张海峰
深圳市鹏程安全技术事务有限公司 广东深圳 518000
摘要：现代金属冶炼行业中有色金属冶炼不断发展，但在其发展的同时也导致了大量有色金属冶炼废渣的堆置，这无疑对现代环境造成了严重污染与污染。由此笔者就针对现阶段的有色金属冶炼废渣的处理工作展开探究，而后阐述了应用湿法回收技术的处理优化方式，并就此详细介绍了湿法回收技术在有色金属冶炼废渣中的具体应用，以期为相关冶炼人员提供参考。
关键词：湿法回收技术；有色金属；冶炼废渣处理；应用
传统的有色金属冶炼废渣处理中常用的处理方法为填埋、堆置，但由于填埋、堆置处理常会对环境造成一定破坏，且难以对相关废渣、废料实现回收利用，故在现代有色金属冶炼废渣的处理中又出现了再选、焙烧、湿法浸提等多种技术。而湿法工艺又凭借污染性低、环境效益高、回收费用低等优势，在现代处理技术中脱颖而出。通常情况下，湿法回收的处理过程主要分为浸提、净化和金属沉淀三过程。
1.原料浸提
1.1原料浸提中的工艺矿物学探索
鉴于冶炼废渣中重金属全量往往难以对潜在的环境效应进行直接反应，故技术人员往往需要通过重金属矿物组成、存在形式与组成结构等因素的控制，进而实现对重金属释放速度与环境活性的调节[1]。由此，在对冶炼废渣的湿法回收处理中的工艺矿物学进行探索时，往往要基于地质、选矿、冶炼和资源回收利用等技术。经由繁杂的技术内容，工艺矿物学性质也较为繁杂，相关性质往往涵盖有组成矿物的类别、元素赋存状态、矿物嵌布特征、矿物解离程度等。故在对有色金属冶炼废渣应用湿法回收技术进行处理时，相关操作、技术过程往往也较为复杂，仅拿探究重金属在复杂环境体系中环境化学行为、迁移能力等特性的过程来说，就需要技术人员先经由电镜、X射线衍射仪等仪器对冶炼废渣的扫描、分析，而后再通过BCR法对废渣中重金属赋存状态进行分析，以此才能明确冶炼废渣中重金属成分的特性[2]。
1.2原料浸提
浸提过程往往是湿法回收技术中的重要处理过程。在该过程中，回收人员首先要根据废渣性质选取适合的溶剂，再经由溶剂作用将冶炼废渣或冶炼中间产品其内部的有价成分和有害物质等进行选择性地溶解，并在溶解后将相关物质转入溶液，从而实现对冶炼废渣中有价成分及有害物质的分离工作[3]。但由于有色金属冶炼废渣中常会存在较为复杂的成分组成，其内部有价矿物涵盖有氧化物、硫化物、砷化物、硫酸盐等各类化合物，由此在浸提过程的试剂选取中，技术人员往往就需要首先明确冶炼废渣中的有价矿物含量、种类，再根据相应的矿物种类选取相应的溶剂与针对性的浸提方法。通常情况下，在对铜、镍、钴、锌等成分的氧化物进行浸提时，可选用H2SO4溶液作为浸出剂，而在对硫化铜矿、黄铜矿的冶炼废渣进行湿法回收时，则可应用高铁盐作为还原剂，此外在对铜、钴等矿的冶炼废渣处理时，还可选择细菌浸出法进行浸提作业。根据浸提时应用的不同浸出剂与浸出方法，故浸提工作也常分为酸浸提、氧化浸提、细菌浸提等类型。同时，浸提方式也常需根据冶炼废渣的物理状态不同进行调整，如应对粗粒废渣时可采用渗滤浸提或是堆浸法，而若冶炼废渣大部分属于粉末状，则应采取搅拌浸提，搅拌方式则可在机械搅拌与空气搅拌中选择更加切实的方法。虽然相关的浸提方式较为繁杂、多样，但在理论上来说，凡是可实现将冶炼废渣中有价成分进行分离的溶剂均可作为浸出剂，故现阶段的浸出剂往往没有明确的划分范围，而这也导致浸出剂中往往缺乏专门、科学、高效的统一试剂。
1.2.1酸性浸提
在上述所说的众多浸提方法中，针对酸性浸提法与微生物浸提法的应用内容展开详细阐述。酸性浸提法中往往会由硫酸溶液的浓度而影响实际的浸提效果。经由相关资料与实际试验发现，在硫酸浓度为1mol/L、浸出浓度控制于50℃且液固比为5：1的条件下，在经过2h的浸提时间后，共提出了废渣中97.32%的铜物质、79.35%的锌物质与9.83%的锡物质。而在用酸性浸提法对锌、铟等有价金属的浸提中，则可应用两段常压氧化酸浸的浸提方法，进而在两段中分别将锌、铟提取，该浸提方法中，锌的浸提率可达95%，铟的浸提率也在91%左右。
1.2.2微生物浸提
在微生物浸提中，往往是经由细菌氧化性或还原性的直接作用，继而与废渣中的部分成分进行反应，而后经氧化作用或是还原反应等相关成分将变成可溶或沉淀的形式与废渣分离。同时微生物浸提中也存在细菌间接作用的浸提方式，该类浸提方式中通常是通过细菌的代谢产物如有机盐、无机盐、三价铁离子等，从而和冶炼废渣产生反应，进而使废渣中的相关成分进入其他溶液。综上，在细菌浸提法中，相关细菌往往起到关键作用，现阶段细菌浸提中常用的细菌种类有中温菌、中等嗜热菌与高温菌等，具体的细菌则有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、硫化叶菌、嗜热氧化钩端螺菌、氨基酸变性菌等。但即便现代浸提细菌有较多种类，其仍然较难满足现代矿物浸提工作的需求，故而寻求更易于培养、环境适应性强、浸提速度更快的细菌就成了现代细菌浸提研究中的重要任务。
2.净化处理
在对冶炼废渣的浸提过程中，除了会将有价金属从原料中分离，也会导致部分杂质混杂进溶液中。由此在将有价金属溶液进行沉淀前，就应先进行对溶液的净化处理工序，从而确保沉淀提出过程得到的有价金属成分满足相关要求[4]。现阶段杂质分离工序中的应用方法主要可分为两类，分别是先将有价金属从溶液中析离和先析离杂质，再将有价金属溶液沉淀提取，而具体的净化处理方法则有机溶剂萃取法、离子交换法、离子沉淀法等。
2.1有机溶液萃取法
有机溶液萃取法的原理是金属离子在有机试剂中有着不同的分配内容，且水溶液与有机液体常会形成两层不同的液体相，由此经过稀释剂的利用就可从有机试剂形成的有机相中将金属离子萃取出来，故该技术的实质往往是金属离子与萃取剂间的质子交换。有机溶液萃取法常应用于浸取液中对金属离子加以提取或是在浸出液中对有害物质进行去除。而在应用有机溶液的萃取工作中，也常会分为萃取、反萃取两类。我国现代常用的萃取溶液有草酸溶液，应用30g/L该溶液仅需2次洗脱作业就能实现99%的锑脱除率，还有HCL溶液，经由2molL浓度HCL溶液的3级逆流反萃工作能够取得99%以上的铟金属反萃取率。基于多种类型的溶液与萃取方法，故溶剂萃取技术往往具备高选择性、良好的分离效果、易生产的优势，由此现阶段的金属湿法冶金已在有色金属冶炼废渣的处理中有着广泛应用。并且现代溶剂萃取技术中萃取工艺不断完善、设备类型不断更新、相关的萃取理论及研究也在不断深入，由此现代溶剂萃取技术的应用性能、应用范围等也得到了良好强化。
2.2离子交换法
离子交换法中常会应用离子交换树脂，并通过其交换容量大、性能稳定、易再生、可循环利用等优势，再加上其不溶于一般的酸碱溶液与有机溶液的性质，故离子交换法往往有高效率、低成本的净化处理过程。与溶剂萃取法相比，离子交换法拥有流程、设备简单、易于操作的优势，故该方法往往有着较大的应用范围。并且随着现代研究中，离子交换树脂研究、优化等工作的不断深入，诸如出现新型树脂、改性树脂，改进淋洗方法、工厂试验取得成功等均使离子交换法的性能得到良好提升，尤其在新型树脂的研发方面，诸如阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螯合树脂等多种类的树脂类型更是为净化处理工作提供了更多选择。仅拿阴离子交换树脂来说，DT-1016型阴离子交换树脂能够基于0.025mol/L的HCL介质中拥有对Au、Pt物质99%以上的吸附率，即便是Pd物质其也拥有98%左右的吸附率。
2.3离子沉淀法
沉淀法即是基于沉淀剂中的离子作用，以此形成的难溶化合物且逐渐沉淀，由此达到有价金属与杂质相分离的目的。现代常用的离子沉淀法及离子沉淀法应用的具体类型见表1。
表1 离子沉淀法应用方法
不管是将有价金属留于溶液还是将杂质留于溶液中，该过程都被称为制备纯化合物的沉淀过程。而在沉淀过程中常用的技术为净化提纯技术，该技术主要用于提取氧化物、盐类与金属成分等。
3.金属沉淀
在现代金属沉淀工作中常会应用电解法作为金属提取、精炼的主要方法，由此电解法也常会成为湿法回收中金属沉淀工序的最后处理环节。在深圳市鹏程安全技术事务有限公司中就应用了盐酸浸出电弧炉烟尘，并通过置换沉淀法对相关溶液进行电解。其中阴极电流密度在300到2000A/m2，电解能耗在2.7到4.9kWh/kgZn，电解过程的电流效率较高，HCL溶液损失在2%以下。
4.结语
综上所述，湿法回收技术的应用往往能有效提升金属废渣的处理效率与处理质量。尤其在面对种类繁多、物理性质多变、组成差异性较大的有色金属冶炼废渣时，传统处理方式往往难以展开科学、优质的处理工作，由此相关的金属废料回收人员就应重视起对湿法回收技术的应用，并根据金属冶炼废渣的实际情况、种类、组成等，选取针对性的回收方法、试剂，从而实现高效化的废渣处理工作。
参考文献：
[1]张汉鑫，李慧，梁精龙. 有色冶炼废渣中有价金属回收的冶金方法应用之综述[J]. 中国钨业，2018，33（04）：74-78.
[2]高丽霞，戴子林，张魁芳，等. 降低湿法锌冶炼废渣中铅含量[J]. 化工进展，2017，36（12）：4672-4678.
[3]黄达. 浅谈有色金属冶炼中的废渣再利用策略[J]. 世界有色金属，2017（3）：1-1.
[4]齐兆轩，于洋. 有色金属冶炼废渣湿法回收技术研究[J]. 世界有色金属，2018，507（15）：37-38.
论文作者:张海峰
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第30期
论文发表时间:2019/9/3
标签：废渣论文; 溶液论文; 湿法论文; 金属论文; 有色金属论文; 技术论文; 细菌论文; 《建筑模拟》2019年第30期论文;