【摘 要】
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铁矾渣是湿法炼锌行业产生的典型危废,产量大、堆存量大、毒性强、资源化处理难,已成为行业亟需解决的重大瓶颈问题。铁矾渣中含有多种有毒有价重金属,其中铅会以包裹夹杂和晶格取代等多种形态与铁矾沉淀共存,是铁矾渣中毒性最强、形态最复杂、分离最难的金属之一。针对铁矾渣中铁铅分离难题,本研究提出了复合有机酸调控-冻融循环强化的铁铅分离新思路,考察了多种条件下铁、铅矿相转化与溶出行为规律。在此基础上设计优化了工
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铁矾渣是湿法炼锌行业产生的典型危废,产量大、堆存量大、毒性强、资源化处理难,已成为行业亟需解决的重大瓶颈问题。铁矾渣中含有多种有毒有价重金属,其中铅会以包裹夹杂和晶格取代等多种形态与铁矾沉淀共存,是铁矾渣中毒性最强、形态最复杂、分离最难的金属之一。针对铁矾渣中铁铅分离难题,本研究提出了复合有机酸调控-冻融循环强化的铁铅分离新思路,考察了多种条件下铁、铅矿相转化与溶出行为规律。在此基础上设计优化了工业铁矾渣资源化处理工艺路线,不仅可使铁铅高效分离,且兼具铁铅资源回收潜力。主要研究结果如下:（1）优选设计了抗坏血酸+草酸的复合有机酸反应体系,探究了酸性条件下复合有机酸对含铅黄钠铁矾矿相转化规律与机制。研究结果表明抗坏血酸和草酸可分别促进黄钠铁矾的还原溶解和竞争沉淀,实现了黄钠铁矾的矿相转化。与此同时,包裹夹杂态和晶格取代态的铅可被充分暴露,打破了铅-铁矿相的紧密结合,最终可使铅-铁矿相以物理混合形态独立存在,为铁铅分离创造了条件。（2）考察了碱性复合有机酸条件下,含铅黄钠铁矾中铁矿相转化及铅的溶解释放规律。研究结果表明,碱性条件下黄钠铁矾发生矿相转化并形成氢氧化铁。此外,碱性条件下抗坏血酸会转变为多羰基类羧酸类物质,强化了对铅的配位溶解作用。基于转化后铁-铅的固-液形态差异有望实现铁铅分离,但研究发现溶解的铅会重新被氢氧化铁所吸附捕获,导致铅的溶出率仅为13%。（3）研究了冻融循环强化含铅黄钠铁矾中铅的溶解与分离的规律。结果发现冻融循环作用下,固相颗粒间溶剂的对流、溶质的扩散均会被强化,复合有机酸对铅的溶解作用被显著增强,铅的溶出率可提高到30%以上。此外,冻融循环作用下的溶解态铅易于通过酸化反应快速形成草酸铅,有助于实现铅的高效回收,回收率可达92.32%。（4）基于铅铁转化分离规律的研究,设计了“有机酸选择性溶解—冻融循环强化分离”的铁矾渣资源化处理工艺,并进行了实验验证。结果证明,铁矾渣中的含铁矿相可通过“抗坏血酸还原溶解-草酸沉淀”的方式转变为草酸亚铁回收,铁回收率超过85%,草酸亚铁纯度可达95%;含铅物相通过“有机酸配位-冻融循环强化溶解-酸化沉淀回收”实现铅的分离,并最终以草酸铅形式回收,铅回收率约为46%,草酸铅纯度可达96%。该研究为工业铁矾渣的实际资源化处理和处置提供了新思路,具有一定的理论和实践意义。图88幅,表7个,参考文献111篇
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