前言 我國每年有大量的重金屬廢水產(chǎn)生，而中和沉淀法是處理此類廢水的重要方法之一[1]。但是，該方法在處理廢水后會(huì)產(chǎn)生大量的重金屬廢渣。此類重金屬廢渣又稱中和渣，具有產(chǎn)量大、含水率高、成分復(fù)雜等特點(diǎn)，處理處置比較困難。同時(shí)，隨著天然資源的不斷開發(fā)和利用，重金屬天然礦資源日趨枯竭，人們越來越重視從固體廢棄物中回收重金屬資源[2]。硫化浮選技術(shù)是近年來研究的新方法之一[3-6]。從世界范圍來看，目前絕大部分鋅、鉛等金屬是從硫化礦中提取出來的，如果將廢渣中的重金屬轉(zhuǎn)化為可浮性好的金屬硫化物，便可以運(yùn)用成熟的浮選工藝對其進(jìn)行回收，是一種重金屬廢渣資源化的新方法。硫化浮選工藝不僅轉(zhuǎn)化率高、成本較低，處理后的廢渣化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定;同時(shí)，采用該技術(shù)回收的金屬硫化礦可以直接進(jìn)入現(xiàn)有的冶煉系統(tǒng)，因此對現(xiàn)有的冶煉系統(tǒng)的技術(shù)改造成本相對較低。 目前，采用硫化鈉等溶液進(jìn)行硫化的方式應(yīng)用較廣[7,8]，但是硫化鈉在使用過程中容易產(chǎn)生硫化氫等有毒氣體，容易產(chǎn)生二次污染;同時(shí)，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，人工轉(zhuǎn)化而成的重金屬硫化物在表面性質(zhì)、晶體結(jié)構(gòu)、粒度大小等方面與天然硫化礦存在一定差異，會(huì)對后續(xù)的浮選產(chǎn)生不利影響[9]。因此如何提高人造硫化的可浮性是現(xiàn)有硫化技術(shù)的難點(diǎn)之一。根據(jù)地質(zhì)學(xué)和礦物學(xué)理論，結(jié)晶性好的天然硫化礦是在水熱條件下形成的[10]。因此，采用水熱硫化技術(shù)不僅能保證較高的硫化率，同時(shí)可以對形成的人造硫化物晶體進(jìn)行調(diào)控[11-13]，容易得到結(jié)晶性與天然礦物相似、易于浮選的重金屬硫化物，從而實(shí)現(xiàn)重金屬的高效回收。 然而，目前水熱硫化技術(shù)一般運(yùn)用于特種功能性材料的制備，將此類技術(shù)運(yùn)用于重金屬廢渣的資源化處理的報(bào)道較少。本文以前期的文獻(xiàn)調(diào)研和探索試驗(yàn)研究為基礎(chǔ)，對含鋅等重金屬廢渣水熱硫化工藝的過程特征及反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行探討。本文作者首先通過熱力學(xué)計(jì)算，繪制出水熱條件下S-H2O的Eh-pH圖，開展水熱體系下硫元素賦存狀態(tài)的研究;隨后，本研究結(jié)合X射線衍射圖譜，對水熱硫化的反應(yīng)過程進(jìn)行探討;最后，本文還對水熱條件下硫化鋅晶體的晶體結(jié)構(gòu)和生成規(guī)律進(jìn)行探討。通過開展上述三個(gè)方面的基礎(chǔ)研究，為重金屬廢渣水熱硫化回收金屬工藝提供研究基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。 1 實(shí)驗(yàn) 1.1 實(shí)驗(yàn)材料 實(shí)驗(yàn)所用重金屬廢渣主要來源于我國株洲冶煉廠