铅锌渣的资源化利用

一、概述

　　铅锌渣主要是指铅和锌在各自冶炼过程中排出的废渣。

　　铅冶炼过程废渣的主要来源是火法粗炼—电解精炼工艺，产生的废渣主要有粗炼炉渣、粗炼浮渣、精炼浮渣和贵金属废渣等; 锌冶炼过程的废渣主要来自焙烧—浸出—浸液—电积工艺，浸出过程会产生大量的锌浸出渣，其它过程还有净化渣、浮渣、锌阳极泥和铅阳极泥等废渣产生。其中占比大的是粗炼炉渣和锌浸出渣，粗炼炉渣主要成分为铅、铁、硅、锌、钙，还含有少量的锗；锌浸出渣主要成分为铁、铜、铅、锌、硅，还含有少量的银等。

　　目前，我国铅冶炼系统每生产1t金属铅会排放0.71t废弃渣，锌冶炼系统每生产1t金属锌会排放0.96t废弃渣，2024年产生的铅锌冶炼废渣总量达数千万吨，这些废渣的堆存不仅占用土地，还会对生态环境造成严重污染，成为铅锌冶炼企业的环保负担。

　　但是，由于铅锌冶炼废渣中含有有价元素，具有一定的资源价值，因此随着矿产资源短缺问题的凸显，对铅锌渣的资源化利用引起了人们的重视。

二、铅锌渣资源化利用途径

1、有价金属提取

　　铅锌渣含有丰富的铅、锌、铁、钙和稀、贵金属，有具有一定的提取价值，从中提取各种有价金属是对铅锌渣进行资源化利用的主要途径。目前，对铅锌渣中有价金属的回收有方法主要有湿法、火法、浮选法、选冶联合法等。

　　（1）湿法 

　　湿法提取技术是根据铅锌渣的物相及化学组成，使用合适的溶剂进行选择性浸出，使目标元素进入到溶液中,再通过相应的技术程序提取目标元素，使目标元素得以利用的工艺过程。湿法提取技术具有有价元素浸出率高、选择性强、能耗低和环境友好等优点，因此为多家企业所采用。

　　（2）火法

　　火法工艺包括回转窑法、烟化法、奥斯麦特法、基夫赛特法和旋涡炉法等，是将铅锌渣与辅料混合后控制工艺条件进行焙烧，使铅锌渣中的Pb、Zn、Cu 、Ag等有价元素气化、挥发，形成高温尾气，再经冷却、收尘收得Pb、Zn、Cu 、Ag等混合物，尾渣收集后用于生产建材。火法具有工艺简单、操作难度小等优点，可以实现铅锌渣的无害化和减量化，但火法工艺存在着环境污染严重、设备投资大、能耗及处理成本高等不足，因此在未来发展中面临着严峻的挑战。 

（基夫赛特法）

　　（3）浮选法 

　　浮选法具有能耗低、处理量大等优点，多用于回收铅锌渣中的贵金属，但由于铅锌渣中有价金属大都以难浮硅酸盐、硫酸盐和氧化物等形式存在，常规浮选效果不理想。后续产生的硫化浮选，尤其是硫化焙烧浮选技术，仍存在着能耗高等缺点。

　　（4）选冶联合法

　　选冶联合法是将湿法、火法、磁选、重选和浮选等结合起来的一种分选工艺,该工艺先利用冶炼技术改变物料的某些性质,再用传统选矿技术回收金属。如回转窑法处理锌浸出渣过程产生的尾渣，有人采用浮选-磁选-湿法氧化浸出工艺回收其中的铁、锌、铜、铟。选冶联合工艺目的是实现单一工艺不能达到的技术效果,但却存在着工艺流程长、设备投资大等不足。

2、生产建筑材料

　　利用铅锌渣生产建筑材料是大宗固体废弃物消纳的主要途径，铅锌冶炼过程产生的重金属含量少和物化性质稳定的废渣，如水淬渣等，常用于生产建筑材料、用做路基材料等。因铅锌渣与普通水泥有相似的性质，而地质聚合物综合性能又与普通水泥接近，因此利用铅锌渣生产地质聚合物受到广泛重视。

　　铅锌渣作为一种化学组成复杂的危险废物，经无害化处理后可用于生产建材，从而为其大宗量消纳提供了可能，但铅锌渣中重金属的稳定性及长期使用安全性有待实践验证。 

三、全湿法高附加值利用新工艺

　　针对我国铅锌渣利用现状，为提高资源化利用水平，南阳东方应用化工研究所开发出了铅锌渣全湿法高附加值利用新工艺。

1、工艺概要

　　以无机酸浸出铅锌渣中的铁、锌，收得含有铁盐和锌盐的酸浸出液和酸浸渣。再采用选择性沉淀工艺处理酸浸出液，分别收得铁沉淀物、碱式碳酸锌和分离铁、锌后液。进一步处理分离铁、锌后液得沉淀剂，将所述沉淀剂送返选择性沉淀工序循环使用。以所得铁沉淀物为原料生产电池用磷酸铁或电池用草酸亚铁。

　　采用非氰浸出工艺浸出酸浸渣中的银，收得贵液和浸银渣，进一步处理贵液收得银粉。在铅锌渣中不含银或含银量较低时此工序可免。

　　将浸银渣送硫酸铅制备工序，经转化、浸出制得铅盐溶液和浸铅渣。铅盐溶液经沉淀、滤洗、干燥制得硫酸铅产品。浸铅渣主要成份为硅，送碱溶工序，控制工艺条件制得水玻璃，再用碳沉析法工艺处理水玻璃制得轮胎用白炭黑。通过对白炭黑母液的处理实现碱溶剂的回收和系统内循环使用。

　　生产过程三废控制与循环利用手段完善，基本无三废排放，绿色环保。

2、产品及执行标准

　　电池用磷酸铁：执行HG∕T 4701-2021标准；

　　碱式碳酸锌：执行HG/T 2523-2016标准；

　　高分散白炭黑：执行GB/T 32678-2016标准；

　　硫酸铅：执行YS/T 1364-2020标准；

　　银粉：银含量≥99%；

　　碳酸钙：执行HG/T 2226-2019标准。

3、主要经济技术指标

　　以云南某公司所产锌浸出渣为例，其化学成分为Fe₂O₃ 34.84%、SiO₂ 11.41%、Pb 4.18%、Zn 13.86%、Cu 0.34%，Ag 220g/t。

　　（1）有价元素浸出率

        Fe₂O₃≥90%       SiO₂≥88%       

        ZnO≥98%         Ag≥92%            

        Pb≥97%

　　（2）有价元素收得率（以浸出率为基数）

        Fe₂O₃≥97%       SiO₂≥96%

        ZnO≥95%          Ag≥95%

        Pb≥96%

　　（3）生产成本

        物资消耗：5999.8元；

        能源消耗：1130.6元；

        包装物：24元；

        工资：120元；

        设备折旧：100元；

        合计7374.4元 

　　（4）产品产量及销售收入

　　（5）利润 

　　每处理1t锌浸出渣，生产成本7543.8元，产品销售收入13948.1元，利润6404.3元。

3、技术优势

　　本工艺实现了铅锌渣中有价元素的分离与高附加值利用，具有显著的经济效益和环境效益。通过对铅锌渣的资源化利用生产市场所需的电池材料、高分散白炭黑、硫酸铅、银粉等产品，大大地提升了资源价值；同时，通过对废水的处理实现了处理过程相关原辅材料的回收和系统内循环使用，基本无三废排放，符合绿色和循环经济发展要求，为铅锌冶炼行业废渣治理与资源回收提供了一条前景广阔的技术路径。