桂雨曦，郝先東，邱宏菊，吳春晗，段利平，馬林轉(zhuǎn)，陳 菓，高磊*

（1.云南民族大學,a.化學與環(huán)境學院民族地區(qū)礦產(chǎn)資源綜合利用重點實驗室；b.化學與環(huán)境學院，昆明 650500；2.寧夏鼎輝科技有限公司，寧夏 青銅峽 751600）

近年來，輕、重工業(yè)及醫(yī)學領(lǐng)域的飛速發(fā)展，需要更豐富、更優(yōu)質(zhì)的金屬器件設(shè)備支持，這對各金屬冶煉行業(yè)提出了新的要求。而鋅作為一種具有低熔點、良好的熔體流動性、耐腐蝕性和低毒性特點的金屬，被廣泛用于制造各種壓鑄件、鋼管保護層、鍍鋅、各類鋅合金等[1]。鋅的氧化物還作為印染、醫(yī)藥和橡膠等行業(yè)的重要原料或添加劑，發(fā)揮著重要作用[2]。因此，發(fā)展煉鋅技術(shù)尤為重要。

煉鋅技術(shù)目前主要分為濕法煉鋅和火法煉鋅兩大類別。濕法煉鋅主要有針對硫化鋅礦、鋅精礦的較為成熟的酸法類工藝，如常規(guī)浸出法、熱酸浸出黃鉀鐵礬法、氧壓直接浸出法、熱酸浸出赤鐵礦法等，該類工藝較為成熟，但普遍存在浸出渣難處理等問題。濕法中也包括針對氧化鋅礦或堿性鋅渣的氨法（可稱堿法）電積制鋅工藝，該類工藝實際投產(chǎn)相對較少，針對各企業(yè)原料不同其運行效果也不盡相同，但能耗較低且具備很強環(huán)保潛力[3]。火法煉鋅主要有平罐煉鋅、豎罐煉鋅、鼓風爐煉鋅（ISP）、電熱還原蒸餾法煉鋅等，是一類歷史悠久的煉鋅手段，但存在氣態(tài)污染物治理難度大等問題[4]。煉鋅原料有鋅礦和二次鋅渣，鋅礦可分為硫化礦（鐵閃鋅礦（nZnS·mFeS）、閃鋅礦（ZnS））和氧化礦（菱鐵礦（ZnCO3）、異極礦（H2Zn2SiO5）），在自然鋅礦資源中，以硫化鋅礦形態(tài)存在占大多數(shù)，且由于其含鋅量較氧化鋅礦和鋅渣更高，受大部分煉鋅企業(yè)的青睞而被廣泛開采，同時，該類礦由于含硫量高，冶煉過程契合濕法冶煉中的酸法類工藝特點，故目前鋅生產(chǎn)中大量應(yīng)用的煉鋅手段為酸法、火法煉鋅，如CE Zinc（加拿大電鋅公司）采用熱酸浸出—黃鈉鐵礬工藝，中國韶關(guān)煉鋅廠采用火法密閉鼓風爐工藝，均以硫化鋅礦作為原料煉鋅。

相比之下，由于氧化鋅礦普遍品位較低、選礦存在問題且富集比不高，故目前氧化鋅礦的開采多以富礦為主，且我國如云南等地的低品位氧化鋅礦的堿性脈石含量高，雜質(zhì)組分多，采用傳統(tǒng)酸法冶煉存在有效率低、損耗大等問題[5]。鋅渣來自熱鍍鋅廠的鋅灰、鋅廢制品、煉鋅爐渣、加工鋅物品廢料、回收廢干電池鋅皮等，大部分總體呈堿性，且這些鋅渣和鋅灰往往存在氯、氟、硅、鐵等雜質(zhì)元素含量很高的情況，酸法體系難以處理。而氨法體系的浸出選擇性較好且冶煉過程呈堿性，對這兩類含鋅物料具備很大處理優(yōu)勢。目前，我國回收二次原料的產(chǎn)鋅量只占鋅總產(chǎn)量的15%，但隨著我國鋅消費量的持續(xù)增長，以及多年來被大量開采的硫化鋅礦資源日益匱乏，二次鋅原料的產(chǎn)出占比勢必需要逐步增大，同樣，未被利用的大量低品位氧化鋅礦的開采冶煉問題也急需解決[6]。綜上所述，目前鋅冶煉工藝中仍以濕法煉鋅中的酸法類冶煉居多。基于國內(nèi)大量氧化鋅礦品位普遍較低，環(huán)境要求日益嚴格的現(xiàn)狀，由中南大學唐謨堂等提出的氨法煉鋅，因其對難處理低品位氧化鋅礦和二次堿性鋅渣的適用性，以及潛在的環(huán)保優(yōu)越性而逐漸受到人們關(guān)注。

1 氨法（MACA）原理

氨法煉鋅是一種以中低品位氧化鋅礦、堿性鋅渣為原料的煉鋅技術(shù)，根據(jù)添加劑和反應(yīng)機理不 同，分為3 個體系：Zn（Ⅱ）-NH3-NH4Cl-H2O 體系（MACA 法）、ZnCl2-NH4Cl-H2O 體 系（EZINEX 工藝）、Zn（Ⅱ）-（NH4）2SO4-H2O 體系，本文主要以中南大學提出的MACA 法Zn（Ⅱ）-NH3-NH4Cl-H2O 體系為例進行闡述[7]。

1.1 氨法反應(yīng)原理

在NH4CL-NH3-H2O 體系中，其反應(yīng)原理首先是礦物或含鋅物料中的氧化鋅、碳酸鋅和硫酸鋅等與氨和氯生成鋅氨和鋅氯配合物，反應(yīng)如下：

亦或是氧化鋅、碳酸鋅等與氯反應(yīng)：

其中：m、n=1、2、3、4。雜質(zhì)元素銅、鎘、鈷、鎳、鉛、鈣、鎂等，呈現(xiàn)部分或全部溶解狀態(tài)進入溶液中，而鐵、錳等元素溶解較少，最終大部分留在渣中。LU 等研究發(fā)現(xiàn)，鋅電積過程對雜質(zhì)（鈷、鎳、鎘、銅等）非常敏感：鈷和鎳會催化陰極上氫的形成，降低電流效率，從而降低鋅的生產(chǎn)率；銅和鎘會影響鋅鍍層的純度，從而影響銷售的經(jīng)濟性[8]。因此勢必要對溶液進行凈化，以除去溶解進來的雜質(zhì)元素從而保證工藝順利有效進行。

1.2 氨法（MACA）工藝流程

以中低品位氧化鋅礦的氨法冶煉為例，氨法（MACA）工藝流程可概括為：將鋅物料通過富集選礦后，添加氨或吸附劑等通過直接或循環(huán)浸出操作得到浸出液，過濾后的濾液進入下段主工序——凈化，一般通過添加鋅粉置換凈化除雜，在此過程中涉及細節(jié)工藝優(yōu)化以回收雜質(zhì)元素。凈化后過濾得到電積母液進行電積，陰極出鋅陽極析氮。電解后廢液可通過補氨回到浸出階段循環(huán)利用，并不影響后續(xù)電鋅質(zhì)量且無污染[5]。該類工藝流程總結(jié)如圖1 所示。

圖1 氨法電鋅工藝流程Fig.1 Process flow chart of ammonia zinc smelting

在該方法下有很多較為成熟的研究成果，如王瑞祥研究得到，凈化后濾液在電流密度為400 A/m2、異極距為3 cm、骨膠和添加劑T-B 用量均為100 mg/L、添加劑T-C 用量為2 mL/L 的條件下電積，控制廢電解液的鋅離子濃度＞15 g/L，所得電鋅質(zhì)量達到國際1#電鋅標準，平均電流效率＞90%，電能消耗為2 991 kW·h/t 鋅，每電解1 t 鋅約消耗0.2 t 氨。且廢電解液循環(huán)利用不影響工藝技術(shù)經(jīng)濟指標，我國已有部分企業(yè)成功應(yīng)用該方法且運轉(zhuǎn)狀態(tài)良好[9]。

1.3 其余兩體系及其特點

Zn（Ⅱ）-（NH4）2SO4-H2O 體系，是一種有效處理利用高含氟、含氯量的復雜鋅物料的途徑，采用的原料有多膛爐電收塵煙塵等二次物料。宋丹娜等研究得出，在硫酸銨濃度為4.0 mol/L，溶液pH 值為5.5，浸出溫度為90 ℃的條件下浸出4 h，鋅渣最終浸出率可達到85.16%，其浸出機理如圖2 所示，NH4+離子逐漸接觸鋅物料，在表面形成一層Zn（NH3）n2+的擴散層，隨反應(yīng)進行，Zn（NH3）n2+開始逐漸向溶液中擴散[10]。該工藝存在電積過程中析出的硫酸銨晶體在陽極周圍結(jié)殼的問題，故需要降低電積液中NH4+的濃度，同時因工藝中銨根離子釋放與硫酸根離子反應(yīng)，導致電積廢液中（NH4）2SO4濃度的增大，故實際工業(yè)化還需詳細考慮硫酸銨的開路問題[10-11]。

圖2 Zn（Ⅱ）-（NH4）2SO4-H2O 體系浸出機理[10-11]Fig.2 The mechanism of Zinc leaching in Zn(Ⅱ)-(NH4)2SO4-H2O system[10-11]

ZnCl2-NH4Cl-H2O 體系在1993 年的意大利EZINEX 公司已經(jīng)開展中試生產(chǎn)，相對于硫酸銨體系要早一些被提出。戴祖源等利用石墨做陽極、鈦板做陰極進行了該體系的電積實驗，實驗裝置如圖3 所示。研究發(fā)現(xiàn)電積液鋅離子濃度低于50 g/L 時，會出現(xiàn)陰極析氫，高于50 g/L 時則基本觀察不到析氫現(xiàn)象。且ZnCl2體系存在釋放氯氣的問題，需要加以設(shè)計規(guī)避陽極釋放氯氣問題，否則存在陽極腐蝕、氯氣泄漏甚至導致人員中毒的風險[12]。

圖3 ZnCl2-NH4Cl-H2O 體系電積裝置[12]Fig.3 Electrowinning equipment of ZnCl2-NH4Cl-H2O system[12]

鄧良勛等初步研究絡(luò)合物電解制鋅的工藝流程，提出以氯化銨溶液作為絡(luò)合劑反應(yīng)電積鋅的體系，得到了相對于傳統(tǒng)濕法工藝，此法原料適應(yīng)性強、工藝簡單、電流效率更高的結(jié)論[13]。

2 氨法電鋅技術(shù)進展

近20 年來，氨法處理低品位氧化鋅礦或二次鋅資源的研究取得了豐碩成果，氨法制鋅的各個工段發(fā)展歷程及現(xiàn)狀如下。

2.1 預處理階段

氨法處理低品位氧化鋅礦或二次含鋅物料的工藝中，預處理主要包括了選礦、浸出2 個部分。在對鋅礦預處理中的浸出選礦階段，楊聲海等用NH4Cl 溶液浸出氧化鋅礦石，研究發(fā)現(xiàn)攪拌速度與礦石粒徑均會對鋅的浸出率產(chǎn)生影響，鋅浸出率隨平均粒徑、攪拌速度的變化情況分別如圖4（a）、圖4（b）所示。最終得到，在氧化鋅礦石平均粒度為0.075 mm 時，設(shè)定攪拌速度為300 r/min，在NH4Cl 濃度為5 mol/L，反應(yīng)溫度為90 ℃的較優(yōu)條件下浸出4 h，鋅的浸出率可達到89%左右，以硅酸鋅、鐵酸鋅形式存在的鋅難以被浸出[14]。

圖4 鋅浸出率隨平均粒徑、攪拌速度的變化關(guān)系[14]Fig.4 The changing curve of leaching rate of zinc[14]

王玉芳等對低品位氧化鋅礦“氨性攪拌浸出—浸出渣選礦”工藝流程進行了研究，結(jié)果表明，在氨性攪拌浸出條件下，鋅浸出率可達到67%以上，主要產(chǎn)出ZnS粗精礦，鉛在渣中富集并產(chǎn)出了PbS、PbO 粗精礦[15]。

唐謨堂等提出采用循環(huán)浸出方法富集鋅從而提高浸出液中鋅濃度的工藝技術(shù)方案，在循環(huán)浸出液固比4∶1、常溫、攪拌速度300 r/min、浸出時間3 h 的較優(yōu)條件下，以鋅含量小于10%的低品位氧化鋅礦富集浸出，最終浸出液中鋅的平均濃度達到33.93 g/L，鋅的平均浸出率69.08%，而雜質(zhì)元素進入浸出液的量很少，可滿足氨法后續(xù)電積條件[16]。

在循環(huán)浸出方法的基礎(chǔ)上，夏志美等以蘭坪低品位氧化鋅礦及其浮選精礦為原料，在MACA 體系中進行150 kg/次或以上規(guī)模的循環(huán)浸出制取電解鋅的擴大試驗，證實了該方法大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的可行性，結(jié)果表明，常溫全流程閉路循環(huán)下，MACA 法制備的電解鋅純度為99.98%，達到2#鋅錠品級，電流效率可達97.02%[17]。

YANG 等發(fā)現(xiàn)微波加熱焙燒對后續(xù)的鋅浸出有促進作用，加入質(zhì)量比為25%的Na2O2和輔助浸出劑氯化鈉，在總氨濃度7.5mol/L、氨與氯化銨摩爾比為1 的溶液下浸出1 h，可以達到82.06%的鋅浸出率。研究證明微波加熱相變結(jié)合浸出對于硫化鋅和氧化鋅礦均有效[18]。徐瑾等利用脫泥—浮選預富集脫鈣的方法處理了低品位、脈石含量高的氧化鋅礦，獲得了氧化鋅粗精礦品位，進一步提高了后續(xù)浸出礦的品位[19]。

綜上，對于浸出階段的浸出方式、對應(yīng)原料、浸出條件、浸出率及其工藝特點的研究總結(jié)如表1 所列。

表1 浸出工藝及浸出率概覽表[14-19]Table 1 List of leaching processes and leaching rates[14-19]

2.2 電積、添加劑優(yōu)化

中南大學張保平等針對低品位氧化鋅礦，提出了用氯化銨—氨水體系浸出鋅礦制電鋅的工藝，用正交試驗確定最佳工藝參數(shù)為：溫度為50 ℃，電流密度為400 A/m2。在保證電流效率大于90%的前提下，電解母液中鋅濃度可降到10 g/L 以下，電能消耗2 460 kW·h/t 鋅，氨耗0.254 t/t 鋅，并進一步研究了溫度、電流密度及鋅質(zhì)量濃度對槽電壓和電流效率的影響，發(fā)現(xiàn)在該體系下電積鋅，平均槽電壓為2.94 V，電流效率可達96.35%，每生產(chǎn)1 t鋅耗電2 502 kW·h，且鋅沒有復溶現(xiàn)象[20]。

在除雜的問題上，鈷和鎳等雜質(zhì)會導致陰極析氫，降低電流效率和鋅的生產(chǎn)率；銅和鎘等雜質(zhì)會影響鋅鍍層的純度[8]。目前，采用鋅粉置換法去除鎘、鉆、鎳、鉛等雜質(zhì)，反應(yīng)式如下：

用BaCl2和CaCl2去除CO33-和SO42-，引入Ca2+、Ba2+和CO32-、SO42-反應(yīng)生成碳酸鈣、硫酸鈣、碳酸鋇、硫酸鋇沉淀，反應(yīng)方程式不再贅述。最終浸出液內(nèi)往往含有少量As 和Sb，它們分別以AsCl52-和SbCli3-i形式存在，一般投加氧化劑去除，凈化剔除砷銻反應(yīng)如下：

LU 等研究得到，在電積母液中，雜質(zhì)晶體（銅、鎘、鎳和鈷）在陽極生成的鋅顆粒上形成了具有松散結(jié)構(gòu)的多孔殼或基底，從而出現(xiàn)了鈷的膠結(jié)外殼，為雜質(zhì)離子的還原提供了場所，如圖5 所示。然而，鋅顆粒和這種松散雜質(zhì)外殼可作為陽極和陰極形成電化學電池，在電解過程中導致鋅的溶解[8]。張偉等總結(jié)了有機物對鋅電積過程產(chǎn)生的影響，有機物積累過量后常導致電積鋅板疏松難剝、發(fā)黑、發(fā)脆或電流效率降低，為消除或降低有機物積累的不良影響，電積階段應(yīng)選用難分解、雜質(zhì)少的添加劑[21]。

圖5 電積反應(yīng)前后鋅顆粒的SEM 像[8]Fig.5 SEM patterns of zinc particle[8]

在電積過程中補充骨膠、胺類衍生物、酒石酸銻鉀等添加劑可提高鋅板純度、使析出鋅板致密平整、易于剝離。近二十年，添加劑的作用機制及機理研究已經(jīng)逐漸豐富，但由于原料使用及工藝設(shè)計的多樣性，各家企業(yè)對于添加劑的實際使用需求不同，使用方法難以一概而論。夏志美等研究骨膠濃度對平均槽電壓、直流電耗、電流效率的影響，圖6 顯示了該3 類電流指標隨骨膠濃度變化的變化情況[22]。

圖6 添加骨膠質(zhì)量濃度對平均槽電壓、直流電耗、電流效率的影響[22]Fig.6 The effect of bone glue mass concentration changing on average cell voltage,DC power consumption and current efficiency,respectively[22]

最終得到骨膠最適宜加入量為25 mg/L，此時電流效率為91.90%，槽電壓為2.96 V，直流電耗為2 641 kW·h/t 鋅，電積所得鋅質(zhì)量較好。然而，為得到完全符合工業(yè)要求的鋅板，仍需進一步研究加入其他添加劑與骨膠復配的方式[22]。

馬春等研究在ZnCl2體系中的各類電積添加劑影響，概述了包括骨膠在內(nèi)的18 種添加劑的效果。結(jié)果表明投加0.12 g/L 的骨膠或明膠對析出鋅板致密產(chǎn)生了積極影響，其余添加劑的影響均很小或會產(chǎn)生副作用[23]。屈偉光介紹了骨膠、SrCO3、K（SbO）C4H4O6這3 類添加劑在濕法煉鋅中起到的作用及其投加量的問題，骨膠一般可起到使鋅層析出平整光滑致密的作用且能提高電流效率；加入SrCO3可以減少鋅的含鉛量；加入十二烷基苯磺酸鈉一般起到使鋅板易于剝離的作用，對氨法中的添加劑使用有借鑒意義[24]。張嘉的研究給出了在氯化銨-氨水為浸出劑的氨法電鋅體系中使鋅板致密平整的詳細電積優(yōu)化條件，并探討了膠類添加劑、陽離子表面活性類添加劑、醇類添加劑以及鋅離子濃度對電積的影響[25]。

類似的，王瑞祥等以自制的胺類衍生物為氨性體系電積鋅的添加劑，研究結(jié)果表明，在添加劑用量2 mL/L、Zn2+濃度40 g/L、氯化銨濃度5 mol/L、氨水濃度2.5 mol/L、電流密度400 A/m2、異極距3 cm、溫度40℃的條件下，電流效率達到90.43%且電積效果良好[26]。熊家春等研究自制的胺類氯鹽作為NH3-NH4Cl-H2O 體系下電積鋅的添加劑，使用大分子胺類氯鹽或多分子胺類氯鹽作為添加劑，電積的電流效率分別達到93.25%和91.67%，陰極析出的產(chǎn)品表面較為平整、致密[27]。XU 等討論硫脲、十六烷基三甲基溴化銨等5 種添加劑對長時間鋅電積過程中電流效率、能量消耗和電積表面形貌的影響[28]。綜上，目前在氨法電鋅的電積過程中常用的添加劑有骨膠、明膠、胺類衍生物、酒石酸銻鉀、SrCO3、十二烷基苯磺酸鈉以及如骨膠+草酸等各類復配方案，從使用目的與實際效果兩方面對照見表2 所列。

表2 各類添加劑使用情況對比[22-28]Table 2 Comparison of the use situation of various additives[22-28]

2.3 污染物控制相關(guān)

煙氣方面，唐謨堂等研究在NH4Cl-NH3-H2O 體系中的電積過程，得到了陰極析出電鋅，陽極主要為析氮反應(yīng)的結(jié)果，總陽極反應(yīng)式如下[29]：

整個體系可總結(jié)為如下總反應(yīng)式：

容易看出陽極析氮反應(yīng)導致了大量的氮氣外排，盡管氮氣作為非污染氣體，理論上可直接外排至環(huán)境中，但當該部分氮氣進入煙氣處理系統(tǒng)后，容易在高溫的環(huán)境中向NO 轉(zhuǎn)化進而還會產(chǎn)生NO2，從而轉(zhuǎn)化出大量二次污染物NOx，根據(jù)我國《再生銅、鋁、鉛、鋅工業(yè)污染物排放標準（GB 31574—2015）》中的規(guī)定，所有再生有色金屬企業(yè)NOx排放不大于200 mg/m3。因此，縱觀整個反應(yīng)過程，在實際工業(yè)生產(chǎn)中，需要特別注意外排煙氣中的大量含氮氣體，避免外排氮氣的二次轉(zhuǎn)化。故預防熱力型NOx污染，或?qū)煔膺M行合理脫硝處理應(yīng)當作為整個工藝能否滿足環(huán)保要求從而順利運行的關(guān)鍵部分考慮。

蔣榮生等研究利用SNCR 脫硝技術(shù)，系統(tǒng)含氧量在10%～11%的條件下，再通過控制霧化氨噴射、脫硝區(qū)溫度、煙氣洗滌從而控制氨逃逸，使鉛鋅冶煉廠煙化爐煙氣在脫硝后NOx排放濃度可穩(wěn)定達到當?shù)丨h(huán)保政策特別排放限值要求，基于氨法電鋅工藝中，外排煙氣可能含有大量NOx的工藝特點考慮，該研究對氨法煉鋅工業(yè)實踐中煙氣脫硝控制有借鑒意義[30]。煙氣上從清潔生產(chǎn)的角度考慮，劉永等提出NaOH-C-PbS-ZnO 體系下的鉛鋅混合精礦低溫堿性還原固硫熔煉在優(yōu)化試驗條件下，產(chǎn)出粗鉛品位98.31%，鉛直收率96.38%，固硫率97.65%，過程可無二氧化硫氣體產(chǎn)生[31]。綜上，在煙氣問題中，相對于酸法、火法煉鋅的SO2、氮氧化物及顆粒物排放量，氨法煉鋅工藝可以通過合理處置使最終外排煙氣含氮氧化物量顯著降低，且無SO2污染問題。

從水污染角度，全國范圍內(nèi)的鋅礦中往往都大量含有鉈元素，且鉈毒性很高，普通成人攝入致死量僅為50～80 mg，故此，需要各企業(yè)在進行鋅冶煉活動時嚴格注意含鉈廢水的排放。如云南、貴州的含鉈鋅礦的鉈品位高，云南金頂鉛鋅礦鉈含量達1.1×10-4，已知儲鉈量達到了8 166 t，因礦床鉈含量之大以及其毒性強烈，含鉈廢水的處理不容忽視[32]。由于鉈廢水處理不當，在我國湘江、廣州等多地出現(xiàn)過鉈污染環(huán)境公害事件，鉈元素通過在土壤、水環(huán)境和生物體內(nèi)的遷移轉(zhuǎn)化作用和富集放大作用，對魚類乃至大部分的水生動植物造成嚴重傷害，直接威脅整個流域生態(tài)健康及人類生命安全，不可否認，鋅冶煉后對于含鉈廢水的處理必然是應(yīng)當關(guān)切的重中之重[33]。

目前，工業(yè)上常常使用石灰沉降法去除廢水中的鉈，但效果不盡如人意。含鉈廢水處理還有氧化法、吸附法等，含鉈廢水處理常見工藝見表3，但我國工業(yè)化中應(yīng)用沉淀法居多，而單獨依靠一級沉淀往往無法達到良好的除鉈效果，需要二級沉淀或是氧化、吸附輔助多級處理，才能達到國家或地方特排限值的要求[34]。

表3 含鉈廢水處理常見工藝介紹[33-34]Table 3 Introduction of common processes for thallium-containing wastewater treatment[33-34]

除含鉈廢水污染外，氨法煉鋅工藝因其無額外引酸且電解廢液可循環(huán)利用的工藝特點，相對酸法火法等煉鋅工藝可大大降低污水處理負荷，且基本無其他特種廢水污染問題，是一種較為清潔的生產(chǎn)方式。對于廢水中的重金屬，柴立元等研究提到中南大學提出的生物制劑法能對其進行深度處理，可以同時去除銅、鉛、鎘、砷、汞等重金屬離子及鈣離子，并已經(jīng)在多家企業(yè)高效運行，處理后出水穩(wěn)定達到國家《鉛鋅工業(yè)污染物排放標準》要求，可直接回用于生產(chǎn)中[35]。

從固體廢物處理與處置的角度，KAN 等收集分析我國2015—2020 年的鉛鋅尾礦中的重金屬污染，結(jié)果顯示土壤中包括銅、鎘、鈷、鎳、鉛等有價金屬在內(nèi)的8 種重金屬均超過土壤背景值，已經(jīng)在我國南部和東部地區(qū)造成了較為嚴重的土壤重金屬污染[36]。鋅冶煉廢渣的回收利用可分為3 種類別：一是材料回收，即經(jīng)處理作為水泥、磚塊等建筑材料或微晶玻璃合成材料回用，該法可處理的廢渣量較大，經(jīng)濟效益較好，但存在金屬資源利用不充分、做建筑材料時有毒物質(zhì)的釋放等問題；二是浸出回收，通過酸浸、堿浸或微生物浸出使廢渣中有價元素或有害物質(zhì)進入溶液，再通過凈化沉積等方法達到固廢資源化目的，該法在條件控制良好的情況下對目標金屬回收效果好，投資也較低，但在高硅、強堿情況下存在目標金屬浸出率低及固液分離困難的問題；三是火法回收，其原理是通過添加還原劑在高溫下使目標金屬以氣態(tài)形式被分離出來，進而達到回收目的，火法回收可實現(xiàn)渣的無害化，但存在處理成本高等問題[37]。

除此以外，還有一些集鋅渣處理、金屬元素回用、水污染治理于一體的高效環(huán)保性研究，如LI 等利用煉鋅產(chǎn)出的回轉(zhuǎn)窯渣，設(shè)計回收了其中豐富的鐵元素制備出納米Fe2O3顆粒，并以回轉(zhuǎn)窯渣自身的金屬雜質(zhì)元素作為摻雜元素來源，最終制得具有更好光催化活性的M-Fe3O4@Fe2O3（M=Al、Zn、Cu）水凈化材料[38]。隨后進一步研究并對比了未經(jīng)摻雜和經(jīng)窯渣本身含有的元素摻雜的M-Fe3O4@Fe2O3（M=Al、Zn、Cu）的催化性能，結(jié)果表明摻雜材料的催化性能優(yōu)于未摻雜材料，在可見光下催化甲基橙溶液時降解率可達82.40%，遠高于未摻雜材料的37.69%[39]。這些研究展示了一種“以廢治廢”的新思路，充分利用冶煉廢渣制備出高效處理廢水的催化材料，不僅大幅度降低了固廢量和有毒有害重金屬污染程度，還產(chǎn)生了良好的環(huán)境治理效益，這一思路可作為固廢處理乃至環(huán)境污染物治理的未來方向考慮。王成彥等研究中提到的鉛鋅聯(lián)合生產(chǎn)以消除鋅冶煉污染的方式，也是一種值得思考的方向，把煉鋅產(chǎn)出的含鉛廢渣轉(zhuǎn)入鉛冶煉系統(tǒng)處理；鉛冶煉系統(tǒng)產(chǎn)出的氧化鋅灰送鋅冶煉系統(tǒng)處理，從而達到高效回收有價金屬目的，并大幅降低了固廢量以及其對環(huán)境的危害性[40]。

從環(huán)境影響評價的角度，如何評價企業(yè)的清潔生產(chǎn)等級也是環(huán)境領(lǐng)域關(guān)注的重要環(huán)節(jié)。李歡等從博弈論和模糊綜合評判的角度進行研究，最終建立了該角度下的鋅冶煉企業(yè)清潔生產(chǎn)等級評價模型，代入該模型可對企業(yè)清潔生產(chǎn)能力現(xiàn)狀有良好的評價效能，并可對未來發(fā)展起到較為精準的方向指導價值[41]。

3 結(jié)束語

鋅資源作為廣泛應(yīng)用于電鍍、壓鑄件、醫(yī)藥學等各領(lǐng)域的重要資源，其冶煉工藝勢必需要更高效、更環(huán)保，方可滿足我國全方位迅猛發(fā)展的需求。目前，二次鋅資源成為鋅冶煉的重要原料來源，而氨法電鋅工藝具備高效處理低品位氧化鋅礦及鋅渣的能力，相對于酸法、火法冶煉等傳統(tǒng)制鋅手段，具有自身的獨特優(yōu)勢。未來，研究應(yīng)著眼于工業(yè)實踐中的規(guī)模化問題，關(guān)注電積過程的影響機理，慎重選用各類添加劑，并且在氨法煉鋅體系下，加強關(guān)于二次大氣污染物轉(zhuǎn)化控制、煙氣脫硝處理、有毒有害特種廢水控制、有價金屬銅、鈷、鎳等的高效回收處理辦法等方面的研究，那么未來氨法煉鋅工藝在鋅冶煉領(lǐng)域?qū)⒇暙I更強大的能量，展現(xiàn)更持久的生命力。