工艺条件对铅银渣中锗挥发率影响规律研究_刘海锋.pdf

第 卷第 期 年 月甘 肃 冶 金 ，文章编号：（）工艺条件对铅银渣中锗挥发率影响规律研究刘海锋，张彦荣，赵瑞峰，尚 宇，李国栋，王 胜（甘肃东兴铝业有限公司，甘肃 嘉峪关；兰州理工大学材料科学与工程学院，甘肃 兰州；西北矿冶研究院，甘肃 白银）摘 要：铅银渣是湿法炼锌热酸浸出工序产生出的一种固体废弃物，其中稀散金属锗的清洁高效富集和回收对促进湿法炼锌行业绿色循环发展具有重要意义。采用、及 等分析了铅银渣中锗的化学成分、赋存状态等，研究了铅银渣中的锗在火法挥发过程的迁移规律，探讨了配碳比、保温时间、还原温度等工艺条件对铅银渣中锗挥发率的影响规律。在保温时间为 ，还原温度为 、配碳比为 的条件下，锗的挥发率为。关键词：铅银渣；有价金属；火法冶金；资源综合利用；稀散金属中图分类号：文献标识码：，（，；，；，）：，：；引言 湿法炼锌热酸浸出工序产出的铅银渣量大，毒性大，呈酸性，长期堆放不仅占用土地资源，更危害生态环境。铅银渣的化学组成复杂，矿相类型多样，其中有价金属和稀贵金属含量低，使其综合利用过程金属回收率低，工艺和设备复杂多样。铅银渣中有价金属回收的方法主要有浮选法、火法工艺、湿法工艺和火法湿法联合工艺等。其中浮选法和湿法工艺由于铅银渣中的有价金属的赋存状态复杂且大部分被包裹，金属回收率都偏低。为了解决这一问题，目前大多与火法工艺相结合，即通过火法工艺使其矿相类型和化学组成发生变化，再优化调整浮选或浸出工艺条件来提高金属回收率。火法工艺主要有回转窑挥发法、熔池熔炼法、浸没熔炼法、真空还原法等，具有流程短、金属回收率高、二次渣满足环保要求等优点。本文针对火法工艺处理铅银渣如何高效富集或回收其中 的问题，研究了高温挥发过程中 的演变规律、赋存基金项目：甘肃省高等学校产业支撑计划项目（）。DOI:10.16042/62-1053/tf.2022.06.014状态以及相应的物理化学机制，揭示了还原温度、保温时间、配碳比等对 回收率的影响规律及挥发过程中 的演变规律。本研究不仅解决了固体废弃物环境污染问题，还实现了铅银渣的综合利用和二次渣的减排，对促进湿法炼锌行业绿色循环发展具有重要意义。实验原料和研究方法 实验原料实验原料为铅银渣和工业粉煤。铅银渣干燥后破碎至 目。铅银渣的 和 分析见表、表，的物相分析见表，分析见图。由表 可见，铅银渣中、含量分别为、；、分别为 、；由表 可见，铅银渣主要含、等。由表 可见，铅银渣中 主要以 赋存，还有部分锗酸盐和。由图 可见，铅银渣中含有大量的含矾物质及铁酸锌。表 铅银渣的 元素定量分析表 成分含量成分含量表 铅银渣的 化学成分半定量分析表 元素含量元素含量 注：元素的单位为 表 铅银渣中 的物相组成分析表 相态锗酸盐相合占有量占有率图 铅银渣的 图 实验仪器和设备实验设备主要有 型真空干燥箱、型 制 样 破 碎 机、型 电 动 筛 分 机、型分析电子天平、型高温箱式炉等；分析测试设备主要有 型 射线衍射仪、型扫描电子显微镜、型电感耦合等离子体质谱仪等。研究方法取一定量干燥、破碎、筛分处理后的铅银渣，配入一定量工业粉煤后在刚玉坩埚中充分混合均匀，放入高温箱式炉，在一定温度下保温反应一定时间后空冷、破碎处理。金属挥发率的见计算公式。式中：挥发率，；烟化渣质量，；烟化渣 含量，；铅银渣质量，；铅银渣 含量，。结果和讨论 正交试验研究正交试验结果及数据处理见表。根据计算结果，表明影响 挥发率的因素顺序为还原温度配碳比保温时间。确定最佳工艺条件为还原温度 ，保温时间 ，配碳比，回收率为。表 正交试验结果及数据处理表序号 还原温度 保温时间 配碳比 挥发率 甘 肃 冶 金 第 卷 配碳比对锗挥发率影响的研究保温时间为 ，还原温度为 ，配碳比对 挥发率的影响规律见图。由图 可见，锗挥发率随着配碳比的增加呈先上升后下降的趋势，碳含量的增加可以形成较强的还原气氛，使 能够得到充分还原，挥发率上升；超过 时，入炉料中 的有效含量降低，使得其挥发率反而下降。确定最佳配碳比为。图 配碳比对 挥发率的影响图 保温时间对 挥发率影响的研究还原温度为 ，配碳比为，保温时间对 挥发率的影响规律见图。由图 可见，随保温时间的增加，挥发率逐渐增大。结合最大幅度 挥发 率 和 能 耗 原 因，确 定 最 佳 保 温 时 间 为。图 保温时间对 挥发率的影响图 还原温度对 挥发率影响的研究保温时间为，配碳比为，还原温度对 挥发率的影响规律见图。由图 可见，还原温度对 挥发率影响较为显著。挥发率的变化趋势随着还原温度的上升呈上升趋势。确定最佳原温度为 。图 还原温度对 挥发率的影响图 烟尘物相赋存状态分析最佳工艺条件下烟尘的 图和 及 面扫描见图 和图。由图 可见，烟尘颗粒大小不均一，形状不规则，有明显的团聚现象，面扫描显示主要是、元素，结合图 表明高温挥发过程中 的演变规律为。图 烟尘中的 图图 烟尘的 及 面扫描图第 期 刘海锋，等：工艺条件对铅银渣中锗挥发率影响规律研究 结语 铅银渣中主要含、等元素；分析表明铅银渣中含有大量含矾物质及铁酸锌；主要以、锗酸盐和 形式存在。正交试验研究表明，影响 挥发率的因素依次为还原温度配碳比保温时间，保温时间为，还原温度为 、配碳比为，是最佳工艺条件。在此条件下，的挥发率为；烟尘颗粒大小不均一，形状不规则。高温挥发过程中 的演变规律为，烟尘中主要以 赋存。参考文献：张 帆，程 楚，王海北，等铅银渣综合利用研究现状中国资源综合利用，（）：王树立，高 雪，赵 奇，等铅银渣中多种元素提取工艺路线的研究现代化工，（）：李国栋，林 海，董颖博，等湿法冶金法从铅银渣中异步回收锌、铅银的试验研究稀有金属，（）：李和平，王昭云某铅银渣物相及锗的赋存状态研究云南冶金，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，蔡创开某铅银渣中银回收工艺选择研究矿产综合利用，（）：戴兴征，王侠前，张浩杰，等湿法炼锌铅银渣烟化挥发热力学研究中国有色冶金，（）：沈立俊，李波，雷德君锌渣烟化炉连续吹炼生产氧化锌研究云南冶金，（）：姚 伟，李茂林，孙肇淑，等从广东某冶炼厂铅银渣中回收铅金属矿山，（）：桂海平，袁胜利锌浸出渣火法处理银挥发初探中国有色冶金，（）：孙红燕，森维，孔馨，等真空碳热还原法处理铅银渣热力学分析及实验研究真空科学与技术学报，（）：，（）：收稿日期：作者简介：刘海锋（），男，甘肃宁县人，工程师，本科。主要从事有色金属冶炼新技术研究及其生产管理工作。（上接第 页）图 阳极铜生产系统各指标二氧化碳排放量要有块煤和天然气，为控制铜阳极板产品质量，铜精矿、含铜固废、残极、黑铜粉按照一定的配比配料后生产，工艺流程采用富氧侧吹熔炼吹炼阳极炉精炼生产阳极铜，产品阳极铜 品位，符合阳极铜（）中一级品标准。本文对该生产系统经识别 燃烧、原材料、过程、电、热，经核算阳极铜生产线 为 ，温室气体排放源主要为 电，其余依次为 原材料、过程、燃烧。参考文献：张宏，郭国标铜冶炼企业降低碳排放强度的措施有色冶金节能，（）：收稿日期：作者简介：冯 强（），男，河北清河县人，环保工程师，本科。主要从事环境影响评价、突发环境应急预案编制等工作。甘 肃 冶 金 第 卷