楊炳旭

（劍川縣環(huán)境監(jiān)測站 云南大理 671300）

鉛鋅冶煉過程中會產生大量的工業(yè)固體廢棄物，這些廢棄物經過數(shù)十年的累積已經達到上億噸。采用水泥固化等穩(wěn)定化技術又很難將廢渣中的資源回收。因此需要研發(fā)可資源化且又穩(wěn)定的新方法[1]。

1 鉛鋅冶煉廢渣

1.1 廢渣產生

我國鉛鋅冶煉工業(yè)生產工藝較多，據鉛鋅冶煉行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，截止到2012年，我國共有350家鉛鋅冶煉企業(yè)。這類企業(yè)的產能不集中，年產10萬t以上的企業(yè)不到總數(shù)的10%，且僅有20多家。當前，大多的鉛冶煉技術使用火法，其產量占共產量的85%[2]。

1.2 廢渣組成

鉛鋅冶煉過程產生廢水、廢氣和廢渣，在三廢處理過程中還會產生較多的二次污染。廢水處理過程金屬酸根離子與石灰中和產生二次污染物中和廢渣。另外一種廢渣是來自污酸體系的煙氣洗滌污水過濾得到過濾廢渣，為了中和而投加石膏產出石膏渣。

1.3 危害

冶煉廢渣對環(huán)境的危害主要有：（1）重金屬廢渣如不合理處置會造成污染事故。重金屬污染事故一旦爆發(fā)將對人身造成嚴重傷害，而且重金屬污染具有長期性和隱蔽性的等特點，對人身與環(huán)境安全造成較大的潛在危害。（2）冶煉廢渣長期積累堆置占用土地，而且會破壞周邊自然地理環(huán)境和植被。有毒重金屬長期暴露在自然環(huán)境經雨水淋洗可溶性有毒物質會滲入地下污染土壤及地下水，也可能隨地表徑流匯入江河污染地表水。（3）污染大氣。鉛鋅冶煉金屬廢渣中有部分粒徑較小的粉塵會隨風進入大氣，對人身體構成威脅[3]。

2 硫化技術節(jié)能特性

目前國內外硫化回收重金屬技術分為表面處理技術、機械破碎硫化技術、水熱硫化法等方法。硫化技術通過將重金屬轉變成硫化物，再經過浮選回收可以實現(xiàn)資源化，另外，其生成物具有較好的穩(wěn)定性，無二次污染，符合選擇要求。

3 實驗部分

3.1 實驗廢渣

本實驗采用的固體廢渣來自某大型鉛鋅冶煉廠，產自鉛鋅冶煉工段排放的廢渣,在分析過程中為了確保固體廢渣的準確性,研究同種廢渣,實驗在不同時間段分別取樣3個。實驗所用廢渣采樣后,經過高溫烘干、研磨破碎后進行保存。

3.2 檢測方法及計算

本實驗檢測方法化學物相分析方法為基礎，該方法廣泛應用與礦石及工業(yè)產品實驗檢測中，以鋅硫化率檢測方法為例,實驗過程描述如下:

3.2.1 制作實驗樣品后，準確稱取0.500g實驗樣品,加入100mL濃度為100g/L乙酸和濃度為5g/L抗壞血酸溶液,然后放入沸水浴中混合振蕩1h。

3.2.2 混合液振蕩后過濾,取濾液1mL放入100mL容量瓶中定量。經過化學物相分析方法分析得出鋅離子的濃度,得出CZn。

3.2.3 對上步中的濾渣進行沖洗,然后把濾液放入錐形瓶中,加入25mL質量分數(shù)為3%溴水溶液。常溫下振蕩60min。

3.2.4 振蕩完成后過濾,取濾液1mL放入容量瓶或比色管中。再經過化學物相分析方法分析得出鋅的濃度,然后計算出C'Zn。

3.2.5 對上步中的濾渣進行沖洗,然后把濾渣放入錐形瓶中,加入HF(1mL),HCIO4(3mL),HNO3(5mL)以及Ha(15mL),在180℃下消解,消解液稀釋過濾后,經過ICP分析得出Zn的濃度,然后計算得出C''Zn。硫化率由下式計算所得:

其中,X為硫化率(%)；C'Me為原渣中的硫化物含量，CMe，C'Me，C''Me分別代表硫化后廢渣中的氧化態(tài)、硫化態(tài)、其他形態(tài)的重金屬的含量。

3.3 中和渣水熱硫化工藝優(yōu)化影響因素

3.3.1 水熱溫度。設定反應時間為2h,廢渣碾磨漿液濃度為200g/L,調節(jié)pH=10.3，在硫磺添加量18%的反應條件下，結果見表2。

表2 水熱溫度對鉛鋅硫化率的影響

隨溫度的增高Zn、Pb的硫化率都有所增高，當達到180℃時硫化反應基本穩(wěn)定。當溫度從溫度由25℃升高至250℃,鋅離子濃度增加了十倍。當溫度逐漸升高，高于200℃時,鋅的硫化率基本維持在90%左右鉛的硫化率維持在80%左右,因此經實驗驗證為180℃為最佳的鉛鋅硫化反應溫度。3.3.2反應時間。在反應溫度200℃,礦漿濃度200g/L,pH=10.3，硫磺添加量18%的反應條件下。由上圖得知，硫化反應2h后,鉛的硫化率可以達到74.5%,鋅的硫化率可以達到87.0%；隨著硫化反應進行,硫化時間的延長對反應效果的影響增加幅度很小,硫化反應8h后,鋅的硫化率為91.0%,鉛的硫化率為73.9%,因此研究認為鉛鋅廢渣硫化反應在2h內基本結束,就硫化效果而言,水熱硫化的最佳硫化反應時間為2h。

4 結語

最佳反應條件為反應溫度200℃，時間2h,礦漿濃度200g/L,pH=10.3，硫磺添加量18%。

[1]劉凱凱,周廣柱,周靜.鉛鋅冶煉渣性質及綜合利用研究進展.山東化工.2013.07.

[2]侯曉波.鉛鋅冶煉渣處理的系統(tǒng)分析及研究.云南冶金.2011.06.

[3]梁彥杰.鉛鋅冶煉渣硫化處理新方法研究.中南大學.2012.11.