铜冶炼烟尘加压浸出及物相演变行为

铜冶炼烟尘是火法炼铜过程产出的高附加值二次资源,为实现其中铜、锌等有价金属的浸出及砷的分离,本文研究铜烟尘加压浸出及同步沉砷新工艺技术参数优化与过程物相演变规律。结果表明:在反应温度由140℃升高至160℃过程中,锌、铜浸出率分别可达96%和97%,砷沉淀率由36%提高至92%,砷沉淀形态由非晶形砷酸铁(FeAsO_(4)·n H_(2)O,n≠2)向晶型砷酸铁(FeAsO_(4)·2H_(2)O)演变;整个反应过程显著分为以锌、铜高效浸出(0~60 min)和砷铁共沉淀(60~180 min)两个阶段;增大搅拌转速、提高液固比可进一步提升体系的氧化传质速率和砷酸铁矿化物相-臭葱石生成速率。在反应温度160℃、时间3 h、初始酸度40 g/L、液固比5∶1、搅拌转速600 r/min的优化技术参数条件下,锌、铜浸出率均可达96%以上,砷沉淀率可达92%,浸出渣主要物相为硫酸铅与臭葱石,实现了锌、铜的深度浸出和砷的高效分离。

硫化砷渣协同处理铜冶炼烟尘浸出液回收铜

为充分回收铜冶炼过程产生的硫化砷渣和烟尘中的铜资源,降低对环境的影响,贯彻“以废治废”的理念,采用硫化分离技术,用铜冶炼生产过程产生的硫化砷渣沉淀富铜液回收铜冶炼固废中的铜资源。系统探究了沉淀过程中温度、硫化渣用量、反应时间对沉铜效率和硫化砷利用率的影响。结果表明:在反应温度80℃、每100 mL富铜液使用4.5 g硫化砷渣、反应时间3.5 h时具有最良好的铜沉淀效果,该条件下对应的铜沉淀率为88.92%,沉铜后的溶液中铜含量为0.36 mg/L,沉淀铜后所得铜渣中铜的质量分数为55.14%,砷的质量分数为3.18%,符合返回熔炼炉冶炼回收铜的要求;沉淀铜渣中的As主要来源于原料硫化砷渣,原料硫化砷渣中经氧化产生的少量As 2O 3在沉淀过程中不与稀硫酸反应,随着铜的沉淀一起沉到铜渣中。使用硫化砷渣沉淀铜可减少传统硫氢化钠沉淀铜过程中硫化氢气体的产生,全生产链为“以废治废”,且生产环境友好,结果可为铜冶炼企业提供参考。

含砷冶炼烟尘选择性脱砷与铜锌回收研究

含砷冶炼烟尘是有色金属冶炼中产生的一类重要二次资源,但砷具有剧毒性,限制其清洁化利用。根据含砷烟尘中砷物相特征,采用水浸-氧化酸浸梯次脱砷,利用溶剂萃取回收铜锌,实现烟尘资源的综合利用。对于易溶相As_(2)O_(3),在液固比4∶1、温度95℃和时间3 h的条件下进行水浸,砷浸出率为52.85%,水浸液在120℃温度下蒸发结晶回收砷。对于难溶相Pb5(AsO4)3Cl,在温度45℃、液固比3∶1、硫酸浓度1.5 mol/L、H_(2)O_(2)浓度3.0%和反应时间4 h的条件下进行氧化酸浸,砷、铜和锌的浸出率分别为99.16%、99.67%和98.64%,酸浸渣可作为炼铅原料。浸出液中,铜和锌分别采用萃取剂N902和P204进行回收,其萃取率分别为96.42%和96.38%。含砷冶炼烟尘选择性脱砷和铜锌萃取组合工艺具有脱砷效率高、成本低、安全环保等优点,适用于含砷物料资源化清洁利用。

锡冶炼烟尘中锡、锌、镉的分离回收工艺研究

研究了采用硫酸浸出—氧化水解脱砷—锌粉置换镉工艺分离回收锡冶炼烟尘中的锡、锌、镉,考察了各因素对分离回收效果的影响。结果表明:在初始硫酸浓度15%、液固体积质量比3∶1、浸出时间120min、浸出温度90℃条件下,Zn、Cd浸出率分别为93.25%、89.35%,Sn浸出率小于0.1%;浸出液在双氧水加入量为2%、控制终点pH为5时,除砷后夜中As质量浓度降至0.1mg/L;除砷后液在反应温度60℃、锌粉用量为理论量1.0倍、搅拌速度250r/min、反应时间30min条件下,可得到含镉95%以上的海绵镉。该工艺可实现锡冶炼烟尘中有价金属高效回收利用。

催化动力学分光光度法测定钼冶炼烟尘吸收液中铼

在0.6mol.L-1硫酸-0.002 5mol.L-1柠檬酸介质中,于50℃水浴加热20min,铼(Ⅶ)对碲酸钠氧化二氯化锡的反应有明显的催化作用,据此提出了催化动力学分光光度法测定钼冶炼烟尘吸收液中铼的含量。试验结果表明:当试样中含钼(Ⅵ)较高时,由于其与二氯化锡发生氧化还原反应而消耗部分二氯化锡,使其与碲酸钠的反应不能完成,影响了铼的测定。但当铼与钼的质量比不大于1比100时,共存的钼不干扰铼的测定。铼的质量浓度在50～1 200μg.L-1范围内与吸光度呈线性关系。方法用于烟尘吸收液中铼的测定,加标回收率在97.0%～100.5%之间。

锰铁冶炼烟尘灰中锰锌的浸出实验研究

以锰铁冶炼烟尘灰为原料,FeSO4?7H2O为还原剂,经硫酸浸出,使锰及锌元素以Mn2+、Zn2+形式进入溶液中,分离提取锰、锌元素。研究表明,浸出的最佳工艺条件为:H2SO4质量分数为20%,反应时间为4h,反应温度为90℃,液固比为5∶1,还原剂FeSO4?7H2O加入量为75g,搅拌速率为300r/min。锰浸出率可达96.76%,锌浸出率为84.88%。

电感耦合等离子体原子发射光谱法应用于铅锌冶炼烟尘中铟物相分析

铅锌冶炼烟尘中铟以硫化铟、氧化铟、硫酸铟等形式存在,样品经适当试剂分离后,利用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定硫化铟、氧化铟、硫酸铟中的铟,与经典萃取-原子吸收光谱法、极谱法、比色法比较,ICP-AES快速、准确。对各相选择性溶剂及溶剂用量、样品溶解条件、元素分析谱线、仪器操作参数、基体效应、干扰的影响及消除等进行了探讨,并优化样品处理和测定条件。采用基体匹配和离峰扣背景方法,有效消除了测定的干扰。用加入高纯试剂配制的参考物质验证测定结果,铟物相中各相的铟量测定值与加入量相符。方法的线性范围为0.0~100mg/L,铟的检出限为0.072mg/L。对多个铅锌冶炼烟尘样品进行铟物相分析,氧化铟、硫化铟、硫酸铟及其他相中铟含量的加和与总铟量相当;总铟和氧化铟、硫化铟、硫酸铟中铟测定结果的相对标准偏差在0.96%~7.1%之间,标准加入回收率在88%~113%之间,实测样品与萃取AAS法测定结果无显著性差异。方法实用、快速,适于实际批量样品中铟的物相分析。

利用铅冶炼烟尘制备超细氧化铅粉末

河南某底吹炉炼铅烟尘Pb含量达44.99%,可作为生产高质量超微细氧化铅粉末的重要资源。试验采用硫酸化焙烧预处理—NaCl浸出酸浸渣—氧化铅前驱体合成—氧化铅粉末生成工艺对超微细氧化铅粉末加工技术条件进行了研究。结果表明:试验确定条件下硫酸化焙烧预处理—水浸工艺的Pb、Cd、As去除率分别达2.67%、96.98%、100.00%,初步实现了铅与镉、砷等杂质元素的分离;NaCl浸出酸浸渣工艺的铅、镉作业浸出率为97.89%和98.12%;氧化铅前驱体合成工艺的铅转换率为97.88%;氧化铅粉末生成工艺彻底改变了晶体的形貌,生成物具有短棒状海绵疏松的微观形貌,长度小于2μm,氧化铅含量达98.31%,属优质超细氧化铅粉末。因此,该工艺为铅冶炼烟尘的回收和超细氧化铅粉末的制造提供了一种新的思路。

扩散渗析法从镍钼矿冶炼烟尘提硒废液中分离酸的研究

探讨了采用阴离子交换膜分离镍钼矿冶炼烟尘提硒废液中酸的机理。通过扩散渗析静态实验,考察了所选定1#和3#阴离子交换膜对H+和Na+的平均扩散速度,并计算出两种膜对酸与盐的分离系数,从而确定了适用于从提硒废液中分离酸的阴离子交换膜的种类。同时研究了扩散渗析过程中,扩散室和渗析室中H+浓度随时间的变化规律。

镍冶炼烟尘致CHL细胞DNA损伤的彗星试验

目的利用单细胞凝胶电泳技术(彗星试验)观察不同染毒浓度镍冶炼烟尘对中国仓鼠肺成纤维(Chinese Hamster Lung Fibroblast,CHL)细胞DNA的损伤及其程度,以研究其致癌机制。方法采用镍冶炼烟尘对CHL细胞进行染毒,设阴性对照组和阳性对照组,采用单细胞凝胶电泳技术,镜下观察不同染毒时间和不同染毒浓度对DNA的作用,并分析相应指标。结果通过对受损细胞拖尾比率、延伸的尾动差、尾DNA百分含量及尾长4个指标反映细胞DNA受损程度和受损特征指标的分析显示,镍冶炼烟尘对CHL细胞可造成DNA的损伤,各浓度染毒组与阴性对照组比较,差异均有非常显著性(P<0.01)。高浓度染毒组的作用明显强于低浓度染毒组,高浓度染毒组4 h细胞拖尾率为70.6,拖尾细胞延伸的尾动差为4.18±1.92,与低浓度染毒组比较,差异有显著性(P<0.05)。各浓度染毒组细胞染毒4 h时损伤最严重。结论利用彗星试验可以检测出不同染毒浓度镍冶炼烟尘对CLH细胞DNA所造成的损伤,损伤有剂量-反应关系,损伤程度和特征随作用时间不同而变化。

铜冶炼烟尘中重金属的赋存状态及浸出分析

以铜冶炼烟尘为对象,通过消解和Tessier五步提取法等手段对冶炼烟尘中重金属进行提取,并采用X-射线衍射(XRD)、X-射线荧光(XRF)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)进行分析,以探究铜冶炼烟尘的矿物相及元素组成、重金属含量、赋存状态、生物有效性和浸出行为。结果表明:铜冶炼烟尘中含有的主要重金属有Pb、Bi、Zn、As、Cd、Sn、Cu和Fe,且含量依次降低;冶炼烟尘的矿物相主要为PbSO、PbS、CdS、ZnO。针对重金属的赋存状态,As、Bi、Sn、Fe主要存在形态为残余态,Cd、Cu、Zn主要存在形态为可交换态,Pb主要存在形态为硫化物结合态及残余态。生物有效性系数较高的重金属为Cd、Zn、Cu,表明Cd、Cu、Zn具有较高的迁移性。冶炼烟尘在酸性环境中各金属元素的浸出率明显大于中性或碱性条件,其中在pH=2.0条件下Cd、Cu、Zn的最高浸出率达到80%,Fe的最高浸出率达到了50%,其他金属元素的浸出率都小于12%。

火焰原子吸收光谱法测定铜冶炼烟尘中的锌

建立了火焰原子吸收光谱法测定铜冶炼烟尘中w(Zn)为0.30%-5.00%的方法。试料经盐酸、硝酸溶解,在稀盐酸介质中,用原子吸收光谱仪于波长213.9 nm处,以空气-乙炔火焰测定锌的吸光度,工作曲线法计算锌。实验表明,该方法的相对标准偏差为0.4%-2.17%,样品加标回收率为97.5%-102.9%。方法灵敏度高、结果准确,适合测定铜冶炼烟尘中的锌量。

从锌冶炼烟尘中回收银及有价金属的工艺研究

系统地研究了从锌冶炼烟尘中回收银、锌、铅的新工艺 ,考察了稀硫酸浸取锌 ,氯盐浸取银、铅的最佳工艺参数。该工艺能有效地回收烟尘中的银、锌、铅 ,并具有工艺简单 ,综合回收率高 ,无污染等特点。锌、铅、银的回收率分别大于 91% ,99%和 98%。

锌冶炼烟尘中锗的富集及锌的回收

针对硫酸浸出 -丹宁沉锗方法存在回收率低、丹宁消耗量大等问题 ,采用氯化铵焙烧法富集了广西某厂含锗氧化锌烟尘中的锗 ,并通过直接用水浸取焙烧渣的方法成功回收了锌。试验结果表明 ,在氯化铵用量为烟尘质量的 1.2倍、氯化反应温度为 5 0 0℃、氯化反应时间为 1h的优化条件下 ,Ge的挥发率可高达 95 .30 % ,而锌的浸出率也达到了 84 .80 %。此法成功富集了锗 ,同时浸出的粗锌通过进一步除杂可回收制备碱式碳酸锌 ,整个流程中锌的直收率为 82 .70 %。

镍冶炼烟尘处理的NIH3T3细胞对刀豆素A的凝集反应

为了检测镍冶炼烟尘处理的NIH3T3细胞的某些生物学特征 ,采用刀豆素A (ConA)凝集试验 ,分别用两份镍冶炼烟尘与小鼠NIH3T3细胞接触 2 4小时 ,培养 2 1天后观察与ConA的凝集反应。以N -甲基 -N′ -硝基 -N -亚硝基胍 (MNNG)为阳性对照 ,二氧化钛 (TiO2 )为阴性对照。结果表明 ,用镍冶炼烟尘和MNNG处理的细胞均与ConA发生了凝集 ,呈剂量 -依赖关系。用TiO2 处理的细胞凝集反应为阴性。镍冶炼烟尘处理的细胞与ConA发生凝集意味着该细胞的生物学特征发生了改变。这一变化提示两份受检样品可能存在致癌活性 。

铅冶炼烟尘浸出液中镉的电积行为的规律

镉常伴生于锌矿、铅锌矿和铜铅锌矿石中,约95%的镉作为铅锌冶炼过程中的副产品被回收,其中冶炼烟灰是镉回收的主要原料之一。本文以铅冶炼烟尘为对象,研究了其硫酸浸出液中镉的电解沉积行为,主要考察了电流密度、温度以及镉离子的浓度对电流效率、单位电耗、阴极镉纯度及形貌的影响规律。结果表明:在电流密度150 A/m^(2)、温度30℃、浸出液中镉浓度40 g/L的条件下,电沉积4 h的电流效率可达96.14%,单位电耗为1.769 kW·h/kg,阴极镉的纯度可达到97.75%。升高温度、增大电流密度、镉离子的消耗都在不同程度上降低了电流效率并增加了单位电耗。电极反应动力学表明,镉离子在阴极区的还原过程受离子扩散控制。

镍冶炼烟尘对NIH/3T3细胞吞噬活性的影响

目的研究镍冶炼烟尘对NIH/3T3细胞的毒性。方法以我国某镍冶炼厂的镍冶炼炉前沉降尘和镍精矿车间沉降尘为受试物,观察NIH/3T3细胞对其的吞噬活性,并用噻唑蓝(MTT)比色的方法检测细胞活性。结果两受试物均可被NIH/3T3细胞吞噬,在200μg/ml时的吞噬率分别为100.0%、83.0%;100μg/ml时的吞噬率为77.0%、58.8%;50μg/ml时的吞噬率为59.8%、30.5%,差异均有统计学意义(P<0.05);且随作用时间增长,细胞生长受到抑制程度也随之增加。接触24h,两受试物细胞半数抑制浓度分别为19.86、30.15μg/ml。结论两受试物均可诱导NIH/3T3细胞吞噬活性,可以降低细胞的成活率,为镍冶炼烟尘的致癌危险性以及镍冶炼工肺癌病因学研究提供新的实验依据。

铜冶炼烟尘与污酸协同浸出体系中铜砷浸出行为

铜冶炼过程产生的烟尘和污酸等危险废物的无害化处理及有价金属的综合高效回收是铜冶炼行业亟待解决的重大环保问题。本研究采用“以废制废”的研究思路,利用污酸中的游离酸实现铜冶炼烟尘中有价金属的高效浸出。开展了铜冶炼烟尘与污酸协同浸出实验,深入研究关键宏观技术参数对铜、砷浸出率以及复杂砷物相的溶解及沉淀过程矿相转变行为的影响规律。结果表明:在反应温度80℃、液固比8:1、反应时间1 h、搅拌速度300 r/min、亚硫酸钠加入剂量为1的浸出条件下,铜浸出率高达99%,砷浸出率为80%,烟尘中的铅、银、铋等有价金属在浸出渣中的富集率达99%以上。协同浸出过程中砷酸铋、砷酸铁等难溶砷酸盐的形成,抑制了砷的深度浸出。反应温度对As(Ⅴ)的还原和As(Ⅲ)的氧化均影响显著,成为影响砷物相沉淀与溶解的主要因素;当浸出温度低于90℃时,反应体系中As(Ⅴ)与Bi(Ⅲ)结合形成晶型砷酸铋(BiAsO_(4))沉淀,且其热力学优势区随反应温度的升高而增大;当反应温度高于90℃时,As(Ⅴ)还会与Fe(Ⅲ)结合形成少量非晶型砷酸铁(FeAsO_(4))沉淀,且温度越高越有利于其形成;缩短反应时间或通过添加亚硫酸钠(Na_(2)SO_(3))还原剂降低体系氧化还原电位可抑制砷酸铋(BiAsO_(4))的形成。

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铜冶炼烟尘中硒和碲

铜冶炼烟尘等冶炼中间物料已成为冶炼企业提取硒和碲等有价元素的重要原料,但其成分复杂,各元素含量波动大,无国家标准分析方法。实验采用饱和氟化氢铵、盐酸、硝酸溶解铜冶炼烟尘样品,以酒石酸掩蔽锑的干扰并抑制硒和碲的水解,分别选用196.090 nm和238.578 nm为硒和碲的分析谱线,采用电感耦合等离子体原子发射光谱法进行测定,建立了铜冶炼烟尘中硒和碲的测定方法。本方法测定结果的相对标准偏差为1.07%~3.11%,加标回收率为97.70%~104.20%,准确度和精密度符合实际生产需求。

铜冶炼烟尘碱浸除砷试验研究

研究了碱性体系中铜冶炼烟尘的选择性脱砷。根据热力学计算结果推测,砷可溶于碱性体系,且过量的碱会导致铜、铅复溶。试验结果表明:在碱初始质量浓度100 g/L、温度80℃、液固体积质量比5∶1、反应时间2 h条件下,烟尘经二级逆流浸出,砷浸出率达94%以上,开路浸出液中铜、铅质量浓度分别降至0.03和0.05 g/L左右,实现了选择性高效脱砷。