重金屬廢水處理后沉渣選擇性浸鋅工藝研究.pdf

1、目前冶煉廠的大量鋅渣長期堆放對周圍環(huán)境造成污染，嚴(yán)重影響人類的生活和健康，所以對鋅渣合理處置越來越受到重視。作者以某冶煉廠綜合廢水處理過程中產(chǎn)生的含鋅沉渣為研究對象，根據(jù)含鋅廢渣的特點(diǎn)，通過浸出工藝選擇，對沉渣進(jìn)行浸出處理，并對硫酸選擇性浸出工藝進(jìn)行了浸出熱力學(xué)的理論分析和試驗(yàn)研究，獲得了如下研究結(jié)果： (1)以鋅浸出率和浸出鋅的單位成本為目標(biāo)函數(shù)，實(shí)驗(yàn)過程中采用了兩種鋅渣，分別為渣1，渣2。對比研究堿性浸出和硫酸浸出兩種工藝

2、分別對渣1和渣2的浸出效果。結(jié)果表明，渣1和渣2的堿性浸出中浸鋅效果最好的為NH3和NH4+濃度分別為2.5 mol/L和5.0mol/L(NH3:NH4+=1:2)氨銨混合溶液，其浸出率分別為76.92％和69.25％，浸出單位成本分別為9.6190萬元/噸鋅和4.9492萬元/噸鋅；采用130g/L硫酸一次性浸出，渣1和渣2的鋅浸出率分別為85.82％和86.87％，浸出單位成本分別為6562元/噸鋅和2993元/噸鋅。對于兩種沉渣

3、而言，硫酸工藝浸出率較高，浸出單位成本較低，因此選擇硫酸浸出工藝。 (2)計(jì)算了兩種沉渣在硫酸浸出過程中可能發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)自由能變化，并對各反應(yīng)自由能隨溫度的變化進(jìn)行了分析。進(jìn)一步分析了在25℃，50℃，75℃下浸出pH值與ZnO，Zn(OH)2，F(xiàn)e(OH)2和Fe(OH)3浸出離子濃度關(guān)系式分別如下： ①ZnO浸出鋅離子濃度與pH值的關(guān)系式lg[Zn2+]=lgK298.15-2pH=11.200-2pHlg[Z

4、n2+]=lgK323.15-2pH=10.002-2pHlg[Zn2+]=lgK348.15-2pH=8.983-2pH；②Zn(OH)2浸出鋅離子濃度與pH值的關(guān)系式lg[Zn2+]=lgK298.15-2pH=11.65-2pHlg[Zn2+]=lgK323.15-2pH=10.603-2pHlg[Zn2+]=lgK348.15-2pH=9.675-2pH；③Fe(OH)2浸出二價(jià)鐵離子濃度與pH值的關(guān)系式lg[Fe2+]=lgK

5、298.15-2pH=10.67-2pHlg[Fe2+]=lgK323.15-2pH=9.542-2pHlg[Fe2+]=lgK348.15-2pH=8.54-2pH；④Fe(OH)3浸出三價(jià)鐵離子濃度與pH值的關(guān)系式：lg[Fe3+]=lgK298.15-3pH=3.385-3pHlg[Fe3+]=1gK323.15-3pH=2.347-3pHlg[Fe3+]=lgK348.15-3pH=1.431-3pH。分析表明，ZnO，Zn(O

6、H)2，F(xiàn)e(OH)2和Fe(OH)3的浸出pH值隨著溫度的升高而降低，選擇性浸出的浸出液終點(diǎn)pH值也隨溫度的升高而降低，溫度每升高25℃，pH值降低約0.5，因此在實(shí)驗(yàn)過程中可以通過對浸出液溫度的控制來實(shí)現(xiàn)對浸出液終點(diǎn)酸度的調(diào)整，優(yōu)化硫酸選擇性浸出工藝。 (3)以鋅浸出率和鋅鐵浸出率差值為目標(biāo)函數(shù)，對兩種沉渣進(jìn)行硫酸選擇性浸出工藝的單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)研究，優(yōu)化浸出工藝條件。渣1選擇性浸出的最佳試驗(yàn)條件為：硫酸濃度為170g

7、/L，浸出溫度為65℃，浸出時(shí)間為60min，液固比為4.0mL/g。鋅浸出率達(dá)到89.23％，而鐵的浸出率僅為0.56％，鋅鐵浸出率的差值高達(dá)88.67％。極差分析表明，浸出液固比和硫酸濃度是影響鋅渣1中鋅、鐵浸出率的主要因素。渣2選擇性浸出的最佳試驗(yàn)條件為：硫酸濃度為150g/L，浸出溫度為45℃，浸出時(shí)間為60 min，液固比為5 mL/g。浸出處理后鋅的回收率為91.79％，而鐵的浸出率為13.03％，鋅鐵浸出率的差值高達(dá)78.