铁尾矿与碱性蚀刻废料协同焙烧高效提取铅锌铜的新策略及其环境资源化应用

针对铁尾矿中低品位Pb、Zn、Cu难回收及碱性蚀刻废料(AW)处置难题，研究人员创新性提出NH4Cl协同低温氯化焙烧技术。通过500℃共焙烧（AW添加量5wt%），实现Pb(89.2%)、Zn(89.8%)高效回收，并同步转化AW中Cu为CuCl2，总铜回收率达98.5%。XPS与热力学分析揭示NH4Cl挥发与原位生成HCl的协同氯化机制，为固废资源化提供低成本绿色解决方案。

　　

全球每年新增50-70亿吨尾矿，其中铁尾矿占比近半，中国库存量超百亿吨。这些尾矿不仅铁含量低，还富含铅、锌、铜等有害杂质，长期堆存导致重金属迁移，形成酸性矿山废水，严重威胁生态环境。传统磁选法虽能回收铁，但无法去除重金属，而高温氯化焙烧（约1000℃）又面临能耗高的问题。如何实现重金属高效回收与固废协同处置，成为资源环境领域的重大挑战。

针对这一难题，广东韶关鹏瑞环保科技有限公司与相关研究机构合作，创新性地将富含NH₄Cl的碱性蚀刻废料（AW）作为氯化剂，与铁尾矿进行低温共焙烧。研究发现，经氧化焙烧预处理后，铁尾矿中的铅、锌、铜转化为PbO、ZnO、CuO暴露于表面。在500℃、AW添加量5wt%条件下共焙烧30分钟，通过X射线光电子能谱（XPS）证实NH₄Cl分解产生的气态NH₃/HCl协同作用，使金属氧化物高效转化为氯化物。碱性蚀刻废料中的铜物种（如(NH₄)₂Cu(NH₃)₂Cl₄）也转化为水溶性CuCl₂，最终通过水浸实现金属同步回收。

研究采用X射线衍射（XRD）分析相变行为，扫描电镜（SEM）观察微观结构演变，结合热力学计算阐明反应路径。关键发现包括：300-500℃温度区间内金属回收率随温度上升而提高，超过500℃后因NH₄Cl过度分解导致效率下降；氧化焙烧预处理使尾矿中硫含量从1.2%降至0.3%，有效避免后续氯化过程中二噁英生成；AW中NH₄Cl与尾矿质量比达5%时，氯化反应达到动力学平衡。

这项发表于《Journal of Environmental Chemical Engineering》的研究，首次实现铁尾矿重金属与电子废料协同处理，将传统氯化温度降低约500℃。其创新性体现在三方面：一是建立"以废治废"新模式，碱性蚀刻废料中NH₄Cl利用率达92%；二是揭示NH₄Cl/HCl气固协同氯化机制，为低温氯化提供理论支撑；三是开发出吨处理成本低于200元的工艺路线。该技术有望在韶关大宝山等典型矿区推广应用，为《"十四五"大宗固体废弃物综合利用指导意见》提出的尾矿有价组分高效提取目标提供关键技术支撑。研究团队特别指出，该方法对含铜量低于0.2%的极低品位尾矿仍保持90%以上回收率，这对中国大量堆存的贫矿资源开发具有重要启示。未来将进一步优化氯化产物选择性分离工艺，并研究重金属氯化物蒸气定向冷凝技术，以提升资源回收纯度。