铅锌冶炼渣节能处理新方法研究

2014-03-22杨炳旭

资源节约与环保 2014年9期

关键词：废渣铅锌水热

杨炳旭

（剑川县环境监测站云南大理 671300）

铅锌冶炼过程中会产生大量的工业固体废弃物，这些废弃物经过数十年的累积已经达到上亿吨。采用水泥固化等稳定化技术又很难将废渣中的资源回收。因此需要研发可资源化且又稳定的新方法[1]。

1 铅锌冶炼废渣

1.1 废渣产生

我国铅锌冶炼工业生产工艺较多，据铅锌冶炼行业协会统计，截止到2012年，我国共有350家铅锌冶炼企业。这类企业的产能不集中，年产10万t以上的企业不到总数的10%，且仅有20多家。当前，大多的铅冶炼技术使用火法，其产量占共产量的85%[2]。

1.2 废渣组成

铅锌冶炼过程产生废水、废气和废渣，在三废处理过程中还会产生较多的二次污染。废水处理过程金属酸根离子与石灰中和产生二次污染物中和废渣。另外一种废渣是来自污酸体系的烟气洗涤污水过滤得到过滤废渣，为了中和而投加石膏产出石膏渣。

1.3 危害

冶炼废渣对环境的危害主要有：（1）重金属废渣如不合理处置会造成污染事故。重金属污染事故一旦爆发将对人身造成严重伤害，而且重金属污染具有长期性和隐蔽性的等特点，对人身与环境安全造成较大的潜在危害。（2）冶炼废渣长期积累堆置占用土地，而且会破坏周边自然地理环境和植被。有毒重金属长期暴露在自然环境经雨水淋洗可溶性有毒物质会渗入地下污染土壤及地下水，也可能随地表径流汇入江河污染地表水。（3）污染大气。铅锌冶炼金属废渣中有部分粒径较小的粉尘会随风进入大气，对人身体构成威胁[3]。

2 硫化技术节能特性

目前国内外硫化回收重金属技术分为表面处理技术、机械破碎硫化技术、水热硫化法等方法。硫化技术通过将重金属转变成硫化物，再经过浮选回收可以实现资源化，另外，其生成物具有较好的稳定性，无二次污染，符合选择要求。

3 实验部分

3.1 实验废渣

本实验采用的固体废渣来自某大型铅锌冶炼厂，产自铅锌冶炼工段排放的废渣,在分析过程中为了确保固体废渣的准确性,研究同种废渣,实验在不同时间段分别取样3个。实验所用废渣采样后,经过高温烘干、研磨破碎后进行保存。

3.2 检测方法及计算

本实验检测方法化学物相分析方法为基础，该方法广泛应用与矿石及工业产品实验检测中，以锌硫化率检测方法为例,实验过程描述如下:

3.2.1 制作实验样品后，准确称取0.500g实验样品,加入100mL浓度为100g/L乙酸和浓度为5g/L抗坏血酸溶液,然后放入沸水浴中混合振荡1h。

3.2.2 混合液振荡后过滤,取滤液1mL放入100mL容量瓶中定量。经过化学物相分析方法分析得出锌离子的浓度,得出CZn。

3.2.3 对上步中的滤渣进行冲洗,然后把滤液放入锥形瓶中,加入25mL质量分数为3%溴水溶液。常温下振荡60min。

3.2.4 振荡完成后过滤,取滤液1mL放入容量瓶或比色管中。再经过化学物相分析方法分析得出锌的浓度,然后计算出C'Zn。

3.2.5 对上步中的滤渣进行冲洗,然后把滤渣放入锥形瓶中,加入HF(1mL),HCIO4(3mL),HNO3(5mL)以及Ha(15mL),在180℃下消解,消解液稀释过滤后,经过ICP分析得出Zn的浓度,然后计算得出C''Zn。硫化率由下式计算所得:

其中,X为硫化率(%)；C'Me为原渣中的硫化物含量，CMe，C'Me，C''Me分别代表硫化后废渣中的氧化态、硫化态、其他形态的重金属的含量。

3.3 中和渣水热硫化工艺优化影响因素

3.3.1 水热温度。设定反应时间为2h,废渣碾磨浆液浓度为200g/L,调节pH=10.3，在硫磺添加量18%的反应条件下，结果见表2。

表2 水热温度对铅锌硫化率的影响

随温度的增高Zn、Pb的硫化率都有所增高，当达到180℃时硫化反应基本稳定。当温度从温度由25℃升高至250℃,锌离子浓度增加了十倍。当温度逐渐升高，高于200℃时,锌的硫化率基本维持在90%左右铅的硫化率维持在80%左右,因此经实验验证为180℃为最佳的铅锌硫化反应温度。3.3.2反应时间。在反应温度200℃,矿浆浓度200g/L,pH=10.3，硫磺添加量18%的反应条件下。由上图得知，硫化反应2h后,铅的硫化率可以达到74.5%,锌的硫化率可以达到87.0%；随着硫化反应进行,硫化时间的延长对反应效果的影响增加幅度很小,硫化反应8h后,锌的硫化率为91.0%,铅的硫化率为73.9%,因此研究认为铅锌废渣硫化反应在2h内基本结束,就硫化效果而言,水热硫化的最佳硫化反应时间为2h。