于危險的固體廢棄物[1]。雖然大部分都可以返回到主流程當中，將含有的有價金屬提取出來，但是仍然會存在一些冶煉渣，沒有辦法有效利用，存在環境污染風險，這成為了行業發展當中急需解決的技術和共性問題。

1 冶煉渣的主要來源和構成情況

濕法煉鋅所包含的具體工序有浸出、凈化以及電積和熔鑄等程序[2]。在采用浸出方法處理之后，會得到硫酸鋅溶液，這其中包含了鈷、銅、鎘、鎳等物質。

1.1 常規浸出方法冶煉渣方法

常規浸出方法的過程包含了兩個階段，分別為中性和酸性[3]。其中中性階段的凈化過程需要使用到化學沉淀方法和置換方法，將鋅粉加入硫酸鋅浸出上清液中達到銅鎘去除的目標。通過對酸性浸出液的PH值進行控制，鐵三價離子在經過水解之后去除。采用常規浸出冶煉渣所得到的渣屬于有害的，其中含有的金屬成分比較多，現有的相關回收技術也比較成熟。

1.2 熱酸浸出冶煉渣方法

此種浸出方法的中性浸出階段和常規浸出方法存在著一定的差異。在熱酸浸出渣當中包含了比較豐富的銀、鉛成分，這些成本合起來被稱作是鉛銀渣。鉛、銀以及少量鋅、鐵這幾種成分都是以不同的形式存在。在熱酸浸出液將鐵成分去除掉之后，會重新返回到中性浸出流程當中[4]。

1.3 常壓富氧浸出渣方法

常壓富氧方式所得到的浸出渣，浸出率比較高，操作比較簡單，設備所需要的維護費用也比較低。但此種方式也有一定的缺點，即：所需要的試劑成本比較好，整個反應過程耗費的時間比較長，能量損失率較高。產生的廢渣產出多，廢渣成份復雜不利于綜合利用[5]。

1.4 高壓氧浸浸出渣方法

在高壓釜內直接采用高溫氧壓浸出方式，實現硫化鋅精礦浸出，這樣可以避免出現副產品硫酸的情況。針對浸出液的處理，整個過程和常規浸出液一致。高壓氧浸出過程當中，結合所選精礦原料的差異，通過高壓氧浸得到浸出渣可以分為低銀渣和高銀渣兩種不同類型。

2 富氧浸出工序工藝綜合利用技術應用分析

本次研究所開展的關于富氧浸出工藝的實際應用，所選擇的是某廠綜合回收的富氧浸出工藝應用流程和取得的結果。具體的流程及應用結果如下所示。

2.1 基本原理

鎵鍺綜合回收系統當中采取的富氧浸出工藝，所采用的原材料為置換渣，采用浸出的方式來回收置換渣原料當中的鋅、銅、鎵和鍺。經過第一段和第二段的逆流加壓之后浸出，一段浸出液經過換熱、冷卻、濃密和壓濾、中和、過濾，送除雜萃取。二段浸出渣采用常壓高濃稀硫酸來完成加溫浸出。經過機械攪拌的方式，溶解渣料當中的殘余有價金屬，促進這些金屬和溶液的融合。這整個過程當中涉及到的化學反應方程式主要有：

2.2 原料要求和輸出產品要求

在富氧浸出工序實際應用之前，是需要針對本次應用制定一系列的具體要求。其中對于原料和輸出產品的要求內容主要如下：

2.2.1 原料要求

（1）置換渣成分要求：Zn成分需要不低于3%；Ga成分不低于0.1%，Ge成分不低于0.2%，Fe成分不超過5%，水不超過55%。置換渣的物理規格是沒有雜物、無大塊或者濾餅。

（2）礦漿的酸洗置換：化學成分的PH值控制在2.5到3.5之間；物理規格為礦漿沒有雜物以及大塊的物料。

（3）稀硫酸的化學成分：硫酸含量在180g/l到350g/l之間。物理規格為無雜物，顏色清亮。

（4）中和劑：其化學成分為碳酸鈉，為白色的粉末狀。

2.2.2 輸出產品具體要求

表1為輸出產品的具體要求情況，如下表所示。

表1 富氧浸出輸出產品具體要求

2.3 富氧浸出技術應用結果分析

表2為本次采用富氧浸出技術后各種金屬元素成分在不同時間浸出情況的對比結果，如下表所示：

表2 不同時間段富氧浸出技術應用結果

結合具體的統計數據，我們能夠發現，在3月11日夜班開始時，一浸液酸水平在35g/l到40g/l之間。過了一段時間之后，開始出現鐵沉淀情況，鐵沉淀又導致了鎵沉淀出現，降低了鎵的浸出率。但是在3月11日之前的一段時間之內是沒有出現沉鐵情況的。

在表2、表3當中對比了不同時間段各項指標數據的變化，開展相應分析。具體為：

表3 置換渣處理情況對比結果

（1）第一周和第二周兩個時間段消耗的濃硫酸量、產出-浸液以及一浸液含酸量相差比較小。

（2）在3月9日到15日，一段卸渣的數量增加了63臺，這就說明在這個階段出現了比較嚴重的沉鐵情況。

（3）第一周和第二周兩個時間段的生產控制條件整體上相差并不大，在第一周并未出現沉鐵，而在第二周一段浸出出現了沉鐵情況。此種情況的出現和置換渣原料發生改變存在著密切的相關性。

（4）就2月份和3月份投入置換渣與產出浸出渣的結果的對比可以發現，投入置換渣和產出浸出渣，3月份與2月份相比都有所增加，但是產出浸出渣的增長率低于投入置換渣增長率，最終得到的渣率降低了2.58%。

置換渣原料成分波動大，一段浸出還會出現沉鐵、沉鎵的現象，造成鍺的吸附沉淀，影響鍺浸出率。置換渣含鐵高，導致高鐵置換渣的鍺浸出困難，影響鍺的浸出率。通過調整置換渣的加入量、調整酸的含量，嚴格控制一段浸出回流提高浸出液固比，減少管道結晶現象。控制一段浸出終酸，可以防止在一段浸出因酸低造成沉鐵、沉鎵鍺的現象。

除此之外，鍺、銅浸出率下降還可能與浸出釜低釜壓長時間運行和置換渣含硅高有關，當酸性溶液當中二氧化硅含量較高后，會出現以下情況：在高溫、高PH值以及離子強度高可以迅速聚集的情況下，可能會形成膠體性質的顆粒密集堆積物，增大渣率，影響鍺、銅的浸出率。

3 結論

（1）當前，隨著生態環境的不斷惡化，國家對于環境保護的力度也在加強。冶煉行業產生的冶煉渣，需要采取更加綠色和經濟的方式來處理冶煉渣。

（2）在對冶煉渣進行處理過程中必須要遵循循環經濟的基本原則。對于規模比較大的企業而言，可以盡可能將鋅返回到主流程當中。而其他的有價金屬是可以采取相應合理的方式來開展集中處理綜合利用。

（3）研究當中選擇某廠綜合回收浸出系統為分析對象，對兩個不同時間段的結果進行對比。說明了基于外部各種條件的變化，最終的浸出率必然會受到影響。除了需要考慮到有價金屬浸出率的提升，還需要關注到浸出渣當中包含的污染環境的成分。要確保經濟效益與環境效益達到雙贏，這樣才能促進企業的長遠發展。