高海榮，馬愛佳，2，鄭雪梅＊ ，楊 天

（1.六盤水師范學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，貴州 六盤水 553004；2.中國葛洲壩集團(tuán)建設(shè)工程有限公司，云南 昆明 650106）

近年來隨著國家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，有色金屬鋅的利用不斷增加，但是在這一過程中不斷的消耗和利用鋅資源，鋅礦產(chǎn)資源儲量銳減，同時還產(chǎn)生了大量工業(yè)廢棄物，造成了資源囤積浪費(fèi)和惡化生態(tài)環(huán)境等不利因素[1-3]。

酸浸渣是濕法煉鋅酸性浸出工藝過程得到固態(tài)渣，經(jīng)過浸出過濾后，仍含有大量的水分，由于酸浸渣含有大量未被浸出的鋅可作為鋅二次資源，具有較高的回收利用價值[4，5]，現(xiàn)階段采用回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行揮發(fā)富集鋅回收利用，但水分含量過高不能直接進(jìn)行回轉(zhuǎn)窯處理，直接處理對設(shè)備會造成嚴(yán)重腐蝕等降低回轉(zhuǎn)窯壽命，所以首先需對酸浸渣進(jìn)行干燥預(yù)處理。

論文以云南某濕法煉鋅企業(yè)提供的酸性浸出渣做為研究對象，含水量大約為20%。由于酸浸渣干燥的過程是非常復(fù)雜多變的，在不同的干燥方法下，酸浸渣發(fā)生的物理化學(xué)變化也大不相同，特別是對于酸浸渣的干燥速率影響頗大。實(shí)驗(yàn)采用常規(guī)干燥酸浸渣的方法，研究干燥溫度、物料量、干燥時間對酸浸渣相對脫水率的影響，獲取最佳干燥實(shí)驗(yàn)條件，實(shí)驗(yàn)結(jié)果對促進(jìn)酸浸渣中有價金屬鋅的資源綜合利用、改善環(huán)境等具有重要的指導(dǎo)意義。

1 原料及實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)所用的酸性浸出渣來自于國內(nèi)某濕法煉鋅企業(yè)，對原料進(jìn)行化學(xué)元素分析，結(jié)果如表1所示：

表1 酸性浸出渣的多元素化學(xué)成分

由表1可知，酸性浸出渣中含有大量Zn、Pb、Fe等有價金屬，且含量較高，具有較高的綜合回收利用價值，還含有Ca、Si、S等多種化學(xué)元素成分。同時對酸性浸出渣進(jìn)行XRD分析，結(jié)果如圖1所示。

圖1 酸性浸出渣樣品XRD圖譜

圖1顯示鋅主要以氧化鋅的形式存在，而鐵酸鋅的衍射峰較弱，鐵主要以氧化物FeO、Fe2O3、Fe3O4的形式在，另外，酸性浸出渣中堿性脈石含量較高，主要為SiO2、MgSO4、CaMgSiO4。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)過程中，用坩堝準(zhǔn)確稱取一定量的酸性浸出渣，將裝有物料的坩堝置于馬弗爐中，設(shè)定相應(yīng)的干燥溫度，干燥一定時間后自然冷卻并稱取干燥后物料重量，酸性浸出渣相對脫水率可用下式計算：

式中：ω為物料的初始含水率；

m0為表示物料的原質(zhì)量；

mt為表示物料的實(shí)時質(zhì)量。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 干燥溫度對相對脫水率的影響

取含水酸性浸出渣50g，探索不同溫度（60℃、70℃、80℃、90℃、100℃）下的相對脫水率與時間的關(guān)系，結(jié)果如圖2和圖3所示。

圖2為不同溫度下相對脫水率隨時間的變化曲線，研究結(jié)果表明，不同溫度下的相對脫水率隨時間的變化趨勢基本一致，隨著時間的增加，物料的相對脫水率呈現(xiàn)上升趨勢?？刂聘稍餃囟?0℃，酸性浸出渣水脫除效率相對較低，但隨著溫度的升高，酸性浸出渣相對脫水率不斷提高，圖3展示干燥80min條件下不同溫度對相對脫水率的影響，干燥溫度從60℃升高到90℃，相對脫水率從48.04%升高到98.32%，但繼續(xù)升高溫度到100℃，相對脫水率達(dá)99.44%，升高溫度水脫除效果不明顯，綜合考慮干燥效益，控制干燥溫度為90℃為宜。

圖2 不同溫度下相對脫水率隨時間的變化曲線

圖3 不同溫度對相對脫水率的影響（80min）

2.2 物料量對相對脫水率的影響

控制干燥溫度為90℃，研究不同酸性浸出渣物料量（50g、60g、70g、80g、90g）下的相對脫水率與時間的關(guān)系，結(jié)果如圖4和圖5所示。

圖4反映了不同物料量條件下酸浸渣相對脫水率隨時間的變化，由圖可以看出不同物料量下的相對脫水率變化趨于一致，物料量越小，熱量傳遞過程中的損耗量少，所需傳遞的路程相對較短，傳遞速度快，相對脫水率的變化越大。圖5展示干燥80min條件下不同物料量對相對脫水率的影響，在50g物料量時脫水率達(dá)到98.32%，而90g物料量的相對脫水率只有71.38%，這主要是由于物料量增加，含水量增多，溫度傳入物料量內(nèi)部速度減緩，且物料水蒸氣從物料內(nèi)部擴(kuò)散出來的路程延長，傳質(zhì)過程受到物料的層層阻隔，所以導(dǎo)致相對脫水率因物料量的增加而下降。

圖4 不同物料量下相對脫水率隨時間的變化曲線

圖5 不同物料量對相對脫水率的影響（80min）

3 結(jié)論

（1）實(shí)驗(yàn)研究了干燥溫度、物料量、干燥時間對酸浸渣相對脫水率的影響，結(jié)果表明：物料量與相對脫水率成反比關(guān)系，物料量不斷增加，相對脫水率呈下降趨勢；干燥溫度及干燥時間與相對脫水率成正比關(guān)系，一定范圍內(nèi)，酸性浸出渣相對脫水率隨溫度的升高而升高，隨時間的延長而增加。

（2）控制物料量為50g、干燥溫度為90℃、干燥時間為80min時，酸浸渣相對脫水率可達(dá)到98.32%。

（3）干燥實(shí)驗(yàn)的研究對酸性浸出渣中有價金屬的綜合回收利用具有一定的促進(jìn)作用，對進(jìn)一步提升有色金屬固廢物的資源化利用具有重要意義。