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工業(yè)廢料中金屬資源的回收與利用

文檔作者：楊永祥文檔來(lái)源：荷蘭代爾夫特工業(yè)大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年04月20日
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_看危企囊工程 NONFERR0US METALS ENGINEERING
工業(yè)廢料中金屬資源的回收與利用
舀楊永祥
荷蘭代爾夫特工業(yè)大學(xué)Delft Holland 999025 HL
近年來(lái)，人們?cè)跒闇p少CO：排放而努力的同時(shí)也
面臨著金屬礦產(chǎn)資源逐漸枯竭的挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，絕大部
分具有經(jīng)濟(jì)開(kāi)采價(jià)值的金屬礦產(chǎn)最多可持續(xù)20~100年。
Diedenren最近公布的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)報(bào)告表明，全球主要金
屬礦產(chǎn)嚴(yán)重匱乏【l】。圖1為1960—2009年世界金屬銅
產(chǎn)量的變化過(guò)程(World Copper Factbook 2010：http：／／
www．icsg．org)?？梢郧宄乜吹剑瑑H在過(guò)去半個(gè)世紀(jì)
的時(shí)間里，銅產(chǎn)量增加了近4倍。
世界粗鋼產(chǎn)量在過(guò)去50年里也翻了兩番(1960—
2010年)，原生鋁的產(chǎn)量在過(guò)去的15年里就增加了近
一倍(1996—2010年)。2008年全球生產(chǎn)了13-3億噸
粗鋼，3970萬(wàn)噸原鋁和1570萬(wàn)噸礦銅。根據(jù)2008年美
國(guó)USGS統(tǒng)計(jì)(http：／／minerals．usgs．gov／minerals)， 在
全球超過(guò)14億噸原生金屬產(chǎn)量中90％ 以上是粗鋼，有
色金屬約占8％ 左右。其中粗鋼的產(chǎn)量已經(jīng)包含了廢鋼
料的產(chǎn)量，但是有色金屬(超過(guò)9000萬(wàn)噸以上)的產(chǎn)
量沒(méi)有包含來(lái)自廢舊金屬的產(chǎn)量。
根據(jù)主要金屬的供應(yīng)情況，廢舊金屬的回收利用在
全球金屬供給中正在扮演一個(gè)非常重要的角色。一般來(lái)
說(shuō)，大約45％ 的鋼鐵產(chǎn)品來(lái)自廢鋼原料，30％ 左右的
鋁和鋅也源自廢料。此外，約40％ 銅和50％ 的鉛都來(lái)
自工業(yè)廢料。這就意味著金屬?gòu)U料的回收在金屬產(chǎn)量中
具有重要的貢獻(xiàn)。
20000
17500
l5000
12500
10000
7500
5000
2500
O
1960 l964 1968 1972 1976 1980 1984 1988 1992 1996 2000 2004 2008
日期／年份
_原生精銅 H再生精銅 -電解銅
圖1世界精銅產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)(1960—2009)
長(zhǎng)期以來(lái)，人們都在思考如何控制金屬消費(fèi)速率以
延長(zhǎng)對(duì)(有限)金屬供人類消費(fèi)需求的時(shí)間，同時(shí)也在
尋找替代它們的金屬或者非金屬材料。但是至今為止也
沒(méi)有找到滿意的解決方案Ⅲ。我們希望一方面應(yīng)該減少
金屬的消費(fèi)速度，另一方面采礦和冶金工業(yè)也應(yīng)該適當(dāng)
放慢開(kāi)采和生產(chǎn)的腳步。對(duì)政府來(lái)說(shuō)，將全球作為一個(gè)
整體具體實(shí)施這些措施來(lái)有效節(jié)約金屬資源是非常困難
的，因?yàn)榻饘儋Y源在全球的分布很不均勻，并且在國(guó)際
市場(chǎng)(如LME)還可以自由交易。最終，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)結(jié)
合進(jìn)出口條例和生產(chǎn)消費(fèi)行為，使金屬生產(chǎn)和消費(fèi)趨于
平衡。事實(shí)上金屬資源在地殼中是有限的。與我們上面
的愿望相反，人類正在加速開(kāi)采、增加生產(chǎn)和消費(fèi)，造
成我們可利用的自然礦物資源迅速減少。
與正在減少的自然資源中的金屬礦物相比， 日常生
活及工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)卻產(chǎn)生越來(lái)越多的廢料和垃圾。為了
解決自然資源減少的問(wèn)題，我們不得不通過(guò)以下兩個(gè)措
施來(lái)緩解或者延長(zhǎng)資源壽命： 1)通過(guò)控制消費(fèi)需求來(lái)
節(jié)約資源；2)回收利用廢棄產(chǎn)品和廢料。前者是比較
復(fù)雜的社會(huì)政治行為，實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常困難。后者是我們
真正可以做的和一定程度上我們已經(jīng)在做的，但是技術(shù)
改進(jìn)和實(shí)施的空間仍然很大。
通過(guò)仔細(xì)分析現(xiàn)有工業(yè)和社會(huì)活動(dòng)，人們可以很容
易發(fā)現(xiàn)通過(guò)金屬回收和循環(huán)再利用以延長(zhǎng)金屬資源使用
壽命的巨大潛力。本文以多個(gè)案例說(shuō)明如何通過(guò)金屬回
收利用和工業(yè)廢料再循環(huán)增強(qiáng)金屬供應(yīng)的可持續(xù)性。
1 鋁廢料的再循環(huán)
全球超過(guò)30％ 鋁的供應(yīng)來(lái)自循環(huán)利用。每年歐洲
約40％、美國(guó)超過(guò)50％ 的鋁是通過(guò)循環(huán)利用廢鋁生產(chǎn)的。
鋁循環(huán)利用的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益是顯而易見(jiàn)的。循環(huán)
使用1噸鋁可節(jié)約6噸鋁土礦、4噸化學(xué)試劑和14000
kW·h的電能。與用鋁土礦生產(chǎn)原生鋁相比，再生鋁生
產(chǎn)只需要5％ 的能源，排放5％ 的CO：，同時(shí)減少了填
埋廢棄物。類似于其他金屬，鋁的循環(huán)是無(wú)限期的，在
22 專題研究Thematic Studies

NONFERR0US METALS ENGINEERING
一包裝鋁箔。
在鑄錠、型材、軋機(jī)切割廢料、印刷板材試驗(yàn)中，
由于污染物含量少和表面狀況更好，金屬小滴可以很好
地凝結(jié)并沉淀匯聚成金屬相。工業(yè)實(shí)踐和熔化實(shí)驗(yàn)都證
明廢料特性對(duì)金屬回收率有重大影響。這些特性主要有：
金屬含量、尺寸大小、比表面(表面／體積比)和污染
物含量等。然而，對(duì)于特定類型的廢料也會(huì)有尺寸大小
(如料粒)、形狀(如車床切削螺旋片)、污染程度(如
冰箱含鋁破碎料)的不同。
1．2 回轉(zhuǎn)爐中廢鋁熔化的CFD模擬【4]
以計(jì)算流體力學(xué)(CFD)為基礎(chǔ)并結(jié)合用戶開(kāi)發(fā)的
輔助模型建立計(jì)算回轉(zhuǎn)爐中的廢料熔化過(guò)程的模型。該
模型由一個(gè)湍流燃燒和輻射傳熱的氣體流動(dòng)區(qū)、一個(gè)回
轉(zhuǎn)爐爐墻的固體爐襯區(qū)和一個(gè)熔爐底層的熔鹽和金屬固
液混合區(qū)構(gòu)成。固液混合區(qū)中的金屬鋁廢料熔化和燒失
情況由用戶開(kāi)發(fā)的輔助模型進(jìn)行模擬。廢鋁的總體平衡
模型(population balance mode1)用來(lái)描述固體物料的
粒度和熔化狀態(tài)的分布，并用工業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證?；?
于上述模型，分別研究了鋁廢料的分布特性、燒失率、
廢鋁料的預(yù)處理、天然氣燃燒方式對(duì)廢料熔化時(shí)間和天
然氣單耗的影響。
天然氣燃燒是回轉(zhuǎn)爐中鋁廢料熔化的主要能量來(lái)
源。氣體區(qū)域中的流體流動(dòng)，熔化爐中的溫度分布和過(guò)
程中的能量分布等詳細(xì)信息均可通過(guò)模擬計(jì)算獲得。圖
4為熔爐運(yùn)行2 h后熔爐中軸橫截面預(yù)測(cè)的溫度分布狀
況。圖4清楚地顯示燃燒區(qū)域及其高達(dá)2600℃的火焰
溫度，熔化爐出口處的煙氣溫度則在800-1000℃ 。該
模型同樣計(jì)算了廢鋁、保護(hù)鹽共存區(qū)和熔爐內(nèi)壁區(qū)域的
溫度分布。
Temgeran兒
(Contour 1)
_一(13)2873
_一(12)2273
一(11)1773
|-(10)1473
-(9)1373
- ●(8)1273
一-(7)1073
- _(6)973 一_(5)953 - (4)673
I～(3)473
- ■ (2)373
一(1)303
【K】
圖4 加料2h后計(jì)算出的回轉(zhuǎn)爐中心截面的溫度場(chǎng)．
CFD模型可以預(yù)測(cè)不同條件下廢料熔化完成的時(shí)
間和所需要的能量及能量分布與利用率，比如，熔化13
噸廢鋁和4噸鹽融劑的時(shí)間預(yù)計(jì)為4 h。圖5顯示所預(yù)
測(cè)的廢料和保護(hù)鹽的熔化過(guò)程。與固、液相轉(zhuǎn)變階段相
比較(1．5-3．0 h)，開(kāi)始階段(0-1．5 h)和結(jié)束階段(3．0 h)
之后溫度增加得更為迅速。曲線的中間部分表示固體物
料熔化階段(1．5-3．0 h)，由于局部相變導(dǎo)致的熱量需求，
該階段廢鋁、熔鹽共存區(qū)域的溫度增長(zhǎng)十分緩慢。
隨著CFD模型的逐漸成熟，許多工藝特征，例如
燃?xì)鈪^(qū)域中總體流動(dòng)和燃燒特征，加熱和熔化概況，廢
料、熔鹽共存區(qū)中能量分布和總體平衡都可以得到模擬
和預(yù)測(cè)。結(jié)果表明具有分布特征的金屬?gòu)U料質(zhì)量的好壞
(由廢料尺寸大小和廢料燒損率決定)是影響熔化過(guò)程
的重要因素之一。
圖5 CFD模型預(yù)測(cè)的廢鋁和熔鹽熔化曲線和平均溫度
2 固體廢棄物焚燒爐底灰的玻璃化處
理和金屬回收
荷蘭有l(wèi)1個(gè)城市生活固體垃圾焚燒廠。2008年總
共焚燒垃圾超過(guò)600萬(wàn)噸，燃燒除了產(chǎn)生大約3×10。
kW·h電能和超過(guò)3×10 kJ熱能外，還產(chǎn)生大約131．2
萬(wàn)噸底灰(渣)、8．5萬(wàn)噸飛灰、11．5萬(wàn)噸含鐵廢料和
2．15萬(wàn)噸有色金屬?gòu)U料 ]。在荷蘭，焚燒爐底灰的再利
用率將近100％ (無(wú)填埋)，主要應(yīng)用于道路建設(shè)和建
筑業(yè)。然而，2008年底仍然有大約111．9萬(wàn)噸底灰存量
等待潛在的開(kāi)發(fā)利用 】。為了避免重金屬?gòu)慕ㄖ牧现?
浸出的可能性，荷蘭政府曾經(jīng)設(shè)立了特別的法律法規(guī)(荷
蘭建筑材料法令)。該法令將焚燒爐底灰列為一個(gè)特別
種類，要求其使用前采取隔離預(yù)防措施。對(duì)第2類建筑
材料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)柱浸測(cè)試，根據(jù)該法令，焚燒爐底灰不符
合排放標(biāo)準(zhǔn)，主要是因?yàn)槠浜械你f、銅和銻三種金屬
的浸出率超標(biāo)。但在找到解決該3種金屬浸出超標(biāo)方法
和技術(shù)之前被允許作為特殊第2類建筑材料限期使用。
因此，如何防止以上3種污染金屬的過(guò)量浸出和底灰中
殘存有價(jià)金屬的進(jìn)一步回收利用是工業(yè)生產(chǎn)中亟待解決
的問(wèn)題。
2．1 焚燒爐底灰的玻璃化處理[6】
在荷蘭，城市固體垃圾(MSW)產(chǎn)生的爐底灰通常
含有18％ 左右的金屬，現(xiàn)行工業(yè)實(shí)踐能夠分選回收底
灰中10％ 的金屬。余下8％ 的更細(xì)金屬顆粒在現(xiàn)有的物
理分離技術(shù)下難以回收。在眾多的備選方案中，玻璃化
是技術(shù)可行性很高的方案之一，它將灰分及有害成分進(jìn)
行玻璃化穩(wěn)定，并回收余下的所有金屬。
24 專題研究Thematic Studies
高溫玻璃化是在1400～l500℃將固體灰渣熔化和
固化的過(guò)程，從而高效分解有機(jī)物，固定灰渣中對(duì)環(huán)境
有害的物質(zhì)并減小灰渣體積。在玻璃化過(guò)程中可以獲得
一種類似玻璃的結(jié)構(gòu)均勻的熔渣和一種Cu—Fe合金。在
現(xiàn)有研究中6]，荷蘭垃圾焚燒廠排放的焚燒爐底灰回收
產(chǎn)生的合金含有82％Fe、12％Cu、6％其他元素和雜質(zhì)(如
碳、硫、磷、鎳等)。該成分與其他固體廢棄物經(jīng)高溫
熔融處理后所產(chǎn)生的金屬產(chǎn)品相似(例如Thermoselect
處理技術(shù)，http：／／www．thermoselect．CO1TI)。Cu—Fe合金
沒(méi)有直接的商業(yè)用途，既不能用于煉鋼，又不能作為煉
銅的原料。從鐵合金中有效分離銅對(duì)于獲取銅和鐵產(chǎn)品
的市場(chǎng)價(jià)值是非常關(guān)鍵的。圖6展示了一個(gè)典型焚燒城
市垃圾的熱電廠產(chǎn)生的底灰和實(shí)驗(yàn)室玻璃化熱態(tài)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)
生的玻璃化熔渣和合金產(chǎn)品。
(a)垃圾焚燒廠產(chǎn)生的底灰
(b)焚燒底灰f左)及玻璃化處理后得到的合金和穩(wěn)定態(tài)爐渣f右)
圖6垃圾焚燒廠底灰玻璃化熱處理的產(chǎn)物
2．2 從焚燒爐底灰中回收合金的脫銅[7]
為了找到適當(dāng)處理該Cu．Fe合金的途徑，考察了
多個(gè)高效脫銅的方案，現(xiàn)有研究集中在1400-1500℃高
溫硫化物處理上 J。研究證實(shí)合金的碳飽和是金屬和銅
锍兩相分離的必要條件。實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)的硫化物體系包括
純FeS、FeS及其他金屬硫化物的混合物(如Na2S和
Al s )。實(shí)驗(yàn)條件：1500℃ ，石墨坩堝，反應(yīng)時(shí)間2h，
S／Cu=2．0。 在FeS、FeS+A12S3、FeS+Na2S、Fe+Na2S
預(yù)熔體系中，脫銅效率分別為18．7％、88．9％、92．0％ 和
93．9％。結(jié)果表明加入Na2S和A1：S 能夠顯著提高脫銅率。
此外，還考察了其他廉價(jià)的金屬硫化物如黃鐵礦
(FeS )或工業(yè)廢料如含有ZnS的渣泥。與采用純FeS脫銅
的比較結(jié)果見(jiàn)圖7(實(shí)驗(yàn)條件：石墨坩堝，1500℃，反
應(yīng)時(shí)間2 h)。圖7表明，含有ZnS的渣泥和黃鐵礦都比
純FeS更為有效。在S／Cu為7時(shí)(相對(duì)于化學(xué)計(jì)量)黃
鐵礦的脫銅率為92％，含硫化鋅渣泥的脫銅率為95％。
研究發(fā)現(xiàn)，增加黃鐵礦的使用量可以使銅含量從
12％ 降到2％ 左右，然而仍然難以一次性使其降到2％
以下，因而需要進(jìn)行多次反復(fù)操作。本研究有助于焚燒
爐底灰的金屬回收利用和普通的含鐵廢料回收，特別是
如今廢鋼脫銅，廢鋼脫銅是鋼鐵廠亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題
之一。Cu—Fe合金在脫銅之后可以作為生產(chǎn)粗鋼的原料，
銅硫化物(含有FeS或黃鐵礦的銅锍)可以銷售至銅冶
煉廠作為煉銅原料。
現(xiàn)代廢鋼中銅含量的增長(zhǎng)(如來(lái)自廢舊車輛切削廠
的廢鋼)增加了鋼鐵冶煉的難度。銅鐵合金脫銅技術(shù)的
進(jìn)一步開(kāi)發(fā)可以運(yùn)用在未來(lái)廢鋼原料的凈化處理上。
圖7 FeS、黃鐵礦(Fes2)和含ZnS渣泥從Fe—cu合金中
脫銅效率的比較
3 ZL_7_業(yè)殘?jiān)谢厥珍\
全球每年金屬鋅的產(chǎn)量將近1200萬(wàn)噸，其中30％
來(lái)自于二次鋅資源的再生。二次鋅資源中的鋅廢料有：
黃銅(42％)、電鍍余渣(27％)、鑄造廢料(16％)、電爐煉
鋼粉塵(6％)、鋅板加工材廢料(6％)、化工廢料(2％)和1％
的其他廢料。在濕法煉鋅中，常規(guī)的中性浸出工藝也會(huì)
產(chǎn)生一些含鋅5％～l6％ 的殘?jiān)?。鉛鋅的濕法冶煉同樣產(chǎn)
生含鋅廢渣，廢渣通常經(jīng)過(guò)煙化處理得到ZnO富集的
含鋅煙塵，然后銷售至火法或濕法煉鋅廠作為煉鋅原料。
含鋅廢渣通常含有大量的氧化鐵，并常常夾雜以鋅鐵尖
晶石，鐵酸鋅形式存在的氧化鋅。鐵酸鋅是金屬鋅有效
回收的主要技術(shù)障礙，尤其是在濕法冶金方面。
3．1 鹿特丹港的含鋅固體廢棄物
在鹿特丹港口，約5000噸的含鋅原料(固體廢棄物)
儲(chǔ)存在一家公司大約有20年之久，一直沒(méi)有得到處理。
這些鋅原料的含鋅量相對(duì)比較低，在沒(méi)有經(jīng)過(guò)鋅富集處
理的條件下，這些物料不能直接用于任何的鋅冶煉過(guò)程
(濕法或火法)。因?yàn)橐恍┪⒘吭兀?％-9％ 的氯
和3．5％-3．6％ 的鉛和更少量的其他重金屬的存在，這些
有色金屬工程2012年第2期 25
一■
．看幺 工 程—NONFERR—OUS MET—ALS ENG—INEERING
原料A(24％Zn，20％Fe，10％C0 原料B(17．5％Zn，36％Fe，1％co
圖8 鹿特丹港口長(zhǎng)期存放的兩種含鋅固體廢棄物
原料不加處理很難用于直接生產(chǎn)市場(chǎng)可以接受的金屬產(chǎn)
品。由于存在環(huán)境污染的可能性也不能簡(jiǎn)單地進(jìn)行填埋。
圖8為儲(chǔ)存在鹿特丹港的兩種不同的含鋅的固體廢棄物
(A和B)?；瘜W(xué)和物相分析表明，兩種物料雖然在成
分和結(jié)構(gòu)上有一定差異，但在某種程度上與電爐煉鋼煙
塵有相似之處。因此，在參考國(guó)際上對(duì)電爐煉鋼煙塵處
理工藝研發(fā)的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步研究。所開(kāi)發(fā)的流程對(duì)
處理電爐煉鋼煙塵也有直接的參考價(jià)值。
3．2 可行性研究和流程開(kāi)發(fā)
2007年， 代爾夫特工業(yè)大學(xué)MPRR (Metals
Production，Refining and Recycling)進(jìn)行了一項(xiàng)關(guān)于鋅
的冶金工藝的可行性研究?；趯?duì)固體廢料的化學(xué)和結(jié)
構(gòu)性分析和一些實(shí)驗(yàn)室的初步試驗(yàn)結(jié)果，提出了多個(gè)可
選的處理流程并已進(jìn)入試驗(yàn)研究和開(kāi)發(fā) ]。為了確定合
理的操作條件和技術(shù)參數(shù)，隨后開(kāi)展了進(jìn)一步研究，為
建立一個(gè)完整的更大規(guī)模的處理流程提供所需要的主要
工藝技術(shù)數(shù)據(jù)(如中間試驗(yàn)廠)。
圖9為其中一個(gè)總的工藝流程圖嘲，該流程的基礎(chǔ)
工藝為蘇打灰焙燒、苛性鈉浸出和堿液電解鋅。由于原
料中鐵含量較高，苛性鈉浸出工藝在鋅氧化物的選擇性
溶解方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，它將氧化鐵留在了濾渣中。
該工藝流程由以下幾部分組成：
1) 水洗：分離水溶性鹽，特別是鋅原料A中的氯
化物(1o％cD。
2) 第一段苛性鈉(NaOH)堿浸：溶解水洗后的原
料A和原料B中的自由ZnO。
3) 蘇打灰(Na：CO )或苛性鈉焙燒、苛性鈉一段堿
浸過(guò)濾渣：將鋅鐵尖晶石(不溶于NaOH的ZnO·Fe：O，)
分解為自由ZnO。
4)焙燒后的第一段堿浸過(guò)濾渣進(jìn)行第二段苛性鈉
堿浸：溶解所有自由ZnO。
5) 金屬置換法溶液凈化：用鋅粉除去對(duì)電解和電
鋅質(zhì)量有害的雜質(zhì)，特別是鉛和銅。
6)含鋅堿性溶液電解沉積鋅：凈化后的含鋅溶液
電解沉積后獲得最終金屬鋅產(chǎn)品。
第二段堿浸濾渣主要含有氧化鐵和其他少量礦物，
經(jīng)過(guò)嚴(yán)格洗滌去除殘留苛性鈉和鈉鹽后可以作為煉鐵原
料，其處理成本很低。另一個(gè)副產(chǎn)品為溶液凈化過(guò)程中
產(chǎn)出的銅鉛餅，可以作為初級(jí)原料銷售給銅或鉛冶煉廠。
為了安全處理污水，水洗階段產(chǎn)生的氯化物需要經(jīng)過(guò)結(jié)
晶，然后作為副產(chǎn)品出售或作為無(wú)害固體廢棄物進(jìn)行最
終處理。
■ ———廠一盟■
>99％Zn 鋅粉( )■●_
圖9含鋅固體廢棄物提取金屬鋅流程示意圖
在之前的可行性研究中，原料A和原料B的堿浸
使用的是10 mol／LNaOH溶液(液固比為10)，堿浸溫
度為90℃。原料A大約60％ 的鋅、原料B大約50％
的鋅溶解在苛性鈉溶液中，以鑒定可溶性自由ZnO的
含量。這意味著大概一半的鋅以鋅鐵尖晶石的形式存在
于殘?jiān)?與XRD鑒定結(jié)果一致)，需要通過(guò)焙燒分解。
為了改進(jìn)整個(gè)工藝的技術(shù)可行性，進(jìn)一步研究了實(shí)驗(yàn)室
規(guī)模下“蘇打灰焙燒一焙砂二次堿浸一浸出液凈化一苛
性堿溶液鋅電解”的流程。
研究結(jié)果表明 ，盡管許多工藝參數(shù)有待進(jìn)一步優(yōu)
化，圖9所示的整體流程在技術(shù)上是可行的。主要技術(shù)
參數(shù)和操作條件如下：
1)水洗(原料A)：50℃，液固比5，時(shí)間1 h，
NaC1浸出率達(dá)70％。
2)第一段堿浸：90℃，液固比5，時(shí)間1 h。原料
26 專題研究Thematic Studies
¨
A鋅浸出率55％，原料B鋅浸出率49％；
出率28％，原料B鉛浸出率64％。
原料A鉛浸 致謝
3)Na2CO 焙燒：950℃，2 h，鋅轉(zhuǎn)化率經(jīng)第二段
堿浸驗(yàn)證。
4)第二段堿浸條件同第一段浸出，鋅浸出率：原
料A 50％，原料B 49％；鉛浸出率：原料A 37％，原料
B18％ 。
5)溶液凈化：兩段浸出混合溶液含Zn 18-3 g／L，Pb
2_3 g／L，Cu 0．13 g／L。50℃，反應(yīng)時(shí)間1 h，鋅粉添加
量按1．4倍化學(xué)計(jì)量加入(以鉛+銅總合計(jì))。脫銅率
100％，脫鉛率60％，凈化后液含zn 20．4 g／L，Pb 0．9 g／L
(說(shuō)明鋅粉添加量明顯不足)。
6)鋅電解沉積：電流密度670 A／m ，槽電壓2．55
V，連續(xù)電解1 h。電流效率90％，每千克鋅直流電耗2．33
kW·h。產(chǎn)品含Zn 94％，Pb 5％ (說(shuō)明溶液需深度脫鉛)。
7)整體流程指標(biāo)：原料A和B鋅回收率74％，原
料A鉛回收率55％，原料B鉛回收率71％。
以上結(jié)果表明，整體工藝上的堿處理技術(shù)達(dá)到了鋅、
鐵有效分離的目的。但第二段浸出率偏低，可能與焙燒
鐵酸鋅的轉(zhuǎn)化率有關(guān)。XRD物相分析表明，尚有相當(dāng)
一部分未分解的鐵酸鋅，并發(fā)現(xiàn)有少量難溶的鋅鋁尖晶
石存在(ZnO·A1 O )。目前，進(jìn)一步有效分解鐵酸鋅
和鋅鋁尖晶石的研究正在繼續(xù)。另一方面，浸出液鋅粉
置換前有必要進(jìn)行深度凈化，但技術(shù)上有工業(yè)實(shí)踐參考，
較容易實(shí)現(xiàn)。終浸渣(第二段堿浸)經(jīng)過(guò)水洗后可分解
其中的NaFeO，，絕大部分轉(zhuǎn)化為NaOH (進(jìn)入溶液)和
固體Fe：0 。但未完全分解的鋅化合物和部分堿及鈉鹽
仍然殘留在渣中。如果要作為煉鐵原料，則需進(jìn)一步優(yōu)
化鋅的焙燒轉(zhuǎn)化和二段浸出率以深度脫除含鋅和鈉的化
合物。
4 未來(lái)展望
二次金屬資源的回收和循環(huán)利用是可持續(xù)發(fā)展的關(guān)
鍵，它通過(guò)減少浪費(fèi)和環(huán)境污染來(lái)節(jié)約資源和能源。盡
管各主要金屬回收對(duì)整個(gè)金屬市場(chǎng)需求的供應(yīng)已經(jīng)起到
了相當(dāng)重要的作用，但對(duì)很多金屬而言， 已回收金屬量
占可回收量的比例還相對(duì)較低 (鐵和鉛較高約70％，
鋁約60％，銅約50％，鋅只有40％，稀有和稀散金屬則
更低，如稀土金屬幾乎是零)，我們還有很大的空間來(lái)
提高各種金屬的整體循環(huán)利用率。盡管技術(shù)的發(fā)展和演
變一直貫穿在冶金生產(chǎn)的全過(guò)程，現(xiàn)在我們卻面臨著一
個(gè)全新的挑戰(zhàn)：如何主動(dòng)調(diào)整資源、環(huán)境和消費(fèi)之間的
和諧與平衡。如何才能給我們的子孫后代留下像我們現(xiàn)
在一樣可以享受的自然資源和舒適甚至是有些奢侈的生
活條件是現(xiàn)階段我們?cè)摽紤]的問(wèn)題。
感謝曾在MPRR學(xué)習(xí)和工作過(guò)的碩士和博士研究
生及研究人員為本文研究實(shí)例所做的直接貢獻(xiàn)。感謝荷
蘭政府和工業(yè)合作伙伴[Senter-Novem基金會(huì)(現(xiàn)改名
為Agenschap NL)，E．E．T，荷蘭皇家科學(xué)院(KNAW)，
AVR公司，鹿特丹港口公司(HavenbedrijfRotterdam)】對(duì)
本文提及研究項(xiàng)目的資助和支持。
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