有色金属工业会产生工业废料，例如矿渣、粉尘或沉淀残渣，其中含有大量的贵金属，例如锌、铅、铜以及银、金等贵金属。这些可能含有危险成分的废料大多无法回收利用，必须进行专门的填埋处理，这不仅会造成环境问题，还会增加额外成本。来自墨西哥国家理工学院 (Instituto Politécnico Nacional) 的学者Jose Enrique Sanchez Vite及其团队创新性地提出火法冶金工艺：在硅碳坩埚中以1200℃协同处理两种废料，添加碳酸钠 (Na₂CO₃) 作为助熔剂和脱硫剂，同步回收富银铅合金并固定硫以减少SO₂排放。这种新颖的火法冶金方法不仅解决了银和铅等贵金属的增值问题，还减少了工业废弃物的累积。
研究过程与结果
研究团队采用火法冶金工艺协同处理两种工业废物：铅酸电池回收产生的铅膏 (含铅90.65%、硫5.34%) 和湿法炼锌产生的黄钾铁矾渣 (含硫17.47%、铁8.36%、银0.0143%)。实验固定添加30%碳酸钠 (Na₂CO₃) 作为助熔剂与脱硫剂，在硅碳 (SiC) 坩埚中以1200℃熔炼2小时，测试了三组混合物比例：55%铅膏+15%黄钾铁矾、50%铅膏+20%黄钾铁矾、40%铅膏+30%黄钾铁矾。关键结果如下：
富银铅合金回收：当配比为30% Na₂CO₃-40%铅膏-30%黄钾铁矾时，金属相银品位达126ppm，为最高值。XRD证实合金为Pb-Ag固溶体，银源于黄钾铁矾被铅液相捕获。配比优化显示：黄钾铁矾增至30%可提升银回收率，但略微增加硫化铅 (PbS) 残留。
硫固定与渣相特性：上述配比产生最大渣量 (53.22g)，渣中含硫量达9.47 wt.%。XRD与SEM-EDS揭示渣中形成稳定的硫酸钠 (Na₂SO₄) 和硫酸铁钠 (Na₂Fe(SO₄)₂)，有效固化硫元素。黄钾铁矾中的铁通过形成FeS而非SO₂实现硫固定，碳酸钠进一步促进该过程。碳化硅坩埚参与反应，其硅元素与黄钾铁矾中的钙形成硅灰石 (CaSiO₃)，但黄钾铁矾比例增加会减少硅灰石生成。
工艺协同优势：共处理使熔融温度降至1200°C，较单一黄钾铁矾处理所需温度 (1400–1700°C) 显著降低。黄钾铁矾比例增加可减少质量损失，因其强化了硫固定。最高黄钾铁矾配比 (30%) 的渣相硫固定能力最强，大幅降低SO₂排放风险。
30Na:40P:30J试验炉渣样品的SEM显微照片，EDS技术显示 S、Fe、Si、Na 和 Ca 的存在
研究总结
本研究通过优化铅膏与黄钾铁矾渣的协同处理工艺，确定30% Na₂CO₃–40%铅膏–30%黄钾铁矾为最佳配比 (1200℃)。这一进展有助于最大限度地减少铅膏和黄钾铁矾废料，回收其中的贵重金属，并将其转化为富银铅合金，通过最大限度地减少向大气中的二氧化硫排放来减少气体污染。这种方法通过促进资源再利用和减少废物，为循环经济做出了贡献。
阅读英文原文：https://www.mdpi.com/3073906
期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/recycling
Recycling 期刊介绍
主编：Michele John, Curtin University, Australia
期刊发表资源回收、再利用、废弃物管理与循环经济等相关领域的原始性、首创性成果，主题涵盖工业资源回收的创新工艺、工具与方法学，废弃物处理技术，循环经济，零废弃项目实践，回收利用相关政策，回收经济学，回收过程的环境与社会影响，以及产品 (生态) 设计与回收等方向。目前已被ESCI (Web of Science)、Scopus、FSTA、DOAJ等数据库收录。
2024 Impact Factor：4.6
2024 CiteScore：8.9
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