湿法冶金工业废渣资源化回收利用锌的研究

何青

摘要：在工业生产技术不断进步的同时，金属资源储量不断减少，人类对自己生活的生態环境越来越重视，工业废料的再利用已是大势所趋。本文首先总结含锌废料的来源，和目前国内外回收现状概述，对工业废渣进行元素分析，制定试验流程与方法，在碱性浸出实验中，进行动态模拟试验研究，分别控制浸出时温度、转速等来总结出废渣最优的浸出条件。再对浸出液进行除杂研究，对除杂结果进行分析，湿法冶金工业废渣资源化回收利用锌的最优浸出条件为转速180r/min，进出时间为1.5h，液固比为15：1。希望本文对废渣回收利用和环境保护提供参考。

关键词：湿法冶金;锌废料;滤液除杂;锌回收

前言：据环境部门统计，目前含锌废物来源有铅锌矿尾矿、火法和湿法冶炼的含锌废渣、生活中含锌的废家电，电子原件等，这些废物中锌主要以氧化锌为主。锌废物直接污染土壤，地下水、和大气环境。同时锌的开发导致锌原生矿越来越少，锌资源再利用，从工业废渣中提锌成为国内外研究热点。锌资源回收再利用，是可持续发展的必要举措，也是改善生态环境的重要手段。

1.含锌废渣常用处理方法

含锌废渣处理方法分两大类火法处理与湿法处理。火法处理分类和特点如表一所列，见（表一）。

常见废渣处理湿法处理方法分类及个方法特点见表二。

由上表统计分析可看出，目前对冶金工业废渣资源化回收利用锌的工艺种类丰富，但工业应用都不成熟。本文通过总结前人试验方法，研发一种2段浸出，加一酸浸工艺试验，以达到能耗低，污染小，高回收率，设备损耗低，成本低的目的，本实验浸出技术搭配有处理浸出渣，可以同时回收铟，硫渣与浮选尾矿压滤后送铅冶炼系统处理，可以有效回收其他金属资源，解决锌浸出渣污染问题，淘汰传统浸出渣工艺。

2.实验室研究

2.1实验设备与试验药剂

实验所需废渣矿样是从云南金鼎铅锌矿某3个尾矿堆附近取样，矿样粒度不均匀，去除部分残渣后，利用恒温箱进行烘干处理。实验室首先对矿样进行多元素分析，和锌物相分析，分析结果见表三。实验矿样500克一次，矿样粒度筛选出不同目数。实验仪器设备主要包括锥形球磨机（磨矿）、单槽式浮选机、数显酸度计、多用真空过滤机、电热鼓风干燥箱、分析筛、电子天平（称重）、搅拌器（搅拌浸出）等。实验所需主要药剂有氢氧化钠500g、硫化钠500g、硫酸500ml、硝酸500ml、高氯酸500 ml、硼氢化钾500g、锌粉500g、铁标液50ml等。

本实验设计流程首先将固体样品进行预处理，对样品成分进行分析，加入氢氧化钠浸出，加入锌粉进行除杂，最后加入硫化钠得出产品。

2.2温度对浸出锌的影响实验研究

首先取20g废渣样品，在固定转速为200转/分钟、浸出时间为90分钟、氢氧化钠浓度为5mol/L和液固比15：1的实验条件下，考察温度对锌浸出率的影响。由实验结果分析可知，最佳的浸出温度为70℃时，此刻锌的浸出率最高为85.16%;当温度低于70℃时，锌的浸出率与温度成正比增长关系，而当温度大于70℃时，锌的浸出率与温度成反比。大于70℃时原因分析：温度高使水分蒸发加快，溶液较为粘稠，不利于锌在溶液中的浸出，在一定的时间内反而使之下降。所以在固定的浸出条件内选择温度为70℃时为最佳浸出温度。

2.3转速对浸出锌的研究

取20g废渣样品，在固定转速为200转/分钟、浸出时间为90分钟、氢氧化钠浓度为5mol/L和液固比15：1的实验条件下，考察转速对锌浸出率的影响。由实验结果分析可知，当转速为200转/分钟时，它的浸出率最大为84.96%。锌的浸出率呈下降的趋势，由扩散层的定义可知，扩散层厚度与胶粒周围的一部分阳离子由吸附层表面分布至胶粒阴电荷不能吸引的最小距离有关，当转速在50--200转/分钟时，含锌离子从固体表面至液体表面的距离变小，其意思就是扩散层厚度越小有利于扩散，而在200--400转/分钟导致形成了涡流，不利于扩散，使样品与液体不能充分接触，结果是浸出率反而过低。因此选择最佳转速为200转/分钟。

2.4氢氧化钠浓度对浸出锌的研究

称取20g废渣样品，在固定温度为70℃时、固定转速为200转/分钟、浸出时间为90分钟和液固比15：1的条件下，考察温度对锌浸出率的影响。由实验结果分析可知，随着氢氧化钠浓度的升高，锌的浸出率也逐渐升高。当浓度为5mol/L时，锌的浸出率最高为85.78%。在浓度为mol/L时，浸出率为50%，可能是因为浸出时存在一定的操作误差，再者就是锌在此浓度下达到了浸出的最大值，即浸出达到饱和。而在3--5 mol/L之间，锌的浸出率变化不是特别明显，但是因5mol/L时，锌的浸出率最高。理论上碱液浓度越高，锌的浸出率越大，但是实际操作、经济上都不适用。故本实验选择氢氧化钠浓度为5mol/L。

3.结论

分析可知，锌在废渣中的赋存形态相对简单，其存在形态以氧化锌的形式为主。用锌粉净化除杂的方法是可行的，己经有工业上的应用。其中时间和添加锌粉的量均能使溶液中的四种离子含量降低，对于铜和铅的效果明显，显著性降低了这两种离子在溶液中的浓度。氢氧化钠的浓度，液固比，浸出时间，浸出温度，浸出时的转速均对渣中锌的浸出有影响。其中氢氧化钠的浓度的升高有利于渣中锌的浸出过程，浸出时间的延长也有利于锌的浸出过程，但是液固比，浸出温度，浸出时转速都有一个先升高后降低的过程。因而可得出相应的最佳浸出条件。本实验采用氢氧化钠浸出氧化锌渣中的锌。在固定温度为70℃时、固定转速为200转/分钟、浸出时间为90分钟和液固比15：1的条件下，浸出率最大为86%左右。该方法能为含锌废渣提供一个新的处理方案，为工业废渣的综合利用提供一个新的途径。三种因素对于四种杂质离子的去除产生的影响不同，其中浸出的时间和锌的投加量对溶液中所含有的四种离子作用的变化趋势相同即都在下降，而对于温度而言，其可能会使部分置换的金属反溶于溶液中。

从以上几点结论可说明湿法冶金工业废渣资源化回收利用锌的研究可行，从废渣中提取锌的技术有推广价值。

参考文献

[1]付善明，周永章，赵宇鵁，曾锋，高全洲，彭先芝，党志，张澄博，杨小强，杨志军.广东大宝山铁多金属矿废水对河流沿岸土壤的重金属污染[J].环境科学，2007，28（4）：805-812.

[2]间梁文寿，覃朝科.某铅锌尾矿库周边地下水污染特征与评价m.环境与发展，2013，（11）：156-158.

[3]周建光.采用AUSMELT技术处理常规湿法炼锌浸出渣的探讨[C]采用AUSMELT技术处理常规湿法炼锌浸出渣的探讨.全国铅锌冶金生产技术及产品应用学术年会

[4]程柳，谢涛，卢安军，龙智翔.黄钾铁矾法炼锌矿渣中锌的提取条件试验[J].广西师范学院学报（自然科学版）.2011，28（1）：50-53.

[5]曹华珍，郑国渠，支波，唐谟堂.氨络合物体系电积锌的阴极过程[J].中国有色金属学报，2005，15（4）：655-660.