钙对重金属废渣水热硫化工艺的影响研究

摘要

资源短缺和环境污染已经成为制约社会经济发展的重要因素，研究重金属废渣治理和资源化技术对于缓解资源短缺和减少环境污染具有重要意义。采用水热硫化对重金属废渣进行处理，不仅能将废渣中的重金属转化为便于浮选回收的硫化物，而且处理后的废渣具有良好的稳定性，可同时实现废渣的资源化和无害化。
　　论文以某冶炼厂石灰中和渣为研究对象，对其进行水热硫化处理再通过浮选工艺回收其中的有价金属。实验考察了水热硫化过程中钙的影响，重点分析了水热过程中钙、锌组分的物相转化历程、晶体生长规律及其赋存状态，并采用单矿物浮选实验，Zeta电位分析，红外光谱分析以及吸附量测试实验研究了钙对硫化锌浮选的影响机理。试验采用水热晶型调控技术提高废渣中锌的回收率，并确定了最佳水热硫化参数，并开展了水化晶型调控优化实验研究。主要研究结果如下:
　　(1)钙对中和渣水热硫化浮选的影响研究结果表明，Zn(OH)2与单质S在水热条件下反应，锌的硫化率仅为30.27％，而有钙质存在时，硫化率高达86.89％，说明中和渣中钙质的存在有利于硫磺歧化反应的进行，对水热硫化起促进作用。硫酸钙单矿物浮选实验表明在丁黄药或乙硫氮做捕收剂时硫酸钙的浮选回收率最高仅26.17％，红外光谱分析以及吸附量测试实验结果进一步表明浮选过程中硫酸钙对捕收剂没有竞争吸附作用，钙质对浮选过程的影响在于中和渣水热硫化生成的硫化锌颗粒比较细小，导致团聚严重并粘附在硫酸钙表面，两者结合较紧密，在浮选过程中难以分离。
　　(2)水热晶型调控技术最优参数为:硫磺配比Zn/S为1∶1.2，前驱体浓度为15％，液固比为3∶1。采用晶型调控技术后的硫化后中和渣产生的ZnS晶粒尺寸为200-300nm左右，结晶致密，表面光滑，黏附现象较之未水热调控前明显减少。浮选结果同时表明，水热晶型调控使中和渣中锌的浮选回收率从22.52％提高到45.34％，富集比从1.3提高至1.6。
　　(3)水化调控技术研究结果表明，以硫酸钠为激发剂，掺入量为10％;水化温度为100℃;水化时间为1h;添加0.5％二水硫酸钙（-75um）做晶种;陈化时间为4h进行水化调控后，细小的无水硫酸钙晶体转化成二水硫酸钙晶体，粒度明显变大，大部分颗粒长达500微米左右，且晶体表面光滑，呈棱柱状。将水热硫化后的中和渣进行水化调控后进行筛分并将筛下物进行浮选，结果显示锌的回收率为64％，精矿品位为34％。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 引言

1．2 重金属废渣的来源和危害

1．2．1 重金属废渣的来源

1．2．2 重金属废渣的危害

1．3 重金属废渣资源化技术

1．3．1 提取有价金属

1．3．2 生产建材

1．4 水热硫化的基本原理及应用现状

1．4．1 水热硫化的基本原理

1．4．2 水热硫化的影响因素

1．4．3 水热硫化的应用现状

1．5 无水硫酸钙的水化

1．5．1 无水硫酸钙的水化理论

1．5．2 无水硫酸钙的水化研究现状

1．6 研究目的与思路

2 实验研究方法

2．1 实验原料

2．2 实验药剂及仪器

2．3 实验方法

2．3．1 水热硫化

2．3．2 浮选

2．3．3 水化调控

2．4 分析方法

2．4．1 浮选的品位和回收率分析

2．4．2 硫化率的检测

2．4．3 X射线衍射分析

2．4．4 红外光谱分析与测定

2．4．5 Zeta电位测定

2．4．6 吸附量测定

3 钙在中和渣水热硫化浮选过程中的行为

3．1 中和渣及其水热硫化产物表面形貌分析

3．1．1 中和渣表面形貌分析

3．1．2 中和渣水热硫化产物形貌分析

3．3 钙对水热过程的影响

3．3．1 水热过程中钙的作用

3．3．2 中和渣中钙的水热生长规律

3．4 钙对浮选过程的影响

3．5 钙影响硫化锌浮选行为的作用机理

3．5．1 硫酸钙和人造硫化锌的表面电位分析

3．5．2 红外光谱分析

3．5．3 吸附量测试

3．5．4 硫酸钙单矿物的浮选性能

3．6 小结

4 水热晶型调控影响因素研究

4．1 液固比的影响

4．2 矿化剂浓度的影响

4．3 前驱体浓度的影响

4．4 硫磺配比的影响

4．5 水热调控后中和渣的形貌分析

4．6 小结

5 水化晶型调控影响因素研究

5．1 无水硫酸钙的水化原理

5．2 无水硫酸钙的水化调控

5．2．1 激发剂的影响

5．2．2 水化时间的影响

5．2．3 水化温度的影响

5．2．4 晶种的影响

5．2．5 陈化时间的影响

5．3 无水硫酸钙水化产物表面形貌分析

5．4 中和渣的水化调控

5．5 小结

6 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

攻读硕士学位期间的主要研究成果

致谢