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牛永勝,程亮,李銀麗,姚夏妍,紀(jì)武仁,陳文波
(西北礦冶研究院冶金新材料研究所,甘肅白銀730900)
摘 要 通過濕法煉鋅渣與鋼廠氧化鋅煙灰混合經(jīng)煤粉高溫還原實(shí)現(xiàn)鉛鋅綜合回收。研究還原溫度、反應(yīng)時(shí)間、煤粉配比以及混合渣中鉛銀渣/鐵鞏渣/氧化鋅煙灰配比對(duì)鉛鋅揮發(fā)率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)還原溫度為1200℃,反應(yīng)時(shí)間為1.5h,煤粉配比為1.0以及混合渣中鉛銀渣/鐵鞏渣/氧化鋅煙灰配比為2:1:2時(shí),鉛鋅的揮發(fā)率分別為90%和85%。
關(guān)鍵詞 浸鋅渣 高雜煙灰 還原 鉛 鋅
1 引言
濕法煉鋅過程產(chǎn)生大量的固體廢渣-浸鋅渣。
浸鋅渣的成分非常復(fù)雜,含有鋅及其他有價(jià)金屬(鉛、銅、鋼、銀等有價(jià)金屬),是很有價(jià)值的資源,但這些有價(jià)元素在渣中的品位低,受經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的限制,通過煙化法及Ausmelt法等傳統(tǒng)方法很難處理[1-2],目前未能得到有效利用,各企業(yè)只能大量堆放于渣場(chǎng),造成有價(jià)金屬流失及浪費(fèi)和環(huán)境污染。
為解決上述存在的問題,提高經(jīng)濟(jì)效益,本研究提出了浸鋅渣-高雜氧化鋅一體化工藝,對(duì)多種物料藕合處理,實(shí)現(xiàn)了浸鋅渣中有價(jià)金屬鉛、鋅的高效回收。
2 試驗(yàn)研究
試驗(yàn)所用浸鋅渣來自白銀公司濕法煉鋅系統(tǒng)產(chǎn)生,氧化鋅煙灰為煉鋼工業(yè)產(chǎn)生的收集的電爐煙灰,其化學(xué)成分分別見表1、表2和表3。試驗(yàn)先將塊狀的鐵鞏渣和鉛銀渣磨細(xì)烘干,然后與氧化鋅煙灰按一定比例混合(混合渣),再取一定量的混合渣,與消石灰、煤粉、粘結(jié)劑和水混合均勻后造球,球團(tuán)烘干后稱重裝入剛玉堆塌中置于馬弗爐中加熱到一定溫度并保溫,還原揮發(fā)一定時(shí)間后取出燒渣樣品,使其自然冷卻,然后將金屬化球團(tuán)進(jìn)行磨樣,采用化學(xué)容量法、ICP法測(cè)定還原球團(tuán)中金屬鉛、鋅含量,計(jì)算鉛、鋅揮發(fā)率。其工藝流程圖見1。高溫還原揮發(fā)試驗(yàn)在馬弗爐中進(jìn)行。
3 試驗(yàn)結(jié)果與分析
3.1 還原溫度的影響
混合渣中氧化鋅煙灰、鐵鞏渣、鉛銀渣配比為2:1:2,煤粉配比為1.0,確定還原反應(yīng)時(shí)間為2h,考察還原溫度對(duì)鉛、鋅揮發(fā)率的影響,其結(jié)果見圖2。結(jié)果表明,隨著還原溫度的升高,混合渣中鉛、鋅揮發(fā)率均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。1100℃時(shí),鋅、鉛揮發(fā)率分別為63.42%和61.27%;1200℃時(shí),鋅、鉛揮發(fā)率高達(dá)85%和90%,還原溫度大于1200℃時(shí),鉛鋅的揮發(fā)率趨于穩(wěn)定。因此,確定合適的還原溫度為1200℃。
3.2 還原時(shí)間的影響
混合渣中氧化鋅煙灰、鐵鞏渣、鉛銀渣配比為2:1:2,煤粉配比為1.0,還原溫度為1200℃,考察還原時(shí)間對(duì)鉛、鋅揮發(fā)率的影響,其結(jié)果見圖3。
結(jié)果表明,混合渣中鉛、鋅揮發(fā)率隨還原時(shí)間的延長(zhǎng)而提高。反應(yīng)時(shí)間為0.5~1.5h,鉛、鋅揮發(fā)率隨還原時(shí)間呈明顯增加趨勢(shì);1.5 h 后,鉛、鋅揮發(fā)率趨于穩(wěn)定,分別約為90%和85%。綜合考慮,確定最佳反應(yīng)時(shí)間為1.5h。
3.3 煤粉配比的影響
混合渣中氧化鋅煙灰、鐵鞏渣、鉛銀渣配比為2:1:2,還原溫度1200℃,還原時(shí)間1.5h??疾旆勖号浔葘?duì)鉛、鋅揮發(fā)率的影響,結(jié)果如圖4所示。
由圖4可以看出,煤粉加入量對(duì)混合渣中鉛、鋅揮發(fā)率影響較為顯著,鉛、鋅揮發(fā)率隨煤粉配比的增加呈遞增趨勢(shì)。煤粉配比為0.2時(shí),鉛、鋅揮發(fā)率分別為47.32%和50.56%,煤粉配比為1.0時(shí),鉛、鋅揮發(fā)率分別提高至90%和85%。煤粉配比高于1.0時(shí),鉛、鋅揮發(fā)率基本不變。因此確定最佳煤粉配比為1.0。
3.4 混合渣中鉛銀渣/鐵鞏渣/氧化鋅煙灰配比的影響
還原溫度1200℃,還原時(shí)間1.5h,粉煤配比為1.0,研究不同鉛銀渣/鐵鞏渣/氧化鋅煙灰配比情況下鉛、鋅的揮發(fā)率,其結(jié)果見表4。
結(jié)果表明,鉛銀渣/鐵鞏渣/氧化鋅煙灰之間的配比對(duì)鉛、鋅揮發(fā)率影響較小。不同配比條件下,鉛、鋅揮發(fā)率分別約為89.76%和85.0%。
上述實(shí)驗(yàn)表明,浸鋅渣-高雜氧化鋅高溫還原回收鉛鋅適宜條件是還原溫度為1200℃,反應(yīng)時(shí)間為1.5h,煤粉配比為1.0以及混合渣中鉛銀渣/鐵鞏渣/氧化鋅煙灰配比為2:1:2。
4 結(jié)語
(1)還原溫度、反應(yīng)時(shí)間、煤粉配比對(duì)鉛鋅揮發(fā)率有明顯影響,而混合渣中鉛銀渣/鐵鞏渣/氧化鋅煙灰配比的影響較小。
(2)當(dāng)還原溫度為1200℃,反應(yīng)時(shí)間為1.5h,煤粉配比為1.0以及混合渣中鉛銀渣/鐵鞏渣/氧化鋅煙灰配比為2:1:2時(shí),鉛鋅的揮發(fā)率分別為90%和85%。
5 參考文獻(xiàn)
[1] 吳俊升,陸躍華,周楊霧,等.高神鉛陽極泥水蒸焙燒脫碑實(shí)驗(yàn)研究[J].貴金屬,2003,24(04):26-31.
[2] 仇勇海,盧炳強(qiáng),陳白珍,等.無污染神堿渣處理技術(shù)工業(yè)試驗(yàn)[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2005,36(02):234-237.
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