铅锌渣是提炼金属铅、锌过程中排出的固体废物,其中含有多种有价值的金属元素,值得回收利用。另外,火法冶炼过程排出的铅锌渣还含有SiO2、CaO等成分,可作为水泥等建筑材料的生产原料使用。
4.4.3.1 铅渣的资源化
铅渣是铅冶金及铅产品生产、使用过程中排出的废渣。铅渣中回收铅的方法有火法和湿法两种。
A 氯化铅渣中铅、铋的回收
氯化铅渣是火法冶炼铋时产生的固体废物,其中含有铅、铋等多种金属,具有回收多种金属的价值。氯化铅渣的化学成分见表4-5。
表4-5 氯化铅渣的化学成分(质量分数)(%)
用氯化钠溶液浸出氯化铅渣,是基于氯化铅易溶于碱金属和碱土金属的氯化物溶液中。氯化铅在氯化钠溶液中的溶解度可以达到0.68mol/L,而在25℃的水中溶解度仅为0.04mol/L。
氯化铅渣在氯化钠酸性溶液中浸出时,除浸出铅外,也同时浸出铜、铁、铋等杂质。其中,铁、铋在较低的酸度下易水解除去,铜可通过加入硫化钠生成硫化铜沉淀除去,工艺过程中的主要化学反应有:
粗碱式碳酸铅经过洗涤至中性,过滤、烘干,并在600~650℃煅烧1h,可得到黄丹产品。
B 铅渣生产化工产品
铅渣中的铅主要以硫酸铅、氧化铅、二氧化铅等形式存在。以铅渣为原料,可生产三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅、硬脂酸铅等化工产品。
粗渣中的铅在碳酸氢铵溶液中转化为碳酸铅,加稀硝酸溶解碳酸铅;过滤后滤液中加入硫酸使铅生成纯净的硫酸铅;硫酸铅再与氢氧化钠反应,得到三盐基硫酸铅产品。
C 铅渣中铅的电解回收
利用铅渣中各种铅化合物的电还原性质,将铅渣作为阴极,电解时得到电子而被还原成金属铅的工艺,称为铅渣的固相电解工艺。(www.xing528.com)
电解前,将铅渣涂在阴极板上,阴极板和阳极板均为不锈钢。电解时,阴极上的铅渣得到电子,还原成金属铅,阳极放出氧气。电解结束后,取下阴极上的物料,放在铁锅中熔铸成铅。
D 铅渣生产建筑材料
熔融鼓风炉渣和回收铅锌后的水淬渣可作为生产建筑材料的原料使用。
(1)代替骨料生产灰渣瓦。铅水淬渣的物理力学性能接近甚至优于河砂,可代替河砂作为骨料使用。铅水淬渣的非晶体结构具有一定的活性,在石灰、石膏、水泥熟料等激发剂的激发下,可表现出相当程度的水硬性。在同样条件下,铅渣作为骨料的水淬渣瓦(掺量为30%左右)的抗折强度比河沙作为骨料的水泥瓦高15%左右。
(2)作为水泥的辅助原料。将石灰、铅水淬渣、黏土、萤石、白煤等按比例配制,即可生产出合格的水泥。将配料在300℃干燥,再球磨至粒度为0.125mm(120目)左右,制成5~20mm的球粒,并在1200~1300℃煅烧。冷却后掺入一定量的钢渣和生石膏,研磨成细粉即可得水泥成品。
4.4.3.2 锌渣的资源化
硫化锌矿一般伴生有许多有价元素,除铜、铅外,还常伴生有金、银、砷、锑、镓等。在湿法炼锌工艺中,这些伴生元素常残留在浸锌渣中,有必要对其进行回收。
A 浸锌渣中有价元素的综合回收
某厂浸锌渣的化学成分见表4-6,除含有锌、铅、铜、铁等常见金属元素外,还含有一定量的稀有金属和贵金属,具有极大的综合利用价值。
表4-6 某厂浸锌渣的化学成分
在浸锌渣中添加一定量的添加剂后进行成形,将浸锌渣成形后在1100℃用回转窑进行还原焙烧,使渣中锌、铅、铟等被还原并挥发进入烟气而富集回收,而铁、银、镓、锗等进入还原焙烧渣中。还原焙烧完成后,将料卸出并间接冷却。还原焙烧渣经过破碎、磨矿使焙烧渣粒度达到小于0.074mm(-200目)的占90%,再磁选。磁选后,铁、镓、锗富集于磁性物中,银富集于非磁性物中。对烟尘、磁性物和非磁性物分别进行处理,即可回收上述金属。
B 含锗氧化锌烟尘提锗
一般烟化炉挥发出的氧化锌烟尘中锗的质量分数为0.018%~0.042%,可用于提取金属锗。用氧化铅锌矿生产1t电解锌,可从烟化炉烟尘中回收0.3~0.5kg的金属锗。用电解锌的废电解液作为溶剂浸出烟尘,在浸出过程中锗和锌溶解进入溶液,与不溶的硫酸铅和其他不溶杂质分离。然后将浸出液进行丹宁沉淀,使锗从硫酸锌溶液中分离出来,硫酸锌溶液提锌。产出的单宁酸锗渣饼进行浆化洗涤、压滤后烘干,再将其加入回转窑灼烧,最后产出锗精矿。在处理含锗氧化锌烟尘提锗的过程中,浸出和丹宁沉淀是两个主要的分离过程。
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