再生铅炉渣资源化利用工艺研究

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再生铅炉渣是铅循环产业链亟需妥善处理的固废,而传统的铅炉渣制砖等路线由于铅元素在环境中可能浸出而存在潜在的环保隐患,并且铅元素没有得到资源化利用。目前铅炉渣的资源化方法停留在原生铅炉渣的酸性介质湿法回收工艺,而没有重视再生铅炉渣的成分比例与原生铅炉渣的区别。从文献报道来看,鲜见有研究者在对再生铅炉渣进行充分的物相分析基础上确定回收方法。本课题以骆驼集团湖北金湛科技有限公司提供的再生铅炉渣样品为研究对象,通过XRD、SEM-EDS、XPS等表征方法,结合化学物相分析方法,在对铅渣进行详细的物相分析基础上,以精铅为回收形式,提出了再生铅炉渣资源化利用新工艺,并针对工艺路线中球磨、磁选、H2O2-H2SO4酸浸转化和甲基磺酸浸出铅等步骤,研究了相关工艺参数对工艺效果的影响规律。球磨-磁选实验结果表明:球料填充率、球料质量比、球磨机转速、球磨时间等对球磨效果均有影响,在实验范围内,球磨机转速对炉渣的破碎效果影响最大,转速为200 r/min、300 r/min时,球磨后炉渣呈明显的颗粒状,400 r/min、500 r/min转速球磨后炉渣泥化严重,且泥化严重的炉渣在后续酸浸过程中会产生大量氟化物浮渣,浮渣中包裹粒径极小的含铅颗粒,使含铅颗粒难以与浸出液反应转化,铅浸出率降低。基于此,确定最佳球磨条件为:球料填充率为60%、球料质量比为5:1、球磨时间为30 min、球磨机转速为300 r/min,在此球磨条件下,磁选产品的产率为23.80%,磁选产品中铁品位为37.64%,未达到GB/T 36704-2018中磁铁精矿TFe含量大于60%的标准,不能用作生铁原料,但其固体废物浸出毒性试验的结果低于标准值,为一般工业固废,实现了危险固废的减量化,减量程度为23.80%。H2SO4/H2O2酸浸转化中,H2O2与原炉渣中Fe2+发生芬顿反应产生羟基自由基,同时产生新的Fe3+,体系中有H2O2、羟基自由基、Fe3+三种强氧化性物质,大大促进了硫化态铅、难溶态铅转化为硫酸铅,实验范围内,最佳工艺条件为:硫酸的浓度为1.0 mol/L,液固比为20:1,H2O2用量为3.00m L,反应时间为40 min,机械搅拌速度为500 r/min,温度为20°C,转化后炉渣中易溶氧化态铅、硫化态铅、难溶态铅含量分别为91.43%、0.54%、8.03%,硫化态铅转化率达94.96%,难溶态铅转化率为37.41%。碳酸化过程即把Pb SO4转化为Pb CO3,因生成的Pb CO3会包裹在Pb SO4表面,阻碍Pb SO4进一步转化,Pb SO4未能全部转化为Pb CO3,后续酸浸工艺的铅浸出率略有下降。甲基磺酸浸出铅过程中,液固比、甲基磺酸浓度、反应时间、机械搅拌速度对铅浸出率均有影响,实验范围内,最佳工艺条件为:甲基磺酸的浓度为0.5 mol/L,液固比为15:1,反应时间为20 min,机械搅拌速度为500 r/min,温度为20°C,在此条件下,铅浸出率为90.58%。富集后的甲基磺酸铅浸出液进行隔膜电解,阴极沉积出高纯度精铅。原炉渣浸出毒性浸出液中铅浓度超过国家标准中规定的浓度限值(5mg/L),按照危险废物管理,磁选产品和最终尾渣均低于限值,为一般工业固废,本文所提出的新工艺使原炉渣由危险固废转变为一般工业固废,实现了炉渣的减量化、资源化、无害化处理。
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