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《中南大学》 2011年
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碱浸—电解法资源化处理氧化型含锌危险废料研究

招国栋  
【摘要】:氧化型含锌危险废物会对环境造成严重的危害,因此无害化、资源化处理氧化型含锌危险废物势在必行,本着改善环境质量,缓解锌需求量急剧增加与锌精矿资源日趋枯竭的矛盾、克服传统湿法提锌工艺的缺陷目的,本论文基于锌的强碱介质选择性浸出、低电解能耗优势,对氧化型含锌危险废物的碱浸—净化—电解—苛化生产金属锌粉技术展开了系统地研究。通过优化浸取条件、彻底净化杂质、高值化电积回收等技术,使碱浸—电解工艺的工业化应用取得良好环境和经济效益,并得到以下主要结论: (1)构建了Zn(Ⅱ)-NaOH-H2O体系热力学模型,在强碱性溶液中,锌是以zn(OH)42-和ZnO22-形式存在的,并确定了锌的平衡浓度与碱浓度的关系,用实验进行验证,测得在不同碱浓度下,锌的平衡浓度计算值和实验值相对偏差的绝对平均值为0.1298%,说明热力学模型是正确的。 (2)氧化型含锌废料强碱浸取时,含锌烟灰原料最佳浸出条件为:NaOH浓度6mol/L、温度90℃、浸出时间120min、液固比10:1、颗粒直径100~160目、搅拌速率为300r/min,锌浸出率可达90%以上:ZnCO3原料最佳浸取条件为:NaOH浓度6mol/L、温度90℃、浸出时间120min、液固比10:1、颗粒直径100~160目、搅拌速率450r/min,锌浸出率超过90%;Zn2Si04原料最佳浸取条件为:NaOH浓度8mol/L、温度90℃、浸出时间240min、液固比8:1、颗粒直径100-160目、搅拌速率450r/min,锌浸出率接近85%。浸取参数对锌浸出影响大小的顺序分别为:ZnO原料,RTCNaOHDtV;ZnC03原料,RTVDCNaOHt;Zn2Si04原料,tVTRCNaOHD。 (3)含锌烟灰在强碱性溶液中的活化能为42.00kJ/mol、碳酸锌矿的活化能为43.15kJ/mol,表明碱浸取含锌烟尘和碳酸锌矿过程主要受化学反应控制;硅酸锌矿在碱溶液中的浸出过程分为两段,在0~10min内其活化能为13.59kJ/mol,表明在浸取开始段内是受内扩散控制,浸出后端其活化能为31.86kJ/mol,表明浸取后段的过程是受化学反应和内扩散共同控制。 (4)硫化钠可选择性定量分离强碱性溶液中的铅锌,并发现硫酸铁、硫酸钠、氧化钙对强碱性溶液中的砷、铝等杂质具有一定的净化作用,以此提出了浸出液深度净化工艺:将浸取液升温到70℃,加入硫化钠,硫化钠的加入量为浸取液中铅含量的1.8倍(质量比),搅拌1.5h;加入硅酸钠,硅酸钠的加入量为每升浸取液1.5g,搅拌1h;加入硫酸铁,硫酸铁的加入量为每升浸取液1g,搅拌1h;再加入石灰,石灰的加入量为硫化钠加入量的0.8倍,搅拌1h;静置4h,过滤,输送入陈化池陈化48小时后电解。 (5)对Zn(Ⅱ)-NaOH-H2O体系中锌电积理论分解电压进行了计算,在强碱性溶液中锌电积的理论分解电压为1.728V,比传统硫酸锌溶液锌电积分解电压低0.352V;其锌电积的最佳工艺条件为:电流密度800~1000A/m2,碱浓度180~200g/L,电解温度30-50℃,锌浓度30-40g/L,电流效率可达99%以上,电能耗为2.38kWh/kg锌粉;锌在阴极板上析出时,增加电流密度、降低溶液温度,锌粉从麦穗状向具有更大比表面积的薄片状转变;增大电解液碱浓度,锌粉从薄片状向层状、石块状转变;电解液锌浓度越大,越易形成粒径较大的锌粉。 (6)研究了As、Cl-、SiO32-、SO42、CO32-、F-、Al、Pb、 Mg、Fe、Ni、Mn、Ca、Cd、Cr、Cu等对电解金属锌粉的影响,确定电解液中杂质许可的浓度范围。 (7)提出了废电解液的苛化处理工艺:在废电解液中加入碱,使碱浓度达到350g/L,通过提高碱浓度使碳酸钠和一些杂质结晶生成沉淀。在沉淀中加入洗渣水等废水,控制苛化液的碱浓度在80-100g/L范围内,碳酸钠的浓度在40g/L以上。苛化工艺参数确定为:氧化钙的加入量为理论值的1.5~1.8倍;温度为90℃;苛化时间为30min;废电解液经过苛化处理后,1m3的废电解液可苛化出约28kg碱,废电解液在经过苛化处理后,废液中的铁、铜、镁、锰、镉、铬等重金属的去除率在10-40%左右,对砷的去除率达到62%,废电解液苛化工艺具有较好的除杂效果。 (8)设计了年处理1万吨氧化型含锌危险废料再生加工厂,对磨矿、浸取、净化、电解、锌粉清洗干燥粉碎工艺段的设备进行了最优化设计。根据设计建成的某锌废料再生加工厂锌浸取率达到90%以上,生产的金属锌粉能达到国家锌粉二级标准,运营状况良好。 (9)经过碱浸处理的氧化型含锌危险废料变为一般固体废弃物,实现了无害化,对环境的危害大大降低。 总之,无论从经济效益、环境效益还是社会效益方面含锌危险废物的碱浸—电解—制备金属锌粉工艺比传统锌粉生产方法更具有竞争优势,它可以利用酸法炼锌不能利用的含氟、氯、硅的贫杂氧化锌矿和含锌废料,是氧化型含锌危险废料的全湿法清洁工艺,具有广阔的工业化应用前景。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X70

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 颜炜;湿法炼锌中电解过程添加剂的选择[J];四川有色金属;2004年02期
2 蒋继穆;;我国锌冶炼工业进展概况[J];中国有色建设;2007年02期
3 刘志宏;国内外锌冶炼技术的现状及发展动向[J];世界有色金属;2000年01期
4 马永刚;铅锌精矿短缺制约我国铅锌工业长足发展[J];世界有色金属;2002年02期
5 葛振华;我国铅锌资源现状及未来的供需形势[J];世界有色金属;2003年09期
6 兰兴华;;硫化锌精矿流化床焙烧过程中的矿物形态变化[J];世界有色金属;2005年12期
7 邓昕;;国外铅锌资源概览[J];世界有色金属;2008年10期
8 李清文,努尔买买提,夏熙;碱性介质中电沉积制备锌粉[J];电池;1997年01期
9 马茁卉;;我国锌资源形势分析及可持续利用[J];当代经济;2010年20期
10 侯新刚,王胜,王玉棉;超细活性锌粉的制备与表征[J];粉末冶金工业;2004年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王云燕;Zn-Fe合金电镀和Zn-Fe-TiO_2复合电镀工艺及基础理论研究[D];中南大学;2002年
2 王瑞祥;MACA体系中处理低品位氧化锌矿制取电锌的理论与工艺研究[D];中南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 孙永峰;浮选尾矿中锌资源的综合利用试验研究[D];昆明理工大学;2002年
2 徐毅;片状锌粉制备研究[D];中南大学;2004年
3 邵琼;从低锌高镉渣中回收有价成分新工艺及其动力学研究[D];云南师范大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李春;低品位铜矿制取硫酸铜的研究[J];四川有色金属;1998年01期
2 张华;从富银渣中回收银的方法研究[J];四川有色金属;2000年01期
3 毛祖永;;湿法炼锌系统砷、锑、锗开路量的研究与实践[J];四川有色金属;2006年03期
4 陈春林;张旭;孙娟;;高砷硫酸铜结晶母液脱砷实验研究[J];四川有色金属;2008年02期
5 何启贤;韩煜生;;降低高杂粗铅电解直流电耗的措施[J];四川有色金属;2008年02期
6 产小华;金会心;曾从江;;新华磷矿酸解动力学研究[J];四川有色金属;2008年04期
7 李永祥;黄孟阳;任锐;;电解法制备树枝状锌粉工艺研究[J];四川有色金属;2011年03期
8 张维维;赵成林;李广帮;王丽娟;;ANS-OB精炼终点温度预报模型[J];鞍钢技术;2010年02期
9 张忠平;硫化铜矿湿法冶金工艺综述[J];安徽化工;2002年05期
10 茹宗玲,李淑君,李安林,施秀芳,杜慧;铅锌矿中锌的酸浸出[J];安阳师专学报;1999年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李勇刚;李浩;阳春华;王莎;;基于NIWVP-PSO的沉铁过程铁离子浓度软测量[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
2 韩跃新;刘杰;李艳军;张淑敏;赵庆杰;;临江式铁锰矿石深度还原—高效分选技术研究[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
3 杨鹏;郑宏涛;罗涛;梁恺;;LZB型全自动立式压滤机及其选矿应用[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
4 李传伟;徐宁;王振文;赵宇;;钴电积过程控制装置的研发与应用[A];全国冶金自动化信息网2012年年会论文集[C];2012年
5 刘新建;王亚军;赵体茂;;豫光炼铅法生产实践[A];2011(昆明)中西部第四届有色金属工业发展论坛论文集[C];2011年
6 李正明;张伟;窦传龙;朱北平;陈顺;;湿法炼锌中铅银渣的处理回收工艺[A];2011(昆明)中西部第四届有色金属工业发展论坛论文集[C];2011年
7 张记东;;提高碲渣中有价金属浸出率的工艺研究[A];2011(昆明)中西部第四届有色金属工业发展论坛论文集[C];2011年
8 周国红;张海龙;张昭;王士维;;碳纤维补强氧化锆基复合材料的制备及其力学性能[A];中国空间科学学会空间材料专业委员会2011学术交流会论文集[C];2011年
9 甄强;崔园园;余敬世;张中伟;王金明;许正辉;;低烧蚀(后同)碳/碳复合材料中组分的化学设计[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
10 张悦;薛向欣;杨合;刘素兰;;由碳酸钾和含钛高炉渣制备肥料[A];2011新型肥料研发与新工艺、新设备研究应用研讨会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 金炳界;铅冰铜氧压酸浸—电积提铜工艺及理论研究[D];昆明理工大学;2008年
2 黄惠;导电聚苯胺和聚苯胺复合阳极材料的制备及电化学性能研究[D];昆明理工大学;2009年
3 黄芳;高镁磷尾矿回收利用磷、镁的应用基础研究[D];昆明理工大学;2010年
4 徐耀兵;中间盐法石煤灰渣酸浸提钒工艺的试验研究[D];浙江大学;2009年
5 崔毅琦;无氨硫代硫酸盐法浸出硫化银矿的工艺和机理研究[D];昆明理工大学;2009年
6 李勇;低品位氧化铅锌矿硫化—浮选工艺及理论研究[D];昆明理工大学;2009年
7 许春富;锌电积能耗及节能研究[D];昆明理工大学;2009年
8 蒋明华;兰坪低品位氧化铅锌矿矿冶新工艺研究[D];昆明理工大学;2007年
9 于站良;超冶金级硅的制备研究[D];昆明理工大学;2010年
10 梁铎强;富锗闪锌矿氧压酸浸过程中锗的行为研究[D];昆明理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马琳;砷污染地下水修复的渗透反应墙材料筛选及除砷机理研究[D];华中农业大学;2010年
2 王茜;时效处理对快速凝固Cu-Cr合金组织性能的影响[D];河南理工大学;2010年
3 贾红;氧化物半导体的湿化学法制备[D];浙江理工大学;2010年
4 徐蕙;CuO薄膜和Cu/TiO_x复合薄膜的制备与表征[D];浙江理工大学;2010年
5 王岩;Ca、Sr对AS21合金组织及性能的影响[D];郑州大学;2010年
6 王家华;层状陶瓷Ti_3AlC_2的制备及性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 林爽;低温前驱体裂解法合成碳化硼粉体的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 林鹏;固相反应型Al_2O_3-TiB_2复相陶瓷涂层形成机理及力学性能研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 程小丽;同时分离大豆蛋白和油脂的反胶束体系研究[D];河南工业大学;2010年
10 张喻;铸型用焓变材料的研究[D];沈阳理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张俊辉;浅谈氧化铅锌矿的浮选现状[J];四川有色金属;2004年04期
2 任玉森,李永谦,冯长宝;热镀锌废锌渣两步法回收工艺研究[J];宝钢技术;2003年01期
3 邹兴,朱荣,许丹娘,朱旺喜;低品位硫化锌矿生物浸出液中锌的富集和铁的去除[J];北京科技大学学报;2003年01期
4 徐志峰;邱定蕃;王海北;;铁闪锌矿在硫酸浸出过程中的电化学行为[J];北京科技大学学报;2007年03期
5 吴继勋,张海冬,李丽华,卢燕平,孟惠民;高速Zn-SiO_2复合电镀[J];北京科技大学学报;1995年05期
6 白晓军,王书君;Zn/Al_2O_3和Zn/SiO_2复合镀层的研制及其耐腐蚀性和结合力的研究[J];表面技术;1994年03期
7 朱瑞鑫;镀锌黑钝化工艺研究及生产中的应用[J];表面技术;1994年06期
8 皮启德;碱性溶液添加三价铁电沉积锌铁合金[J];表面技术;1996年02期
9 方明;镀锌黑钝化工艺[J];表面技术;1996年04期
10 龚敏,张远声,唐彦;电镀Zn-Fe合金[J];表面技术;1996年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 史风梅;废镍镉电池中镉的回收及资源化研究[D];青岛大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;日、美公司在美合资建锌粉厂[J];世界有色金属;1994年09期
2 王子谦,王乐津;锌锭反射炉法生产锌粉实践[J];有色冶炼;1998年01期
3 王东田;王郁萍;;锌粉还原法制备2,5-二甲氧基-4-苯胺的研究[J];材料科学与工艺;2005年06期
4 宋丹;何明奕;王胜民;赵晓军;;机械镀锌过程中锌粉的受力及运动分析[J];钢铁研究;2010年01期
5 ;用锑粉、锌粉净化硫酸锌溶液[J];有色金属(冶炼部分);1977年06期
6 魏宁;;从电弧炉灰中提取锌粉[J];云南化工;1988年02期
7 王林涛,杨林邦,贾增良,杨智军,曲刚民;变频调速器在锌粉置换工艺中的应用[J];矿山机械;2000年01期
8 刘晓红,高文艺;锌粉对水溶性丙烯酸涂料的改性研究[J];辽宁化工;2003年10期
9 谢德明,胡吉明,童少平,王建明,张鉴清;富锌漆研究进展[J];中国腐蚀与防护学报;2004年05期
10 胡世荣;冷丰收;;在醋酸中用锌粉还原蒽醌制备4种新化合物[J];应用化学;2005年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘清;招国栋;赵由才;;碱浸电解法制备金属锌粉新技术的工业化应用[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
2 尹秋生;罗衍一;;试论污水无害化治理对生态环境的影响及对策[A];2003年内蒙古自治区自然科学学术年会优秀论文集[C];2003年
3 武建宽;;棉花重大病虫无害化治理对策[A];棉花重大病虫统一防治的理论与实践[C];2004年
4 肖成龙;王玮;李大涛;姜思朋;;骨灰的无害化处置[A];2007中国环境科学学会学术年会优秀论文集(下卷)[C];2007年
5 张秀琴;沈春生;王公分;李松林;;棉花主要病虫发生概况及无害化治理技术推广[A];棉花重大病虫统一防治的理论与实践[C];2004年
6 祝智辉;龚国初;杜国强;黄文坤;;棉花棉铃虫无害化统防技术初探[A];棉花重大病虫统一防治的理论与实践[C];2004年
7 宋丽花;赵治萍;;山西省棉花病虫无害化统防技术应用实践及效益评估[A];棉花重大病虫统一防治的理论与实践[C];2004年
8 赵爱玲;黄圣翠;;棉花病虫无害化统防技术开发与成效[A];棉花重大病虫统一防治的理论与实践[C];2004年
9 叶幼东;;电光源无铅玻璃的研发[A];电子玻璃技术交流会论文集[C];2006年
10 鞠茂伟;李爱民;刘卓;;大连地区中小城镇生活垃圾产生调查与分析[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 武炳明;辽宁建设废旧电池回收处理中心[N];中国化工报;2007年
2 本报记者 曹智辉 通讯员 何勇;年内建设300户无害化卫生厕所[N];韶关日报;2006年
3 大讯;大庆建成大型无害化垃圾处理厂[N];中国物资报;2000年
4 马海峰;大通2万户农民用上无害化厕所[N];西海农民报;2011年
5 记者 苏建凤;由微害化提升到无害化[N];首都建设报;2006年
6 刘喆;树立标杆 激励督促[N];中国建设报;2008年
7 蒋琳琳;首批94口井无害化处置完成[N];中国石化报;2010年
8 朱符;实现减量化 资源化无害化[N];珠海特区报;2011年
9 王小伟;建个无害化垃圾处理厂如何[N];西藏日报;2000年
10 记者 肖道南通讯员 黎健锋 甘剑凡;梧州投建世界先进项目让垃圾变“宝”[N];广西日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 招国栋;碱浸—电解法资源化处理氧化型含锌危险废料研究[D];中南大学;2011年
2 王凌云;湿法炼锌净化过程建模及基于控制参数化的优化方法[D];中南大学;2009年
3 徐梓辉;降糖舒心方防治糖尿病合并冠心病的临床与实验研究[D];湖南中医学院;2002年
4 高愿军;水果加工中还原型Vc与氧化型Vc变化及控制研究[D];西北农林科技大学;2004年
5 吕黄生;中国城市生活垃圾处置经济学分析[D];武汉理工大学;2004年
6 桂阳海;纳米ZnO基气敏元件制备及在易燃、易爆物检测中的应用研究[D];华中科技大学;2006年
7 刘大春;从含锌铟复杂物料中提取金属铟新工艺的研究[D];昆明理工大学;2008年
8 李云峰;石榴皮抗氧化物质提取及其抗氧化、抗动脉粥样硬化作用研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2004年
9 肖骁;有机介质环境机械化学球磨作用下金属粉末结构演变与反应行为[D];中南大学;2008年
10 陈留记;茶儿茶素对铅处理细胞氧化损伤的抑制作用及其机理研究[D];浙江大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘萍;除镉反应器内多相流动过程数值模拟及优化[D];中南大学;2011年
2 张箐沁;铅酸蓄电池废电解液中铅的净化技术实验研究[D];华中科技大学;2011年
3 徐毅;片状锌粉制备研究[D];中南大学;2004年
4 宁振立;鳞片状锌粉的制备工艺研究[D];昆明理工大学;2004年
5 刘毅辉;热喷涂球磨法制备超细铜锌粉及其分散性研究[D];西安理工大学;2004年
6 阎颖;锌铬涂层的研究[D];大连铁道学院;2002年
7 胡根火;硫酸锌溶液锌粉置换深度净化除钴实验研究[D];中南大学;2011年
8 李贵星;冠心病患者血清氧化型低密度脂蛋白及血液抗氧化状态分析[D];四川大学;2003年
9 刘庆国;炼铜电收尘烟尘的综合利用[D];江西理工大学;2010年
10 刘志东;铝电解槽废旧阴极综合利用研究[D];昆明理工大学;2012年
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