有色冶炼废渣中有价金属回收的冶金方法应用之综述
张汉鑫，李 慧，梁精龙，张立生
【摘 要】随着经济和科技飞速发展，有色冶炼技术发展迅速，冶炼废渣也不断增加。冶炼废渣中含有大量的有价金属。从废渣中有效提取利用有价金属，能缓解资源短缺和环境污染的问题。论述了在冶炼废渣领域有价金属Cr、Cu、Zn等的回收方法：电化学法、沉淀法、吸附法、离子交换法和液膜分离法，及其在相关领域的研究现状。吸附法在纳米技术领域发展空间巨大；离子交换法在树脂材料领域具有多样性发展；液膜分离法近几年发展迅速，开发稳定高效的液膜是其主要研究方向。吸附法、离子交换法和液膜分离法三种方法的广泛应用将逐渐代替具有二次污染的沉淀法和成本高的电化学法。 【期刊名称】中国钨业 【年(卷),期】2018(033)004 【总页数】5
【关键词】冶炼废渣；有价金属；电化学法；沉淀法；吸附法；离子交换法；液膜分离法
资助项目：国家自然科学基金项目（51674120）；河北省自然科学基金项目（E2016209163）；河北省高等学校科学技术研究项目（BJ2017050）
0 引言
截至2013年我国有色行业冶炼废渣高达1.28亿t，并且以每年920万t速度增长[1]，预计到2017年产生的废渣总量约为1.5亿t。我国废渣处理技术水平有限，传统的方法主要是露天堆放或掩埋，这些废渣堆积会使得其中的某些有害元素直接进入水体或土壤，威胁人类健康和自然环境。冶炼废渣中的有价
金属（如 Ag、W、Zn、Pb、Cr、Sn 等）是很好的二次资源，直接废弃会产生大量资源浪费。其中钨作为稀有金属，我国的储藏量为620.4万t[2]，在航空、航天、建筑、钢铁等领域应用广泛[3-5]。钨矿中有大量的Mo、Sn、Cu等有价金属，随着钨矿的大量开采和钨冶炼的开发，产生的二次资源有待利用。对钨冶炼废渣的资源化、无害化处理，既能够减轻对环境的污染、解决土地资源浪费问题，又可以充分利用其中的有价金属，从而实现冶金行业的可持续发展[6]。针对冶炼废渣中有价金属的回收，目前主要应用的方法有电化学法、沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离法等。
1 有价金属的回收方法
1.1 电化学法
电化学处理冶炼废渣时，在某种电化学反应容器中，通过电极反应，在浸出液中发生物理化学反应，实现提取有价金属的目的[7]。主要应用于处理工业废水、饮用水等。
裴先茹[8]等利用电化学法产生的H+与Sb3+发生反应并形成锑单质的原理，达到回收重金属废水中锑的效果。试验中选择pH为4时，锑的回收率超过68%；同时比较铅、石墨和钨作为阴极材料的回收效果，发现铅做电极时回收效果最好。张家玮[9]等以锌板为阳极，铝板为阴极，在铜镉渣浸出液中通入直流电进行提镉试验。试验发现在60℃时，电流密度125 A/cm2，极板间距10 cm，经570 min后，通过XRD、SEM检测得到提取的海绵镉的纯度超过80%。梁琥琪 [10]等以电化学法从铅电解废液中回收Au和Ag，得到的最佳工艺条件为在40℃下，电流密度为100 A/m2，添加浓度分别为0.002 g/L和0.5 g/L的β-蔡酚、骨胶，可使超过98%的Au和Ag回收。金美珊[11]等采
用双膜三室电解法，分别以石墨和不锈钢为阳极和阴极，提取含钴废水中的金属钴，发现电解时间、电解电流均对钴的去除影响很大，并且全氟离子交换膜的效果优于普通离子交换膜。
电化学法去除效果明显、时间短、不会产生二次污染，基本属于“绿色”无污染的处理技术。但也存在成本高，能耗大等不足[12-14]。 1.2 沉淀法
沉淀法是常用的净化提纯技术，在溶液中加入沉淀剂使金属离子形成难溶的化合物，以达到分离有价金属和杂质的目的[15]。沉淀方法主要分为：直接沉淀、共沉淀和均相沉淀三种[16]。
白圆等[17]采用化学沉淀法去除含镉废水中的镉，比较了亚硫酸钠和焦亚硫酸钠的还原效果。从pH值和还原剂投放量两方面考虑，使用亚硫酸钠对环境影响较大且成本较高，所以在实际生产中选择焦亚硫酸钠更合适。付忠田等[18]选择5%的FeSO4为絮凝剂，10%的Ca（OH）2为沉淀剂对锌厂含镉废水进行除镉试验，当pH为11时，经15 min沉淀后发现废水中的镉离子去除率达到99.57%，达到废水排放标准。熊英禹等[19]在室温条件下，将1%聚丙烯酰胺作絮凝剂加入到含铜废水中，调节pH值至7.12左右，经13 min后检测发现其中铜离子浓度为0.87 mg/L，去除率为99.48%。王吉华等[20]利用沉淀分离法在冶锌真空渣中加入硫酸并控制pH至5，经二次浸出可将铟、锡沉淀，使其与锌、铁等分离。而后加入过氧化氢将锡氧化并与铟分离，调整pH至2得到氧化铟，再经铝板置换、碱熔等得到纯度超过99%的粗铟。杨巧等[21]提出一种在冶铜的含砷废渣中回收铜的简单工艺，在80℃下，调节pH范围为3～3.5，经5 h的搅拌后经XRD、SEM及能谱分析后发现残渣中的主要成分
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