1 铁矾渣的产生及危害
在炼锌过程中，硫化锌精矿被氧化焙烧，其中的杂质铁会与生成的氧化锌反应生成结构稳定的铁酸锌目前，明矾渣的综合回收利用主要集中在有价金属的回收上，也有一些做功能材料、建筑材料、固化处置等方面的研究。，导致锌的浸出率低，浸出渣量大，伴生贵金属难以回收。在常规浸出方法中，铁酸锌不溶于稀酸。为了溶解铁酸锌，减少浸出渣量，回收渣中的铅、银等有价金属，提高锌的浸出率，开发了高温高酸浸出工艺[6-7]。但这一工艺使浸出液中铁的含量增加到30 g /L，严重影响了锌的冶炼火法处理技术具有原料适应性强、工艺简单、可操作性强、金属综合回收率高等优点，是国内外冶炼废渣的主要处理方法[13-14]。但是火法冶金过程能耗大，操作环境差，会产生大量有害粉尘和气体。如何避免这些问题也是现在研究的热点。影响火法回收的主要因素是温度和焙烧环境。据此，火法冶金工艺按处理温度可分为低温焙烧、中低温焙烧和高温焙烧。按处理条件可分为还原焙烧、氯化焙烧、微波焙烧、磁化焙烧和苏打焙烧[15-17]。高温铁还原和有价金属烟化常用烟火剂，即在1 150 ~ 1 350℃的高温下，在大量还原剂和熔剂的存在下，在烟化炉中分别发生硫酸盐分解和氧化物还原挥发，使矾渣中的Pb、Zn、In等易挥发元素挥发到烟尘中[18-19]。在挥发过程中，几乎所有的硫都以SO2的形式进入烟气，铁被还原成单质，以及难挥发的Cu、Ag、Ni、Co等。进入还原铁和炉渣。由于矾渣中S含量高，烟化烟气中SO2浓度高，脱除压力大，处理过程需要消耗大量的燃料和还原剂，导致能耗高，成本高。另一方面，因为铜、银、镍、钴等元素难以挥发的铁进入还原铁，不仅损失了大量有价金属，而且回收的铁不能作为理想的炼铁原料。由于上述问题，高温烟化法处理矾渣技术没有得到很好的推广。其它物料用烟化法处理时只添加少量矾渣，主要利用矾渣中的铁元素参与调渣，同时回收有价金属。添加量非常有限，远远不能满足大规模消耗明矾渣的要求。曹恩等在生产建材的过程中，一般不会产生二次污染，而且需求量大，对原材料的性能要求低。因此，它是固体废物处置的重要方式之一[44]。P. Asokan等人[45]将明矾渣与粘土按1∶1的比例混合，加入15%的煤渣，放入模具中，在960℃烧结90 min，升温速率控制在6℃ /min。烧结产品具有良好的强度和稳定性，不仅满足建筑材料的强度要求，而且烧结块的淋溶试验表明，重金属等有害元素基本以稳定的形式被固定，但在风化和酸雨的破坏下，生产的建筑材料也可能释放出重金属，对生态环境造成危害，达不到废渣完全稳定无害化的要求。建筑材料的生产技术需要进一步提高。在满足建筑材料性能要求的同时，尽可能提高有害成分的稳定性。采用底炉直接还原黄钾铁矾渣含碳球团& mdash在碳比为1:1的条件下，从烟气中炼铁并回收锌的联合工艺。4，碱度为2。5，还原温度1 300℃，还原时间30min，锌的金属化率达到98。在还原阶段，铁的回收率为95%，锌的挥发率达到94%。李良等2.4固化处理采用锍熔炼工艺综合回收处理明矾渣，并在1 250℃焙烧2h。在还原剂碳加入量为炉料质量的10%，硫铁矿、应时和石子加入量分别为22%、20%和0。铜、镍等有价金属在镍中得到很好的富集。冰铜熔炼试验表明，采用冰铜熔炼工艺综合回收处理矾渣，镍回收率可达90%以上，铜回收率可达91%以上。当In等元素含量较高时，火法处理工艺在一定程度上得到应用，但由于不能解决铁的回收、其他有价金属的有效回收、工艺中产生的SO2和二次尾矿等问题，火法处理工艺具有一定的局限性。。
目前，为了解决上述问题，大多数企业采用硫酸法除铁，即通过加入硫酸根离子A，使溶液中的Fe3+离子形成硫酸复盐晶体，从弱酸溶液中沉淀出来。同时，其他元素(银、锑等。)会以类质同象的形式进入铁渣中，锌浸出液中的部分杂质元素也会以这种方式被脱除。剩余的Fe进一步沉淀为Fe( OH) 3胶体，所以一定量的有色金属离子，如Cu、Co、Ni、Cd、Ag等。，会在铁沉淀过程中混合并吸附在明矾中2.1.2湿法工艺。明矾晶体是明矾石，不溶于硫酸，易于洗涤和过滤湿法回收工艺是通过加入酸、碱、盐等试剂，有时还伴有高温、高压、微生物和催化剂，将矾渣中的有价金属溶解在浸出液中，然后通过萃取、电积、选择性沉淀等方法富集浸出液中的有价金属[22，23]。与火法相比，湿法处理技术选择性好、能耗低、污染小，但工艺复杂。一般是氨水、盐酸、硫酸等。在铁渣的湿法处理过程中用作浸出剂。。总反应可以写成:3fe 2(SO4)3+2(a)OH+10H2O = 2(a)Fe3(SO4)2(OH)6+5h2so 4(1)。一方面，会占用大量的土地资源；另一方面，铁矿渣只有在呈酸性(pH值约为1)时才稳定。5 ~ 2.5)，且受热或pH值改变时易分解释放出Pb、Zn、As、Cu、Ag、In等重金属和有毒元素，给生态环境带来极大危害[11-12]。重金属不能被生物降解。在人体内富集会破坏人体机能，引起中毒。对土壤的污染是不可逆的，被污染的土壤很难处理。2016年修订通过《国家危险废物名录》，明矾渣被列为危险废物。2017年修订的《危险废物经营许可证管理办法》也对明矾渣的处理处置做出了严格规定，以减少其对环境的污染。此外，黄钾铁矾渣还含有一定量的锌、铅、铁、铟等有价元素。在资源越来越稀缺的今天，不合理的利用也是对资源的浪费。
2明矾渣的回收利用方法
[5]
2.1 .有价金属的综合回收
2.1.1火法冶金工艺
[8]
[9]
[10]
刘鹏飞等人(1)针对矾渣的处理处置方法，SO2排放污染问题主要存在于火法冶金处理中；与火法相比，湿法能耗更低，选择性更好，但有渗滤液等废水需要处理。选矿工艺简单，成本低，但浮选工艺主要针对黄钾铁矾渣中的银，还有大量尾矿，磁选回收的铁很难满足冶炼要求。材料成本高；然而，尽管明矾渣在固化处理中得到了安全处置，但有价元素并未得到合理回收。分别用硫酸和盐酸从黄钾铁矾渣中浸出铁、硅、锌和铅。结果在浸出温度为95℃，液固质量比为100∶5，硫酸和盐酸浓度为1。2摩尔/升和2。铁和锌的浸出率均在80%以上，其中的铅可以被盐酸完全浸出。范莉莉等人(2)对明矾渣的综合回收利用，不仅要结合明矾渣的性质，还要考虑处理过程对环境的影响，尽量减少SO2和废水的排放，避免重金属污染，减少炉渣的贮存量。对黄钾铁矾渣进行无二次污染的回收利用，综合考虑资源、环境和经济问题，也是一个热门的研究课题。使用6摩尔/升NH4Cl从黄钾铁矾渣中浸出有价值的金属，如镉、铅和锌。通过加热搅拌，在温度105℃、液固比10∶2、搅拌浸出2h的条件下，镉、铅、锌的浸出率达到95%以上。陈永明等[26]采用碱溶法处理明矾渣，铁渣分解率达到98。03%.大部分Sn、Sb、Zn、In、Cu、Cd、Pb和Ag残留在分解渣中，大部分As以AsO4 3-的形式进入溶液，浸出率达到83。36%.铁主要以Fe3O4的形式沉淀到分解渣中。分解渣中铁、铟、锌的含量分别为38。81%, 0.23%和12。分别为89%。用稀盐酸选择性浸出铟和锌后，尾矿可进一步富集，用作炼铁原料。湿法处理工艺具有良好的选择性和可操作性，广泛应用于有色金属的回收。但在浸出过程中会产生大量废渣和浸出废液，大量不稳定形态的重金属元素会对环境造成危害，需要进一步处理。
2.1.3火法& mdash联合选矿工艺
高温会破坏黄钾铁矾的晶体结构，释放出有价值的金属。同时，利用高温下的反应改变黄钾铁矾渣中不同组分的物理化学性质，利用焙烧产物的表面性质和磁性差异，通过浮选或磁选回收，是回收黄钾铁矾渣中有价元素的有效处理方法[27，28]。
铁渣中含有一定量的银，具有一定的回收价值。由于矾渣是由溶液中的明矾离子沉淀得到的，各元素在原子水平上混合均匀，有价金属主要以硫酸盐或氧化物的形式存在，所以很难直接浮选。但在明矾沉淀过程中，银大多包裹在明矾渣中。在浮选回收银之前，需要通过焙烧或加入强酸强碱破坏明矾的结构来释放银。韩等[29]用硫化钠对焙烧后的矾渣进行硫化，然后进行浮选回收。浮选精矿品位和铅回收率分别达到43。89%和66。银的精矿品位和回收率分别达到1 . 86%和1 . 86%。3 kg /t和81。从而实现了铅和银的综合回收利用。但由于明矾渣的粒度较细，会吸附大量的化学物质，而银含量较低，且大部分炉渣没有经过处理，因此环境问题没有得到缓解，仅具有一定的经济价值。焙烧后磁选主要适用于矾渣中的铁，多用于处理弱磁性矿物，在还原气氛中焙烧转化为强磁性物质[30-31]。吕坤等人[32]用煤粉对矾渣进行还原焙烧& mdash磁选试验表明，磁铁矿含58。产出铁72%，锌分散在精矿和尾矿中，硫分散在焙烧气、磁精矿和磁尾矿中。磁化& mdash磁选不仅没有解决铁和锌的资源问题，还产生了SO2尾气和磁选尾矿的二次污染。
2.1.4火法& mdash湿法联合工艺
采用火法& mdash与单一的火法冶金和湿法工艺相比，联合湿法工艺可以更有效地回收有价金属，但一般工艺较为复杂[33-34]。在组合工艺中，火处理温度通常低于1 000℃，但根据产品要求，可以选择氯化焙烧、微波焙烧、碱焙烧等不同的处理方法[35]。薛等[36]研究了黄钾铁矾在650℃时的热分解行为。焙烧1 h后，焙烧渣先用NH4Cl在105℃浸出，再用NaOH在160℃浸出。所得产品铁品位为54%，可用作铁精矿。锌、铅、镉的浸出率均在95%以上，砷含量低于0。张奎芳等人[37]采用了& ldquo烘焙& mdash水浸法& rdquo从矾渣中回收铟和锌。该方法主要是利用中低温焙烧后，硫酸渣分解生成易浸出的ZnSO4和In2 (SO4) 3，而生成的Fe2O3难以浸出，将ag和Pb夹带到渣中。通过控制浸出时间、温度和固液比，锌和铟的浸出率分别为72。02%和78。分别为73%。火& mdash联合湿法处理工艺虽然能更全面地回收黄钾铁矾渣中的有价金属元素，但会产生SO2、二次尾矿和渗滤液的污染，且成本较高，难以在实际工业中大面积推广应用。
2.2制作功能材料
综合利用矾渣不仅可以回收有价金属，还可以将其制成具有特殊价值的功能材料[38-39]。王等[40]从明矾渣中制备α；-Fe2O3作为光助Fenton氧化技术的催化剂，因其氧化处理速度快、适用范围广而被广泛应用于有机废水处理中。侯新刚等[41]在硫酸锰中加入黄钾铁矾，通过热酸浸、净化除杂、共沉淀、铁氧体工艺，制备出锰锌铁氧体产品。产品的磁性能达到日本TDK公司的PC30指数。陶昌元等[42]以正丁胺为沉淀剂，在室温下共沉淀铁、镍、锌(镍、锌按Ni0的比例用硫酸锌和硫酸镍补充。5 Zn0。5 FeO4)。镍锌铁氧体样品具有软磁材料的低比剩余磁化强度和低矫顽力的特点。M. Pelino[43]提出玻璃陶瓷材料应由黄钾铁矾渣、碎玻璃、花岗岩和土壤按一定比例混合而成，但生产成本高，经济效益低。
2.3用作建筑材料
[20]
[21]
固体废物的处理应遵循减量化原则& mdash资源& mdash在无害化原则上，首先要在源头上尽量减少废渣，其次要考虑其资源化利用。当它不能被经济有效地利用时，就应该被固化和处理掉[46-47]。固化处理是在废渣中加入试剂，使其转化为低溶解度、低毒性、有一定稳定性的固化体，可用作填料[48，49]。侯小强等人[50]在硅酸盐水泥熟料中添加60%的明矾渣，利用废石和硫化钠作为稳定剂，可以提高重金属离子的稳定性。添加沸石和硫化钠的固化体浸出毒性值低于国家标准。可见，黄钾铁矾渣的最终安全处置可以通过无害化固定处理工艺实现[51，52]。但这种方法只适用于有价金属含量低、回收价值低的矾渣处理，其产品价值低，处理成本高，目前尚未推广应用。
3结束语
[24]
[25]
