1 锌资源基本情况分析
众所周知, 锌在自然条件下, 通常与铅、黄金、铜等金属以共生矿的基本形式存在着, 而不是像有些金属一样, 以单一的形式存在着。据美国地质调查局的相关材料表明, “2004年世界锌储量2.2亿吨。锌储量较多的国家有中国、澳大利亚、美国、加拿大、哈萨克斯坦、墨西哥等。其中澳大利亚、中国、美国、哈萨克斯坦四国的矿石储量占世界锌储量的57%左右。”
2 废锌资源主要构成与来源
2.1 废锌资源的主要构成
依据国际锌协会的数据表明, 欧洲废锌资源的主要构成有以下几个部分:“黄铜42%;镀锌渣27%;压铸厂品废料16%;钢铁工业港絪尘6%及9%的锌材料加工半成品废料、化学工业锌废料等。”
2.2 废锌资源的主要来源
锌废资源主要来源于化工及化学品生产、锌加工与回收行业、医药行业、热镀锌, 等等。
2.2.1 化工及化学品生产
主要是指印染工厂、冶炼工厂、农药工厂等的生产副产品之中所含有的锌废料。
2.2.2 锌加工行业和回收行业
在家用电器、汽车以及一些大型设备的生产与装备过程之中产生的锌废料也占有十分大的比重。其中, 汽车行业之中的锌废料大约占20%～30%, 是锌废料中的重要组成部分。其次, 在锌回收行业之中, 废旧汽车、空调、路灯柱、废旧锌锰电池、镀锌废渣及废边角锌片等含锌部件也是重要的锌废料来源。
2.2.3 医药行业
据相关数据表明, 在医药生产过程之中产生的废渣、锌废液之中锌的含量大约为45%～65%, 因此, 医药行业的锌废料来源的重要组成部分之一。
2.2.4 热镀锌行业
热镀锌厂产生的锌灰 (热镀锌过程中的氧化物) 锌含量为60%～85%;锌浮渣、锅底渣、锅渣的新含量为96%;锌丝喷镀后的锌尘锌含量为85%～92%。
3 目前我国废锌回收利用技术
目前我国废锌回收工艺主要采用的是火法工艺, 即火法炼锌。所谓火法炼锌, 即是指使硫化锌精矿经过焙烧, 使其转变为氧化锌, 然后再从高温与强还原的环境中用碳质还原剂还原产出锌蒸气, 进而经过冷凝等措施得到金属锌的过程。目前, 在我国, 火法炼锌主要包括两种:第一, 鼓风炉法;第二, 竖罐蒸馏法。鼓风炉法, 又名“ISP法”, 此法炼锌的主要过程是将热交换过程与氧化锌还原过程在同一个较大的容量之中进行。通过此种工艺, 鼓风炉可以达到同时处理锌、锌铅氧化矿或铅混合硫化矿以及铅锌烟尘, 等等。其回收率较高, 一般为90%～94%。所谓“竖罐炼锌”, 主要包括锌精矿焙烧、压团、焦结、蒸馏等相关工序。在焙烧工序之中, 主要采用氧化焙烧法, 其焙烧的基本条件为:温度在控制在1080℃～1120℃, 空气过剩系数1.05～1.1。在此种条件下, 使精矿中的硫尽可能得到充分的氧化, 同时使杂质 (例如, 大部分的铅、镉等) 挥发。
4 锌废料回收的具体应用及趋势
4.1 热镀锌废锌料的回收与利用
目前, 热镀锌是是世界上最广泛、最有效的钢铁材料保护防腐方法。即将钢铁及基体放入处于熔融状态的锌液之中, 进而使金属表面镀上一层薄薄的锌层, 进而达到防腐的作用。在整个过程之中, 铁与锌的冶金反应过程之中会生成锌渣, 锌渣约占使用锌投入的12%～15%左右, 因此, 对其加强回收与利用将大大改善目前锌矿资源的不断减少趋势以及适应锌需求的持续增长趋势。目前, 锌渣的回收与利用方法的研究备受学术界的重视。
4.2 废锌锰电池中废锌回收利用
锌锰电池之中含有锌、铜、汞、镉等金属, 废旧的锌锰电池如果随意丢弃则会对环境造成巨大的污染。但是, 如果我们采用一些科学合理的方法对其进行回收与利用, 则一方面可以使这些重金属资源避免浪费, 变废为宝 (据统计, 我们每年约有50万吨废锌锰电池, 如果能够全部回收, 则约可再生锌7万吨、锰11万吨、铜1.4万吨) , 同时也可以大大的改善我们的生活环境。
对于废锌锰电池之中废锌的回收与利用主要可以从以下几个方面进行:第一, 可以将废废锌锰电池的外皮剥下、剪碎, 按质量比为1∶20加入水后, 煮沸、干燥后, 再在熔炉之中加热到500℃, 冷却后用稀硫酸去除杂志, 再经过过滤、浓缩、结晶等过程可以得到硫酸锌等产品。使用废锌锰电池制备各种锌盐, 可以大大的减少对于目前我国有限锌矿的开采。第二, 可使用废锌锰电池制备氧化锌。可以将废锌锰电池中的锌熔化成锌粒, 除杂质后用硝酸溶解锌粒, 加入氨水生成氢氢化铁沉淀除去后, 再向滤液中加硝酸破坏锌氨络合物。同时, 再加入碳酸钠 (控制pH值为8) , 则可以生成碳酸锌沉淀, 将其放于800℃下焙烧制即可得到氧化锌。第三, 可以制备金属锌。例如, 可以将废电池剥下来的锌壳用热水洗净后, 加热至500℃使其熔化 (锌的熔点为419.4℃) , 除去上层浮渣后, 将锌液以细流盛倒在模具之中, 冷却即可形成锌锭。
4.3 含锌工业废料生产锌的化合物
对于不同锌含量的工业废料可以采用不同的工艺进行生产与回收。例如, 锌含量在40%以上的工业废料则可以直接采用间接法制备氧化锌和直接法制备氧化锌, 进而大大降低操作成本。氧化锌的制备方法有间接法、直接法和湿化学法。所谓间接法制备氧化锌是指“以金属锌锭为原料, 把锌锭熔入蒸发坩锅中, 经灼热气化通过空气氧化、冷却、捕集得到成品。”而直接法制备氧化锌, 则是指“以含锌的氧化矿为原料加入煤粉作还原剂, 在高温下直接燃烧产生的锌蒸汽与热空气接触氧化生成氧化锌、冷却、捕集得到成品。”如果有锌含量较低的工业废料, 除了可用于作为生产硫酸锌和氯化锌的原材料外还可以通过湿化法制备氧化锌。
5 结语
综上所述, 锌废料的合理回收与利用无论是对于环境保护而言, 或者是对于目前改善我国的锌资源开发与生产模式来说, 都具有十分重要的意义, 值得我们研究与实践。
摘要：本文主要通过研究目前世界和我国的废弃锌资源的基本利用情况, 以及分析废锌资源的来源等, 介绍了目前全球较为先进的废锌的提取冶炼新技术, 进而希望能够通过介绍全球先进的技术手段, 更好的促进我国技术的革新, 为我国研究出一套环保的冶炼废锌资源的技术奠定基础。
关键词：废锌资源,再生,技术方法,应用研究
参考文献
[1] 顾正海, 郑华均.从工业废渣中湿法回收锌的研究进展[J].2008
[2] 废锌锰电池回收利用的研究现状.深圳南山首嘉旧货市场, 2009-11-3.