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SMM氧化锌峰会

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【氧化锌峰会】锌铅污染与锌铅砷铜复杂多组分危险废物碱介质湿法冶金技术

通知:由上海有色网主办的《2017年中国压铸产业链供需交易峰会》将于12月7-8日召开。》点击查看会议详情


SMM 11月10日讯:锌是人体必需的微量元素,但过量的锌进入环境中,势必会引起人类锌供给量的平衡,从而对人类产生危害。同济大学赵由才教授在上海有色网举办的《2017年(第五届)中国氧化锌产业链交易峰会》时表示,锌污染主要防治措施有:严格控制含锌的三废排放,改进生产工艺,加大金属回收率,减小污染;不用锌制容器等盛放食物,减少饮食中锌含量。此外,赵由才教授详细科普了锌铅污染与锌铅砷铜复杂多组分危险废物碱介质湿法冶金技术。

同济大学教授赵由才现场发言

锌污染、危害及防止措施

锌是自然界中分布较广的金属元素之一,主要以硫化锌、氧化锌状态存在。锌在大气中的含量为1.1-5.8μg/m3,在海水中的浓度为0.01mg/L。

金属锌本身无毒,但在焙烧硫化锌矿石、熔锌、冶炼其他含有锌杂质的金属的过程中,以及在铸铜过程中产生的大量氧化锌等金属烟尘,对人有直接的危害。

锌不溶于水,但锌盐如氯化锌、硫酸锌、硝 酸锌等,则易溶于水。全世界每年通过河流输入海洋的锌约为 393万吨。

由采矿场、选矿厂、合金厂、冶金联合企业、机器制造厂、镀锌厂、有机合成工厂和造纸厂等排放的工业废水中,含有大量锌化合物。

在温度为30-50℃的情况下,工业电解液中的锌离子以Zn(H2O)等形式存在。

土壤中的锌可分为水溶态锌、代换态锌、难溶态锌(矿物中的锌)以及有机态锌。

土壤中的锌来自各种成土矿物。风化的锌以Zn2+形态进入土壤溶液中,也可能成为一价络离子Zn(OH)+、ZnCl+、Zn(NO3)+等,有时则形成氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐和硫化物沉淀。

锌离子和含锌络离子参与土壤中的代换反应,常有吸附固定现象

锌在土壤中的富集,必然导致在植物体内的富集,这种富集不仅对植物,而且对食用这种植物的人和动物都有危害。

伴生重金属:锌与铅、砷基本上是伴生的。锌污染的情景,就基本上伴随铅和砷的污染。Hg也可能与锌伴生污染。

各行业建筑废物中污染总结

全国每年产生污染建筑废物可达2500万吨以上,不同地区、不同来源建筑废物取样工作,涵盖化工、冶金、轻工、居民区、再生品、加工等行业,及火灾/爆炸、灾毁建筑废物。

  • 受污染建筑废物取样装置和方法

  • 危险建筑废物分类和鉴别方法,把建筑废物划分为普通建筑废物、轻度污染建筑废物、危险建筑废物,以及相应的重金属和有机污染物鉴定全量限值。

  • 受污染建筑废物预处理方法体系

  • 受污染建筑废物的产生和污染特点

锌铅砷铜复杂多组分危险废物碱介质湿法冶金技术

NaOH溶液碱法湿法冶金适宜的危险废物有:1、锌锭熔铸时的含氯浮渣 2、锌灰、炼钢厂烟尘、尾矿 3、铜灰

锌铅分离技术-浸取:

1、锌铅废物直接与烧碱溶液浸取,ZnO、PbO浸取率95-100%。

2、硫化锌浸出,通过PbCO3使ZnS直接转化为碱溶性Na2Zn(OH)4,浸出率从0%提高到98%以上。

3、铁酸锌水解-熔融预处理,浸取率从0%提高到95%。

锌铅金属废物碱浸体系的深度净化:

1、采用本技术生产的锌粉置换浸取液中的铅,生产金属单质铅粉(含铅98%以上),再压制为铅锭出售。

2、强碱性溶液中硫基分离剂从锌酸钠溶液定量分离微量Pb、Fe、Cu、Cr、Ni、Co等阳离子,而锌无任何损失。

3、Na2S在强碱中,可高效分离Zn中铅、铁、铜等二价阳离子。

烧碱溶液中锌酸钠电解生产锌粉:

1、镁-钛合金阴极板,实现锌与铅的分步电解与电沉积物的同步自动剥离,极大减轻了电解车间的劳动强度。

2、一步法直接生产高品质片状单质锌超细粉末,彻底改变传统金属锭生产锌和铅粉末的技术路线。

含铅锌烟尘碱法浸出工艺

1、在强碱溶液中,烟尘中各种金属的浸出能力不同,其中,Al、Zn、Mo、W、Pb的浸出较为容易,As、Sn、Sb次之,Cu和Cd较难浸出。

2、选择含铅锌烟尘碱法浸出工艺的最佳条件为:NaOH溶液初始浓度:5 mol·L-1;液固比为11:1(L/g) ;浸出温度为70℃;浸出时间为30 min;浸出过程中烟尘与碱液充分混合。

锌对铅电积过程及工艺的影响

1、铅和锌的析出电位有较大差值,锌不会影响铅在阴极上的析出过程。

2、随电解液温度的增加,锌的阴极析出电流峰值增加,但对锌的析出电位基本上无影响。

不同电流密度下锌对铅电积工艺的影响

结论

1、铅在强碱中的主要存在形态为Pb(OH)3-;当NaOH浓度为5 mol∙L-1时,实验测得铅的溶解度为25.56 g∙L-1;PbO、PbSO4和PbCO3均可自发溶于强碱溶液中,PbS则不溶。

2、含铅烟尘在强碱溶液中浸出的最佳工艺条件为:浸出温度:70℃,浸出时间:30 min,NaOH度:5 mol·L-1,液固比:11:1。

3、烟尘中各种金属在强碱溶液中的浸出能力为:Al、Zn、Mo、W、Pb的浸出较为容易,As、Sn、Sb次之,Cu和Cd较难浸出。

4、氧化铅矿在强碱溶液中浸出的最佳工艺条件为:浸出温度:70℃,浸出时间:2 h,NaOH浓度:5 mol·L-1,液固比:25:1,矿粉粒度:<0.15 mm。

5、最佳铅电积工艺条件为: 溶液中铅浓度:20 g·L-1,电解结束时溶液中剩余铅浓度:5 g·L-1,温度50℃,电流密度400 A·m-2,NaOH浓度5 mol·L-1,电解液循环。

6、电解液中的锌在阴极的析出电位约为-1.52 v vs. SCE,碱液中的铅和锌可实现选择性电沉积。

7、溶液中存在的铜铅电积过程有较大的影响。

8、锡、 C 4H4O62-、 C2O42-和添加剂明胶的存在会影响铅在阴极上沉积的电流密度。

9、As、Sb、W、PO43-、SO42-、SO32-、SiO32-、SCN-、CO32-、Cl-和AC-对铅电积过程电流效率和能耗基本上没有影响。

10、采用铅粉置换的方法可有效去除浸出液中的铜,最佳置换净化工艺条件为:Pb/Cu摩尔比2:1,净化时间15 min,反应温度30℃。碱浸-净化-电解工艺从氧化铅矿和含铅烟尘中提取铅纯度>97%,能耗≤0.7 kWh·kg-1铅。  

(本文摘选自同济大学赵由才教授撰写的《锌铅污染与锌铅砷铜复杂多组分危险废物碱介质湿法冶金技术》中部分内容)


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