在由SMM主办的2025 SMM (第二十届) 铅锌大会暨产业博览会-锌二次资源综合利用及技术论坛上,潍坊龙达新材料股份有限公司技术负责人 张天锡针对“含锌物料的多元化利用”的话题作出分享。他表示,含锌物料种类繁多,需要识别利用过程环保风险,做到合理分类、科学利用。
含锌废物的多元化利用
含锌废物概述→含锌废物的来源
含锌废物的分类
根据含锌废物中锌的物相不同进行分类
金属相:主要含有金属锌,混合有铝、铁等其他金属,统一称为锌渣,包括热镀锌渣、废旧锌压铸件、废杂锌等。
化合物相:主要含有氧化锌、氯化锌或其他锌的化合物,部分金属锌,记锌灰,譬如烟道灰、钢厂灰、含锌冶炼渣等。
危废属性鉴别
《国家危险废物名录》规定:列入《危险化学品目录》的化学品废弃后属于危险废物。《危险化学品目录》(2016)序号2358项包括锌尘、锌粉和锌灰,故锌灰应为危险废物。
在使用助焊剂的工艺中,氯化锌、氯化铵等均挥发进入烟尘中,锌灰中会残留高含量的氯化锌或氯化铵锌,可能具有一定的危险特性。
含锌废物概述→小结
1. 含锌废物来源众多,可根据锌的物相进行分类
锌渣;锌灰。
2.含锌废物具有危险废物属性,利用环节必须符合相关的安全、环保要求。
技术上:定量的毒性浸出分析难以规避;
管理上:锌灰、氯化锌的危险特性难以规避;
法律层面:产废单位、利用单位的法律责任均不能规避。
锌渣的多元化利用
锌渣的本质:锌合金
锌铁合金渣:锌液温度在450 ℃时,铁在锌液中的熔解度为0.03%→FeZn13;
锌铁铝合金渣:锌浴中的铝达到0.135%时产生锌浮渣,在低于0.135%时就会产底渣‘’
锌铁铝镁合金等等。
(1)熔析熔炼法
向热镀锌渣中加入与铁亲和力大的元素Al,使其形成不溶于锌液的Al-Fe 合金,利用Al-Fe 合金低密度高熔点的特点不同而达到除铁的效果。
铁可降至0.0028%~0.0078%;金属直收率为90%左右;
(2)常压挥发法
利用锌的沸点远低于锌渣中杂质的沸点,在常压高温下使锌挥发成锌蒸汽,冷凝后得到金属锌。金属回收率可达98%以上。
常压挥发→锌蒸汽→氧化→间接法氧化锌(ZnO含量≥99.7%)
(3)真空蒸馏
利用铝和锌两组分在同一温度下蒸气压的不同, 控制适当的温度,使各组分选择性挥发和选择性冷凝,分别在蒸馏出来的气相(挥发物)和残余的液相(残留物)中富集,从而达到提纯金属铝的目的。
锌铝硅→金属锌+铝硅渣
锌灰的产生机理
锌灰的多元化利用
火法处理技术
回转窑/转底炉还原挥发法
湿法处理技术
锌可溶于酸或碱溶液,因此,可采用湿法工艺选取合适的浸出剂将锌和其他杂质分离。
1. 酸法浸出;2. 碱法浸出;3. 氨法浸出。主要回收氧化锌,电解制备金属锌。
湿法/脱氯
锌电解过程中,电解液中的氯离子会腐蚀阴阳极板,且氟氯离子浓度越高,对极板造成的腐蚀也会越严重。
(1)挥发窑火法处理。该方法依据是氯化锌、氯化铵等易挥发物挥发进入烟尘而将其分离。
(2)湿法碱洗脱氯。该方法依据是氯化钠在水溶液中有较大的溶解度,而碳酸锌在水溶液中是不溶物。
氨法电解锌对氯元素的耐受度最强。
湿法/浸出
湿法/净化
(1)锌粉置换法
锌粉置换时,铜、铅容易优先沉淀。置换除镉比除铜难,要求过量多倍的锌。为了强化锌粒对镉的置换作用,要求溶液中有一定的铜镉比。
(2)硫化物沉淀法
硫化物沉淀法利用Na2S、H2S中的S2-与重金属离子之间有较强的亲和力,生成溶度积极小的硫化物沉淀而从溶液中除去。
硫化物沉淀法操作中应该注意以下几个方面:
(1)硫化沉淀比较细小,易形成胶体,为便于分离应加入高分子絮凝剂协助沉淀沉降;
(2)沉淀剂会在水中部分残留,残留的沉淀剂是一种污染物,会产生恶臭等,而且遇到酸性环境时产生有害气体H2S,会形成二次污染。