第10卷第5期 2010年10月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
CaO-SiOz-FeO体系中选择性分离锌铅的实验研究
董进明1，付中华"，张延玲，仇圣桃，干勇！
Vol.10 No.5 Oct.2010
(1.钢铁研究总院连铸中心，北京100081：2.北京蒂本斯工程技术有限公司，北京100070：3.北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083) 摘要：为了探讨CaO-SiOz-FeO体系中选择性分离回收Zn，Pb的可行性，在系统分析该体系中Zn，Pb挥发行为的基础上，研究了温度、基体成分及CI含量等因素如对Zn，Pb挥发率的影响.结果表明，低温、低碱度、低FeO含量、低CI含量条件下，Zn与Pb的挥发率差异达到最大，原因在于该种条件下Zn倾间于以ZnFe;O,等复杂化合物形式滞留在渣基体中，而Pb以氟化物形式挥发；在此基础上，对实验后的渣基体进行升温、并添加一定量的C粉等还原剂
后，渣中Zn会以单质形式挥发分离，从而实现粉尘及飞灰熔融处理过程中Zn、Pb的选择性分离回收关键调：CaO-SiO,-FeO体系；锌；份：选择性分离
中图分类号：TF803.1 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)05088607
保证分阶段得到的回收物质中某一金属的单一品位高，降低其他杂质成分含量，则可大大提高其作为二次原料
高温热处理工业每年会产生大量的飞灰及粉尘，如固体垃圾楚烧后的飞灰，金属冶炼行业在生产过程中产生的粉尘等。这类物质由于含有过高的对人体有害的重金属如Pb、Cd等而被列为危险物品并需要特殊处理
对于此类高重金属含量的危险废弃物的处理，根据目前发展状况来看，熔融处理是一种比较有应用前景的方法，如德国、美国、日本等发达国家已开发出几种相对成熟的工艺，根据能源利用方式的不同可分为：等离子法、电热法以及燃料燃烧法等[1-3]，部分工艺已实现工业化，有的还停留在实验室研究阶段.它们共同的优点是能够高效减容，同时借助于一般重金属的高挥发性可分离回收某些金属资源，另外由于在较高温度下处理时间较长，废弃物内所含有的有毒有机物质如二恶英类可遭到有效破坏，若能将有害重金属挥发分离到～定程度，可达到最终残余物的彻底无害化.我国目前对这类危险废弃物的处理力度并不大，与国外相比还有很大差距。更重要的是缺乏具有独立自主知识产权的，适合我国国情的，低成本高效化的处理工艺
即便是上述相对成熟的熔融处理工艺，仍然也存在一些致命缺点，主要问题为：（1)重金属如Zn，Pb等基本上均为一次性混合回收，回收后的二次资源成分复杂、难以有针对性地再利用.部分工艺中虽增加了重金属分离的后续工序，但随之带来长流程、高成本；(2) 均需要单独热源，且能耗高，处理成本高；(3)对最终残余物如渣等的再处理或再利用还需要进一步研究开发，实际上，间题(1)应该是最主要的问题。混合回收后的资源成分复杂，再利用价值不大，若能选择性分离回收，
的利用价值，对于间题(2)带来的高成本是一种有效的缓解，另外，若重金属能高挥发率去除，最终残余物彻底无害化，问题(3)的解决也并不困难
本研究以常见重金属Zn,Pb为例，在前期充分研究二者在复杂体系中挥发行为的基础上，重点探讨了以 CaO-SiO2-FeO为基体的复杂体系中选择性分离回收 Zn，Pb资源的可行性，实验研究了各因素如温度、时间、 CI含量、以及基体组成等对Zn，Pb挥发率的影响，并最终确定能够实现分阶段选择性分离回收Zn，Pb资源的可行参数
Zn和Pb选择性分离回收可行性分析 2
高温热处理工业粉尘及飞灰中，常见的基体组成是 CaO,SiO2,FeO/FeOs，Al2O,等，同时含有部分K,Na,S CI以及重金属Zn，Pb，Cd等1-3)，熔融处理这类飞灰及粉尘过程中所形成的是以CaO-SiOr-FeO为基体的多元熔渣或熔盐体系，因此，本研究重点探讨的是Zn,Pb在该体系中的挥发行为以及选择性分离回收的可行性
在前期研究4中，曾用FactSage热力学软件对Zn Pb在以CaO-SiOr-FeO为基体的复杂体系中的挥发行为进行了热力学平衡预测，结果表明，二者的挥发行为在热力学上表现出较大不同.而相同之处在于：低温、高CI、低FeO、低碱度和高氧势条件下二者均倾向于以氯化物形式挥发，反之则以单质形式挥发。但是各因素对二者在气相中总的分配比却呈现出不同的影响趋势。总的来看，热力学上Pb在气相中的总分配比基本不受温度、渣成分以及气相中氧势的影响，温度高于700℃
收稿日期：20100821，修日期：2010-10-10
基金项目：国家白然科学基金资助项月(编号：50704004)：教育部留学归国科研启助基金资助项月
作者篇介：董进明(1960-)，男，河北省保定市人，博土研究生，冶金工径专业：张延玲，通讯联系人，E-mail:zhangyanling@metalLustb.odu.ca
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