氧化锌烟灰酸浸渣中有价金属的氯化浸提及其余渣无害化研究

摘要

寻求经济高效、环境友好的处理技术对冶炼废渣中有价金属的资源化及残渣无害化具有重要意义。本研究以某锑冶炼厂炼锑鼓风炉渣经回转窑挥发得到氧化锌烟灰的硫酸浸出渣为研究对象，考察氧化锌烟灰酸浸渣的特性及其潜在毒性；采用酸性氯盐浸出技术，开展废渣浸出试验并优化其最佳盐浸条件（HCl浓度、NaCl浓度、液固比、温度、反应时间、废渣粒径等）；同时，采用水洗脱除盐浸渣余氯，通过硫化沉淀法分步回收盐浸液中As和Sb，滤液回收In、Pb、Zn等。主要研究结果如下：
　　 氧化锌烟灰酸浸渣富含In、Pb、Sb、Zn等有价金属及As、Cd等毒害元素，其含量依次为2800、43954、103278、166591、8219、1425mg·kg-1。但废渣的腐蚀性不强。该废渣中Sb主要以残渣态存在；As、Cd、Cu、Pb、Zn以酸可提取态、可还原态及可氧化态为主；废渣中As、Cd、Cu、Pb、Zn可提取态含量之和分别占全量的87.5％、95.8％、98.2％、81.1％、95.3％。废渣毒性浸出液中As、Cd、Pb、Zn浓度分别为24.8、32.2、53.6、6041mg·L-1，均超过相应的鉴别标准值(GB5085.3-2007)。
　　 在NaCl-HCl体系中浸出氧化锌烟灰酸浸渣，NaCl浓度、HCl浓度和液固比是影响废渣中In、Sb、Pb、Zn、As、Cd浸出率的主要因素，而温度、浸出时间和废渣粒径的影响不明显。在CHCl2.5mol·L-1、CNaCl2.0mol·L-1、温度65℃、液固比6:1、转速300r·min-1、反应时间60min、废渣粒径-0.25mm的条件下，废渣中In、Pb、Sb、Zn、As、Cd浸出率分别为96.5％、90.8％、93.2％、92.9％、91.9％和93.5％。盐浸液经硫化沉淀处理可先后获得无定形As2S3和硫化锑精矿。硫化沉淀后溶液中的In3＋、Pb2＋、Zn2＋通过分步萃取回收In、Pb和Zn，萃余液回用于盐浸体系。
　　 盐浸渣可通过水洗脱除余氯。在温度55℃、液固比3:1、150r·min-1、水洗时间90min的条件下，盐浸渣中氯去除率为97.8％，水洗液中含Cl-28.4g·L-1，可返回盐浸体系循环使用。水洗余渣含氯2012mg·kg-1，渣中As、Cd、Cu、Pb、Sb、Zn的残留量均低于毒性物质含量鉴别标准值(GB5085.6-2007)，余渣浸出液的pH值及毒性元素浓度均未超过国家相应标准限值(GB5085.3-2007)。水洗余渣为无害固体废弃物。