濕法煉鋅鐵礬渣無害化處理方法研究

陳勝進，曹建成，錢冬枝，潘芝華

（銅陵有色金屬集團銅冠有色池州公司，安徽 池州 247000）

鐵礬渣是有色金屬濕法冶金除鐵過程中形成的一種固體廢棄渣，目前國內20幾家鋅冶煉企業多采用熱酸浸出-黃鉀鐵礬工藝[1]，產出的鐵礬渣一般含鐵25%～30%，鋅3%～6%，鉛0.1%～0.5%，還有銅、鎘、銦、鍺等金屬元素，其物相主要是六方晶系銨鐵礬、鈉鐵礬或鉛鋅鐵礬等混合鐵礬，鐵酸鋅，硫酸鋅等。因無經濟有效的處理手段，現階段各廠家的鐵礬渣堆存居多。根據《國家危險廢物名錄》（2016年版）規定，鐵礬渣屬危險廢物，不能長期堆存。

目前處理鐵礬渣的方法主要有熱分解、堿分解、酸分解及水泥固化處理[2]，但熱分解和水泥固化成本較高，堿分解和酸分解工藝復雜、易造成二次污染，鮮有工程應用實例。本文根據對鐵礬渣主要浸出毒性特點的研究，采用“酸浸+水洗”[3]脫除毒性因子的方法實現鐵礬渣無害化，并能綜合回收鐵礬渣中的有價金屬。

1 鐵礬渣浸出毒性鑒別

1.1 原料與方法

試驗以安徽某冶煉企業庫存的自產鐵礬渣為原料，含鐵28.3%，含鋅3.74%，水分21.13%

浸出毒性鑒別實驗（HJ/T299-2007）：量取2000mL蒸餾水于3000mL的燒杯中，用質量比2：1的硫酸-硝酸混合液調節液體PH值為3.20(正負誤差0.05)；向混合液中加入200g（干量）鐵礬渣，在室溫條件下攪拌18h（正負誤差2h）；停止攪拌澄清0.5h，取上清液檢測分析。

圖1 鐵礬渣“酸浸—水洗”處理工藝流程圖

1.2 結果與討論

由檢測結果可以看出，鐵礬渣直接進行浸出毒性檢測時超標的毒性因子只有Zn和Cd離子，是主要的毒性因子，只要將這兩種毒性因子脫除，就可以達到鐵礬渣無害化的目的。根據鑒別實驗的反應條件，這兩種毒性因子應該是可溶于稀酸的，理論上可以通過酸浸法進行脫除。兩種主要毒性因子中，Zn超標最高，達標準值得35倍，為保證脫除效果，驗證實驗采用酸浸+水洗兩步處理，水洗渣進行浸出毒性鑒別以檢測處理效果。

2 無害化處理驗證實驗

2.1 實驗方法

取鐵礬渣8Kg，加40L水漿化后加入反應釜，加入濃硫酸100ml調節PH 值，控制反應溫度60℃，攪拌時間60分鐘，反應時間達到后停止攪拌，抽濾。抽濾渣再入反應釜配水40L，控制反應溫度60℃，攪拌60分鐘后進行抽濾取樣分析。水洗渣進行浸出毒性檢測（參照HJ/T299-2007）

表1 鐵礬渣成分分析及浸出毒性檢測結果（單位：mg/l）

表2 水洗渣成分分析及浸出毒性檢測結果（表中單位：mg/L）

2.2 實驗結果

結果分析：水洗渣浸出毒性檢測各指標均遠低于鑒別標準，說明酸浸+水洗處理完全可以達到無害化處理的目的；經處理后，水洗渣中鋅、銅、鎘等有價金屬大幅減少，進入到溶液中，其中鋅約84%的、銅約59%的、鎘約86%，這部分有價金屬可以通過加堿沉淀的方法進行回收[4]。

3 結論

（1）鐵礬渣浸出毒性鑒別主要毒性因子為鋅、鎘，其中鋅超標達35倍；

（2）“酸浸—水洗”處理后，鐵礬渣浸出毒性鑒別為無害渣；

（3）“酸浸—水洗”處理工藝簡單、可靠性強，并可綜合回收鋅、銅、鎘等有價金屬，具有一定的經濟效益。

（4）鐵礬渣“酸浸—水洗”處理工業化應用工藝流程如下。