本發(fā)明屬于鋼絲繩產(chǎn)業(yè)廢渣綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋼絲繩產(chǎn)業(yè)含高鐵高磷廢渣中鉛鋅資源化利用的方法。

背景技術(shù)：

鋼絲繩產(chǎn)業(yè)通常是某些省、市的支柱性產(chǎn)業(yè)，其占GDP的相當(dāng)份額，同時眾多的鋼絲繩企業(yè)也為解決當(dāng)?shù)貏趧恿μ峁┝舜罅康木蜆I(yè)崗位，但是隨著該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和國家逐步對環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，該產(chǎn)業(yè)多年來積累下來的廢渣已經(jīng)成為該產(chǎn)業(yè)繼續(xù)發(fā)展的攔路虎；如果庫存廢渣不能得到妥當(dāng)?shù)奶幚?，勢必會對?dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，同時也關(guān)系到該行業(yè)生存的命運(yùn)。

鋼絲繩在生產(chǎn)過程中為了獲得適當(dāng)組織以便容易拉拔及獲得高質(zhì)量的鋼絲繩，需要對奧氏體鐵進(jìn)行鉛浴熱處理使其轉(zhuǎn)化成細(xì)珠光體；在生產(chǎn)完成后，需要對鋼絲繩通過模具進(jìn)行拉拔已獲得目標(biāo)直徑的產(chǎn)品，在拉拔之前需要用酸液（一般使用鹽酸）對鋼絲繩表面的氧化層進(jìn)行剝離，此工藝稱為剝殼；另外還需要對鋼絲繩的表面進(jìn)行防腐處理，一般采用將鋼絲繩浸入磷酸鹽（一般為磷酸鉛鋅溶液）中使其表面獲得一層不溶于水的磷酸鹽薄膜，此工藝稱為磷化；但是在以上生產(chǎn)工藝中會產(chǎn)生含鐵、鉛、鋅、磷的廢酸和高鐵高磷鉛鋅的廢渣無法循環(huán)利用，只能儲存和堆放。通過查閱文獻(xiàn)資料，目前還未找到關(guān)于上述廢酸和廢渣中鉛鋅資源化利用的相關(guān)工藝方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種工藝簡單、操作方便，既能保護(hù)環(huán)境又能獲得經(jīng)濟(jì)效益的無害化、資源化、效益化的鋼絲繩產(chǎn)業(yè)含高鐵高磷廢渣中鉛鋅資源化利用的方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種鋼絲繩產(chǎn)業(yè)含高鐵高磷廢渣中鉛鋅資源化利用的方法，該方法包括以下步驟：

A、利用生產(chǎn)鋼絲繩過程中產(chǎn)生的廢酸對高鐵高磷廢渣進(jìn)行攪拌造液，造液時液固比為1:3-1:5，攪拌速率為40-50轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌2-3小時直至高鐵高磷廢渣完全溶解；

B、向所造溶液中加入鐵粉進(jìn)行三價鐵還原反應(yīng)，加入鐵粉的量為能使所造溶液中的三價鐵完全轉(zhuǎn)化為二價鐵理論計算所需鐵粉質(zhì)量的98%，加入時進(jìn)行攪拌，攪拌速率為30-40轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌1.5-2小時直至加入的鐵粉被反應(yīng)完全；

C、緩慢加入液堿調(diào)節(jié)溶液的pH至1-1.5，加入液堿的過程中不間斷攪拌，攪拌速率保持在35-45轉(zhuǎn)/分鐘，當(dāng)pH調(diào)至1-1.5后繼續(xù)攪拌1-2小時，并檢測溶液中殘余磷的含量，溶液中檢測不出磷后固液分離；

D、將固液分離后的溶液打入反應(yīng)釜中，檢測溶液中鉛鋅的含量，計算將溶液中的鉛鋅全部沉淀為硫化物所需硫化鈉的理論質(zhì)量并過量20%，將計算所需的硫化鈉固體造液后加入到反應(yīng)釜中并不間斷攪拌，攪拌速率為40-50轉(zhuǎn)/分鐘，待硫化鈉溶液加完后，保持溶液的最終pH不大于3并繼續(xù)攪拌2-3小時后固液分離即可得到鉛鋅混合精礦。

進(jìn)一步地，所述步驟B中加入鐵粉時分2-3次加入，每次間隔30分鐘。

進(jìn)一步地，所述步驟B中三價鐵還原反應(yīng)過程中隨時在線監(jiān)測溶液中三價鐵的含量，當(dāng)溶液中三價鐵的含量小于10g/L即表示反應(yīng)完全。

進(jìn)一步地，所述步驟C中液堿為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30%的氫氧化鈉溶液。

進(jìn)一步地，所述步驟D中硫化鈉造液體積為100-150L。

進(jìn)一步地，所述步驟D中加入硫化鈉溶液時控制流速為3-5L/min。

本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

1、本發(fā)明采用鋼絲繩產(chǎn)業(yè)所產(chǎn)生的廢酸對該鋼絲繩產(chǎn)業(yè)所產(chǎn)生的廢渣進(jìn)行完全溶解造液，并向所造溶液中加入鐵粉進(jìn)行三價鐵還原反應(yīng)，然后將溶液的pH值提高，pH值提高的前提條件是不能讓溶液中的鐵以氫氧化物形式沉淀，使造液后溶液中的磷在較低的pH條件下以磷酸鐵的形式進(jìn)行沉淀除磷，待溶液中檢測不出磷后固液分離，然后將硫化鈉造液后加入到上述固液分離后的溶液中，溶液中的鉛鋅全部沉淀，回收鉛鋅，產(chǎn)出質(zhì)量較好的鉛鋅混合精礦，本發(fā)明的方法應(yīng)用到企業(yè)實際生產(chǎn)中，克服了鋼絲繩產(chǎn)業(yè)中廢酸和廢渣處理的技術(shù)難題，既解決了鋼絲繩產(chǎn)業(yè)廢酸脹庫和污染環(huán)境的問題，并產(chǎn)出了可觀的實際經(jīng)濟(jì)效益。

2、本發(fā)明在進(jìn)行三價鐵還原反應(yīng)時加入鐵粉的量為能使所造溶液中的三價鐵完全轉(zhuǎn)化為二價鐵理論計算所需鐵粉質(zhì)量的98%，一方面將溶液中的大量三價鐵幾乎全部轉(zhuǎn)化為二價鐵可以提高溶液中鐵離子沉淀的pH值，另一方面當(dāng)還原反應(yīng)完全后，溶液中殘留有少部分的三價鐵，此時再調(diào)節(jié)溶液的pH除磷效果最好。具體有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：

a 因為加入的金屬鐵粉只有理論計算質(zhì)量的98%，不會發(fā)生金屬鐵與酸產(chǎn)生氫氣的反應(yīng)，保證了生產(chǎn)安全。

b 由于實際加入的金屬鐵粉的質(zhì)量低于理論計算量，保證溶液中三價鐵沒有被完全還原為二價鐵，溶液中殘余的三價鐵在除磷的過程中與磷酸根結(jié)合產(chǎn)生沉淀，進(jìn)而提高了下一步除磷過程的反應(yīng)效率。

c 溶液中鐵離子已全部轉(zhuǎn)化為二價鐵，提高了鐵的氫氧化物沉淀的pH（此時溶液中二價鐵開始沉淀的pH大于5），為下一步沉淀回收溶液中的鉛鋅留出了生產(chǎn)所需的pH空間。

3、本發(fā)明將硫化鈉造液后加入相比于直接加入固體硫化鈉的優(yōu)點(diǎn)在于溶液的pH值不會快速上升，加入的硫化鈉溶液和除磷固液分離后含鉛鋅的溶液在攪拌下可快速混合均勻不會出現(xiàn)局部過堿現(xiàn)象以使鉛鋅在最短時間內(nèi)以硫化物的形式進(jìn)行沉淀，沉淀不會出現(xiàn)包裹夾雜的物理現(xiàn)象。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

一種鋼絲繩產(chǎn)業(yè)含高鐵高磷廢渣中鉛鋅資源化利用的方法包括以下步驟：

A、利用生產(chǎn)鋼絲繩過程中產(chǎn)生的廢酸對高鐵高磷廢渣進(jìn)行攪拌造液，造液時液固比為1:3-1:5，攪拌速率為40-50轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌2-3小時直至高鐵高磷廢渣完全溶解。

B、向所造溶液中加入鐵粉進(jìn)行三價鐵還原反應(yīng)，加入鐵粉的量為能使所造溶液中的三價鐵完全轉(zhuǎn)化為二價鐵理論計算所需鐵粉質(zhì)量的98%，加入鐵粉時分2-3次加入，每次間隔30分鐘，加入時進(jìn)行攪拌，攪拌速率為30-40轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌1.5-2小時直至加入的鐵粉被反應(yīng)完全，三價鐵還原反應(yīng)過程中隨時在線監(jiān)測溶液中三價鐵的含量，當(dāng)溶液中三價鐵的含量小于10g/L即表示反應(yīng)完全。

C、緩慢加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH至1-1.5，加入液堿的過程中不間斷攪拌，攪拌速率保持在35-45轉(zhuǎn)/分鐘，當(dāng)pH調(diào)至1-1.5后繼續(xù)攪拌1-2小時，并檢測溶液中殘余磷的含量，溶液中檢測不出磷后固液分離。

D、將固液分離后的溶液打入反應(yīng)釜中，檢測溶液中鉛鋅的含量，計算將溶液中的鉛鋅全部沉淀為硫化物所需硫化鈉的理論質(zhì)量并過量20%，將計算所需的硫化鈉固體造液，硫化鈉造液體積為100-150L，造液后加入到反應(yīng)釜中并不間斷攪拌，加入硫化鈉溶液時控制流速為3-5L/min，攪拌速率為40-50轉(zhuǎn)/分鐘，待硫化鈉溶液加完后，保持溶液的最終pH不大于3并繼續(xù)攪拌2-3小時后固液分離即可得到鉛鋅混合精礦。該步驟中保持溶液的最終pH不大于3是因為在pH大于3的酸溶液中，二價鐵會很快被空氣氧化為三價鐵，這樣就會導(dǎo)致在回收鉛鋅的過程中大量的鐵會沉淀，影響鉛鋅混合精礦的品質(zhì)，也不利于后續(xù)含鐵溶液的無害化處理。

將本發(fā)明的鋼絲繩產(chǎn)業(yè)含高鐵高磷廢渣中鉛鋅資源化利用的方法應(yīng)用于某企業(yè)，通過對廢渣中鐵、磷、鉛和鋅的檢測分析，結(jié)果如表1所示：

表1 廢渣中各組分含量

廢渣造液后，通過對溶液中鐵、磷、鉛和鋅的檢測分析，結(jié)果如表2所示：

表2 造液后溶液中各組分含量

最后通過對生產(chǎn)出的鉛鋅混合精礦中鉛、鋅、鐵和磷的檢測分析，結(jié)果如表3所示：

表3 鉛鋅混合精礦中各組分含量

通過多次跟蹤生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，鉛鋅的回收率幾乎都在99%以上，年處理廢渣3000噸左右 ，可實現(xiàn)年利潤1500萬以上，所生產(chǎn)的鉛鋅混合精礦可銷往鉛鋅冶煉廠。

將本發(fā)明的方法步驟B中“加入鐵粉的量為能使所造溶液中的三價鐵完全轉(zhuǎn)化為二價鐵理論計算所需鐵粉質(zhì)量的98%”改變成“加入鐵粉的量為能使所造溶液中的三價鐵完全轉(zhuǎn)化為二價鐵理論計算所需鐵粉質(zhì)量的100%”在其他步驟均相同的情況下進(jìn)行對比試驗。對比試驗結(jié)果如表4所示。

表4 鐵粉加入量對溶液中殘留P的量的影響

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施例。應(yīng)當(dāng)指出對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在本發(fā)明所提供的技術(shù)啟示下，作為本領(lǐng)域的公知常識，還可以做出其它等同變型和改進(jìn)，也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。