废锌的回收利用
含锌废渣中锌的回收试验
２１ ０ １年 １ ２月
甘
肃
冶
金
Ｖ０． ３ Ｎｏ ６ １３ ． Ｄｅ ．，０１ ｅ ２ １
Ｇ ＡＮＳ ＭＥ ｒ Ｌ ＵＲＧ Ｕ ，Ａ Ｌ Ｙ
文章编号 ：６２４ ６ （ ０ １ ０ －０ ９０ １ ７ －４ １ ２ １ ） ６０４ －３
含锌 废渣 中锌 的 回收试 验
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有色金属的再循环和回收资源利用的创新方法
有色金属的再循环和回收资源利用的创新方法随着全球产业的快速发展和人们消费习惯的改变，有色金属成为了不可或缺的原材料。
然而，有色金属的开采和加工不仅对自然环境造成了巨大的破坏，而且导致了原材料的枯竭。
因此，实现有色金属的再循环和回收资源利用成为了当今社会亟待解决的问题。
本文将介绍几种创新的方法，帮助实现有色金属的再循环利用。
一、溶剂萃取法溶剂萃取法是一种常见的有色金属回收方法，通过使用溶剂将金属离子从废料中萃取出来。
这种方法具有高效、环保和经济的特点。
例如，对于废弃的锂离子电池，可以使用酸性溶剂将其中的有色金属分离出来。
然后，通过进一步的处理和纯化，可以将这些金属用于生产新的电池或其他用途。
二、电解法电解法是另一种常见的有色金属回收方法，利用电解原理将金属离子还原为金属。
这种方法适用于废旧电子设备中的金属回收，例如废旧电路板中的铜和金。
首先，将废旧电路板进行破碎和分离处理，然后使用电解槽将其中的金属离子还原为金属。
这种方法能够高效地回收金属，同时减少了对环境的污染。
三、生物技术生物技术是一种新兴的有色金属回收方法，利用生物体的特殊能力将金属从废料中分离出来。
例如，一些特殊的微生物可以通过吸附和富集过程将金属离子从废物中吸收并沉积到细胞内。
研究人员可以利用这种特性，将这些微生物应用于有色金属的分离和回收。
这种方法具有环保、低成本和高效的优点。
四、气固法气固法是一种通过气媒来分离和回收有色金属的方法。
例如，废弃的锌-铝电池可以通过气固法中的气体浮选分离技术，将其中的锌和铝分离出来。
这种方法能够高效地回收有色金属，并且不会对环境造成二次污染。
总结起来，有色金属的再循环和回收资源利用是当今社会亟待解决的问题。
通过溶剂萃取法、电解法、生物技术和气固法等创新的方法，我们能够有效地回收和利用有色金属。
这些方法在实践中不仅提高了金属回收的效率，还减少了对环境的破坏，为可持续发展做出了贡献。
参考文献:1. Chen, Q., et al. (2017). Recent developments in recovery of valuable metals from spent lithium-ion batteries. Journal of Power Sources, 367, 301-320.2. Deng, X., et al. (2014). Recent advances in hydrometallurgical recovery of valuable metals from spent lithium-ion batteries. Journal of Power Sources, 260, 332-342.3. El Haggar, S. (2016). Sustainable Industrial Design and Waste Management: Cradle-to-Cradle for Sustainable Development. Academic Press.。
含锌废水处理技术
1.前言锌是一种在地球上储量较为丰富的重金属资源。
我国锌矿资源储量居世界第二位[1] ，锌资源并广泛应用于现代工业生产如冶炼、制药及食品行业之中。
锌是人体健康不可缺少的元素，它广泛存在于人体肌肉及骨骼中[2] ，但是含量甚微，如果超量就会发生严重后果。
含锌废水的排放对人体健康和工农业活动具有严重危害，具有持久性、毒性大、污染严重等危害，一旦进入环境后不能被生物降解，大多数参与食物链循环，并最终在生物体内积累，破坏生物体正常生理代谢活动，危害人体健康。
随着人类对重金属的开采、冶炼、加工等生产活动的日益增加，产生的重金属废水无论是从数量上还是种类上都大大增加，造成了严重的环境污染和资源浪费。
因此含锌废水的治理仍然是世界环保领域的重大研究课题。
2 国内外处理含锌废水的研究现状目前，国内外根据其处理手段的不同，可分为物化法和生物法，根据锌在溶液中存在的形态不同，常用的处理方法分两类[3]：第一类是使废水中呈溶解状态的锌（II）离子转变为不溶的重金属化合物，经过沉淀或浮上法从废水中除去，具体方法有化学沉淀法、离子交换法、吸附法等；第二类是使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行浓缩和分离，具体方法有反渗透法、电渗析法、蒸发浓缩法。
通常多采用第一种方法，第二种方法只有在特殊情况下才采用。
从90 年代开始，世界各国致力于研究微生物法处理含锌废水，有些已得到了较好的运用。
2.1 化学沉淀法锌是一种两性元素，它的氢氧化物不溶于水，并具有弱碱性和弱酸性，故其化学式可写作：碱式:Zn(OH)2，酸式:H2ZnO2。
由于它呈两性、故在强酸或强碱中能溶解。
在锌酸盐溶液中加适量的碱可折出Zn(0H)2 白色沉淀，再加过量的碱，沉淀又复溶解;但反之，在锌酸盐溶液中，加适量酸也可析出Zn(0H)2 白色沉淀，再加过量的酸、沉淀又复溶解。
锌的氢氧化合物为两性化合物，pH 值过高或过低，均能使沉淀返溶而使出水超标。
所以在用化学沉淀法处理含锌废水的过程中，要注意pH 值的控制。
金属冶炼废渣的资源化综合利用
政策法规限制
相关政策法规不完善，对废渣 处理和资源化利用的监管力度
不够。
公众认知
公众对金属冶炼废渣的危害认 识不足，环保意识有待提高。
技术发展与展望
新技术研发
加大科研投入，开发高 效、环保的金属冶炼废
渣资源化利用技术。
联合处理
探索与其他废弃物的联 合处理方法，提高处理
效率。
循环经济
推动循环经济发展，实 现废渣的减量化、资源
锌渣作为填料使用
锌渣经过破碎、研磨等处 理后，可作为填料用于橡 胶、塑料等行业，提高产 品的性能。
04
金属冶炼废渣资源化利 用的挑战与前景
当前面临的挑战
01
02
03
04
技术瓶颈
当前金属冶炼废渣资源化利用 技术尚不成熟，缺乏高效、环
保的处理方法。
成本问题
废渣处理成本高，企业缺乏足 够的经济动力进行资源化利用
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钢渣路基材料
钢渣经过破碎、研磨等处 理后，可作为路基材料的 填充物，提高路面的承载 能力和稳定性。
钢渣磁选回收
通过磁选技术，从钢渣中 回收铁磁性物质，实现资 源的再利用。
铜渣的综合利用
铜渣提取有价金属
铜渣中含有铜、铁、锌等有价金属， 通过选矿和冶炼技术，可提取出这些 有价金属。
铜渣制备微晶玻璃
铜渣作为混凝土掺合料
组成
废渣主要由金属氧化物、硫化物 、氯化物等组成，还含有未反应 的原料和添加剂。
废渣的危害与处理现状
危害
废渣中含有重金属离子和有害物质， 如不妥善处理，会对环境造成严重污 染。
处理现状
目前常见的处理方法包括填埋、堆放 和简单的回收利用，但这些方法存在 资源利用率低、环境污染等问题。
锌之冶炼法与资源再生
锌之冶炼法与资源再生一、前言锌之冶炼法有湿式冶炼法（电解法）与干式冶炼法（水平蒸馏法、垂直蒸馏法、电热蒸馏法、ISP 法、电炉蒸馏法等）。
水平蒸馏法又称横罐法及垂直蒸馏法又称竖罐法，因为是劳力密集，作业环境差，效率低，现已被淘汰。
目前80%的锌系由电解法生产。
锌的矿石主要为硫化矿石，氧化矿石一般都是次生矿石。
自然界主要还是硫化矿石存在者多。
主要矿石有闪锌矿（Zinc Blende，ZnS）、异极矿（Calamine，Zn(OH)2．ZnSiO3）、菱锌矿（Smithsonite，ZnCO3）等，但实际上作为冶炼用的矿石多为闪锌矿。
一般的硫化矿石以单硫化矿石在自然界存在者非常少，一般都与其它金属硫化物伴生。
常见的有铅锌矿、铅锌铁矿、铜锌矿、铜铅锌矿等。
硫化锌矿的含锌量约为8~15%，直接冶炼不很经济，通常都经浮游选矿（flotation）提高锌含量，浮游精矿（concentrate）含锌量为50%以上（S约30%）。
锌在地壳中的平均含量为0.2%，世界的锌产量（或消费量）年年增加，锌矿床的发现又不多，锌已成为资源枯竭的金属。
今后对于含锌废料之锌再生将是一个重要的课题，不但可以减少锌资源的消耗，尚可解决废弃物处理等环保问题。
其中尤以含有20~25%锌之炼钢电炉集尘灰最被重视。
本文将对电炉集尘灰中所含之Fe、Pb、F、Cl等在冶炼过程中之反应为重心，同时对粗氧化锌之再生处理也考虑在内，以简述目前被采用的锌之冶炼法及资源再生。
二、锌之冶炼法1. 湿式冶炼法（电解法）本法系以硫酸为电解液之电解法，综合后述的溶解工程之反应式与电解工程之反应式，爰将电解法之基本原理简述如下：ZnO（原料）=Zn（阴极）+1/2 O2（阳极）可以说，基本上不需硫酸以及其它任何补充，即可自行循环之方法。
(1) 焙烧（roasting）工程将硫化锌精矿利用流体焙烧炉在约1,000℃下加热氧化焙烧，使成容易溶解于硫酸之氧化锌（焙烧矿）。
含锌烟尘综合回收利用现状
火法流程还原焙烧法 ：第一步骤为将氧化铅进行有效
208 世界有色金属 2020年 11月上
还 原 ，得 到 金 属 铅 ，第 二 个 步 骤 是 依 照 烟 尘 中 的 其 他 金 属 杂 质 及 铅 的 挥 发 温 度 的 差 异，使 铅 得 到 有 效 回 收。另 外， 铅回收利用过程因温度较多所以会产生一定数量的锰渣， 要对炉内的温度随时进行监测，可以提高金属铅的回收效 率。
现阶段，一些学者已经对烟尘中铟元素的有效回收利用 进行一些研究，薛永健等 [8] 研究过程中，所使用的工艺流程 为中性浸出—低酸浸出—铟水解，所产出的原材料为精铟。 高照国等 [9] 进行中性、酸性浸出氧化锌烟尘，采用多级萃取、 反萃、锌置换的工艺制备海绵铟，对提铟的工艺条件进行探 索，结果表明，在最佳浸出条件下，铟浸出率可达 90.60%， 锌 浸 出 率 为 89.28%。采 用 P204 三 级 逆 流 草 取 工 艺，锢 萃 取率 99.80%。采用盐酸溶液作为反草剂，三级逆流反莘率 99.90%，锌粉置换率 99.50%。但在此实验过程中，如若酸 度过高，反应终了溶液中残留酸量就会过大，中和操作时氧 化钙消耗量大，同时中性浸出渣量大增，使得锌的浸出率较 难提高。
ZHANG Shuang-xue, CHEN Yu-lin, LI Yan-yan, LI Ming-xu, ZHENG Xue-mei*
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｌｉｕｐａｎｓｈｕｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｉｕｐａｎｓｈｕｉ ５５３００４，Ｃｈｉｎａ）
铟因其具有耐腐蚀、沸点高、较低的熔点等特点，是一 种高性能的金属物质，可以应用于工业生产中 [7]，如金属焊 接、作为靶材原材料。
常见废金属种类介绍
锡
锡是一种具有良好延展性和无毒性的金属，广泛用于电 子、食品包装等领域。
锡的回收再利用可以减少对自然资源的开采，降低能源 消耗和减少环境污染。
废锡可用于生产新的焊料、镀层等产品，具有良好的经 济价值。
锡回收再利用过程中，需要将废锡进行分类、清洗、熔 炼等多道工序，以提取出高质量的锡材料。
02
废金属的来源
铜是一种具有良好导电性和导 热性的金属，广泛用于电气、 建筑、制造等领域。
铜是一种具有良好导电性和导 热性的金属，广泛用于电气、 建筑、制造等领域。
铝
铝是一种轻质、高强度的金属，广泛用于航空、 建筑、包装等领域。
铝的回收再利用可以减少对自然资源的开采，降 低能源消耗和减少环境污染。
废铝可用于生产新的铝制品，如门窗、包装箱等 ，具有良好的经济价值。
常见废金属种类介绍
目
CONTENCT
录
• 废金属的种类 • 废金属的来源 • 废金属的回收和处理 • 废金属回收的重要性 • 废金属回收的挑战和解决方案
01
废金属的种类
钢铁
钢铁是废金属中最为常 见的一种，主要由铁元 素和一定量的碳、硅、 锰等元素组成。
钢铁可用于建筑、机械 、汽车、船舶等领域， 是一种重要的工业原材 料。
废金属的回收再利用有助于实现经济、 社会和环境的协调发展，推动社会的 可持续发展。
减少对高品位矿石的依赖
废金属回收可以降低对高品位矿石的 需求，从而减少对这类稀有资源的依 赖。
05
废金属回收的挑战和解决方案
挑战
分类困难
废金属种类繁多，形态各异，给分类工作带来很 大难度。
技术落后
部分废金属回收技术落后，导致回收率不高，且 容易造成二次污染。
干湿法回收废旧锌锰电池中锰资源的工艺研究
烧， 再用不 同浓度 的 Ｈ Ｃ １ 经水浴加热来制取 Ｍ ｎ Ｃ １ ： 。实验 表明 ， 当Ｈ Ｃ １ 的浓度为 １ ２ ｍ ｏ ｌ ／ Ｌ 、 固液 比为 １ ： ５ 、 反应 时间为 １ ． ５ ｈ 、 水 浴 温度 为 ９ ０℃ 时， Ｍ ｎ Ｃ １ ： 的产率可达 ９ ６ ％， 其纯度 可达 ９ ８ ． ９ ％ 。该 干湿 法回收技术操作简单 ，投入少 ，产率高 ， 纯度 高。
仪器 ： Ｓ Ｈ Ｔ型 搅 拌 数 显 恒 温 电 热 套 （ 菏 泽 市 大
华仪器有 限公 司） ； Ｂ ＿２ ２ ０恒温水 浴锅 （ 上海亚荣 生化仪器厂 ） ； ｘ ８ ５ ＿２恒温磁力搅 拌器 （ 上海梅颖
浦仪 器仪 表 ） ； 等离 子体 光 谱 （ Ｉ ｃ Ｐ ＿Ａ Ｅ ｓ ） 仪（ 美 国
第 １ ３卷
第３ ５期
２ ０ １ ３年 １ ２月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ １ ． １ ３ Ｎ ｏ ． ３ ５ Ｄ ｅ ｌ ２ ．２ ０１ ３
１ ６ ７ １ — １ ８ １ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ３ ５ － １ ０ ７ ５ ９ — ０ ４
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｅ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅｎｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
⑥
２ ０ １ ３ Ｓ ｃ ｉ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ． Ｅ ｎ ｇ ｒ ｇ ．
环 境 科 学
干湿法回收废 旧锌锰 电池 中锰资源 的工 艺 研 究
曾 造 梁 杰 李金 海 韩荣梅
（ 毕节学院化 学与化学工程学 院， 毕节 ５ ５ １ ７ ０ ０ ）
摘
要
利 用干湿法 回收技术 ， 对废 旧锌锰 电池中的锰资源进 行 回收处 理。将废 旧电池 中的黑色粉 末先用水浸 泡， 过 滤后焙
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废锌的回收利用
四针状氧化锌晶须，不仅名字听起来十分冷僻，而且生产技术也相当复杂，迄今全世界只有日本松下公司利用高纯锌为原料实现了工业化生产。
我国在热镀锌过程中，每年产生的20万吨锌渣，要么只能生产高耗高污染低档产品，要么废弃不用，听任“风吹雨打去”。
湖南冶金职业技术学院陈艺锋博士，在其导师、中南大学唐模塘教授的指导下，历经3年艰难攻关，采用热镀锌渣为原料直接制备成功四针状氧化锌晶须，并投入规模工业生产，演绎了变废为宝循环经济的动人传奇。
所谓四针状氧化锌晶须，通俗讲就是一种复合材料添加剂。
随着人类社会科学技术的巨大进步，传统的铝、镁、钦等材料已很难满足现代工业发展的需要。
于是，发明新材料或对传统材料改性升级就提到了材料科学的议事日程。
四针状氧化锌晶须是1944年被发现的。
由于其所具备的特性，在复合材料增强剂、涂料、导电材料、吸波材料、光电材料等领域具有广泛的应用前景。
比如利用它吸声吸波的特点而生产制造战机或导弹的材料，就能达到“隐形”的目的。
发挥它优良的耐磨性，就可以使高档橡胶轮胎的使用寿命从2年延长至5年。
因此受到国际治金材料界的追捧。
在此领域，日本松下电器公司的研发引人注目。
他们于土世纪80年代末开发，90年代初实现工业化生产。
由于松下公司采用的是锌粉预氧化法，不仅对原材料的纯度要求很高，而且晶须收得率很低，加之处理工艺过于繁杂，致使生产成本居高不下，每吨高达18万元人民币。
据报道，全球40%%的锌产量用于钢铁工业的热镀锌。
我国是世界第一产锌大国和第一钢铁大国，在热镀锌作业中，要产生大量铁含量、锌含量都很高的废渣。
为了从废渣中提取锌，各地通常由手工作坊式小企业甚至是农民采用近似原始的蒸馏法处理，回收率低，耗能大，污染重，一些地方遍地开花，处处冒烟，造成严重的环境间题。
2001年，陈艺锋将以热镀锌渣为原料直接制备四针状氧化锌晶须的研究，作为自己博士论文的选题。
他在吸取10多年来我国研究成果的基础上，致力于探索氧化锌晶须的生长机理，找出其分级、分散及改性的规律，研究实现工业化
技术与设备。
寒来暑往，冬去春来。
3年多的禅精竭虑、呕心沥血，终于让陈艺锋找到并总结出一种完全有别于日本松下锌粉预氧化的新技术，以及与之匹配的生产装备。
不仅使从热镀锌渣直接制备优质四针状氧化锌晶须成为现实，解决了以往处理废渣时产生的种种弊端，还能够全面满足工业化生产的要求，而且晶须收得率较日本技术有大幅提高，生产成本却只有他们的1/6!
陈艺锋博士介绍，目前他正以自己用热镀锌渣直接制备优质四针状氧化锌晶须技术，与上海米其林公司、株洲时代集团合作，将其首先应用于高级轮胎的生产中，变科技成果为现实生产力。
由省科技厅主持的科技成果鉴定将于下月举行，他满怀信心地准备迎接专家们最严格的评审。