铁酸锌型含锌废渣锌铁分离研究现状.pdf
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1、湖南有色金属 第 卷第 期 年 月作者简介:任萌(),男,硕士研究生,主要从事固废资源处理回收研究。铁酸锌型含锌废渣锌铁分离研究现状任萌(中南大学冶金与环境学院,湖南 长沙 )摘要:文章总结了近年来国内外学者处理铁酸锌型含锌废渣的相关研究进展,将处理方法概括为火法处理、湿法处理与其他方法三大类,并进行了相应评述。这些方法的核心研究思路均在于破坏铁酸锌稳定的尖晶石结构,使其发生分解,目前均不同地存在能耗大、成本高、工艺复杂、环境污染等问题,绝大多数仍处于实验室研究阶段。此外,结合现有研究提出了一种湿法处理铁酸锌的想法,并对未来铁酸锌回收工艺进行了展望。关键词:锌废渣;铁酸锌;火法;湿法;锌铁分离
2、中图分类号:文献标识码:文章编号:()锌作为我国消费量仅次于铝、铜的第三大有色金属,被广泛应用于镀膜、材料、化工等领域。近年来随着锌消费量的上升,我国锌资源也面临着重大考验,虽然储量丰富,但为了应对消耗大、开采难等问题,每年仍需大量进口锌精矿,进口量居世界第一 。在高铁锌精矿氧化焙烧过程中生成大量铁酸锌,铁酸锌与未完全氧化的硫化锌共同阻碍锌铁的回收 。据统计 ,每生产 锌产生约 铁渣,全国年产生铁渣约 万 ,渣中含铁平均约 ,含锌约 ,此外还有大量的铅、铜、银等有价金属。对铁渣进行回收利用,不仅能缓解资源需求带来的压力,也有益于环境保护。铁酸锌作为渣中主要的锌铁物相,其尖晶石结构稳定,在温和的
3、条件下,不溶于大多数酸性、碱性和螯合介质,是含锌废渣资源回收研究中期望攻克的重点和难点。本文总结了近年来铁酸锌型废渣处理相关研究,提出了自己的处理工艺设想,并对未来工艺发展做出展望。火法处理根据反应原理的不同,火法处理大致可以分为挥发法和焙烧法两种。挥发法挥发法利用渣中不同金属及其氧化物化学性质上的差异,对易挥发金属如锌、铅、铟等以蒸气的形式排出再富集回收,实现选择性分离。回转窑法是挥发处理中较经典的一种,渣料与过量的焦炭混合后在 左右的回转窑中进行高温还原,锌、铟等金属挥发再氧化富集回收,锌挥发率可达 。该方法工艺简单,产生窑渣属一般工业固废,可直接综合利用。但生产过程中排放的燃煤烟气和废气
4、会对环境产生较大危害,且铅、银等有价金属回收率较低。丁倩倩等人采用高温挥发法从沉铁渣中回收锌 ,用焦炭作为还原剂,在 、焦铁比 条件下反应 ,锌回收率达 。焙烧法焙烧法是在焙烧过程中加入不同添加剂与铁酸锌进行反应,以提高锌铁分离效果。侯栋科等在 弱还原性气氛下对铁酸锌的还原机理进行了研究 ,还原生成 ,向铁酸锌内部迁移替代 ,最终铁酸锌转变为磁铁矿,其中夹杂包裹未反应的铁酸锌,在表面形成。韩俊伟等添加黄铁矿对铁酸锌硫化焙烧 ,将铁酸锌转化为硫化锌和铁氧化物或铁单质,并发现在硫化过程中适量添加钠盐有利于铁酸锌的硫化并促进硫化锌晶粒长大。彭兵等在铁酸锌焙烧过程中添加硫酸铵 ,使其与铁酸锌反应生成(
5、)()和 (),随温度升高产物继续分解,最终生成 和,通过氨浸或水浸实现锌铁的有效分离。火法处理一直以来都是众多学者重点研究的方第 期任萌:铁酸锌型含锌废渣锌铁分离研究现状向,是处理铁酸锌的有效手段,工艺比较成熟,能保证稳定生产,是目前锌冶炼企业中主流的废渣处理手段,如回转窑挥发法、烟化法、法等,但其能耗高、污染大,仍有着很大的优化空间。湿法处理湿法处理利用酸或碱溶解废渣,通过分离渣与溶液达到不同金属元素分离富集的目的。较于火法,湿法工艺更加节能环保,但存在工艺复杂、有价金属回收率不高等问题,未能够在大规模工业生产中得到广泛应用。根据反应体系不同,可大致分为酸浸处理和碱浸处理两种方法。酸浸处理
6、早在 世纪 ,硫酸、盐酸等就已被用于回收各类含锌废物的研究中,如黄铜厂粉尘、冶炼厂含锌炉渣和炉灰、化学工业废料等。除渣中易溶于酸的各类金属、非金属物相外,结构稳定的铁酸锌也可溶解,主要发生如下反应:()强酸浸出虽然效果较好,但难将渣中的各类有价金属分离,尤其是渣中含量较高的锌和铁,对难反应的铁酸锌时仍需强化反应条件。王顺才等在黄钾铁钒法沉铁的实际生产中发现 ,常规浸出条件下铁酸锌几乎不溶解,但是通过控制热酸浸出条件:温度 、始酸 、终酸 、时间 ,渣中铁酸锌的溶解程度达到 。铁酸锌的溶解主要为 :水在其表面羟基化形成配合物分子,配合物分子发生解离与扩散,最后反应产物解离。其中铁离子从铁酸锌到溶
7、液中的传递速率是影响铁酸锌溶解的关键,降低溶液中铁离子浓度可加快传递过程,提高溶解度和溶解效率。郑宇等在硫酸浸出铁酸锌时通入 ,铁离子发生还原,锌浸出率由不通 时的 提高至 。高浓度的无机强酸能较好地溶解铁酸锌,工业上也有所应用 ,但是其它杂质元素一同浸出进入溶液会使得后续的除杂工艺繁琐、不经济。碱浸处理碱性浸出可分为弱碱浸出和强碱浸出,利用铁等元素在碱中溶解度较小的特点,选择性溶解渣中的锌,达到锌铁分离的目的。但是弱碱并不与铁酸锌反应,难以独立处理以铁酸锌为主的含锌废渣,常与火法进行联合应用。是强碱浸出的主要浸出剂,浸出过程中与含锌物相主要反应如下:锌浸出率随碱浓度的升高先上升后下降,过高碱
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