鉛冶煉粉塵（LSD）是鉛冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢物，通常含有24.31%至50.21%的鉛、2.40%至14.43%的鋅、2.11%至33.82%的砷以及4.63%至12.92%的硫[1],[2],[3],[4],[5],[6]。其主要成分包括Pb₃(AsO₄)₂、As₂O₃、PbSO₄和ZnSO₄[1],[2]。如果處理不當(dāng)，LSD會(huì)對(duì)環(huán)境和健康造成嚴(yán)重威脅[3],[4]。現(xiàn)有的處理方法包括濕法冶金浸出和火法冶金焙燒。堿性浸出可選擇性提取砷，同時(shí)將有價(jià)值的金屬保留在浸出殘?jiān)�中，其中NaOH是最常用的浸出劑。然而，當(dāng)LSD中的鉛和鋅含量較高時(shí)，浸出率可能只有20%[3],[7]。在NaOH-Na₂S浸出過(guò)程中，砷可有效溶解到溶液中，而大部分鉛和鋅則以PbS和ZnS的形式沉淀在殘?jiān)�中[4],[23],[24]。由此產(chǎn)生的含砷廢水會(huì)造成嚴(yán)重的二次污染，且高昂的化學(xué)試劑成本限制了其工業(yè)應(yīng)用[25]。硫酸浸出可提高砷的提取效率，并將鉛以PbSO₄的形式保留在殘?jiān)�中，�?shí)現(xiàn)砷和鉛的分離。但鋅也會(huì)以ZnSO₄的形式進(jìn)入浸出液，需要額外的處理步驟進(jìn)行分離和回收[3],[8]。火法冶金方法具有原料適應(yīng)性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單和處理能力高的優(yōu)點(diǎn)[2],[3]。劉等人采用NaOH-碳焙燒工藝，先將粉塵與NaOH和碳混合后進(jìn)行焙燒，再用水浸出[2]，焙燒過(guò)程中PbSO₄轉(zhuǎn)化為金屬鉛，回收效率達(dá)到87.3%。水浸出過(guò)程中97.1%的砷進(jìn)入堿性溶液，超過(guò)98%的鋅保留在殘?jiān)�中。盡管如此，含砷廢水仍會(huì)造成二次污染。何等人開發(fā)了FeS₂焙燒-Na₂CO₃冶煉還原工藝[1]，首先通過(guò)焙燒將砷以As₂O₃和As₂S₃的形式揮發(fā)去除，然后進(jìn)行Na₂CO₃冶煉還原，PbSO₄和ZnS分別轉(zhuǎn)化為金屬鉛和富鋅粉塵，砷的回收率為95.4%，鉛的回收率為96.5%，鋅的回收率為94.3%。但該工藝在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)釋放大量SO₂，造成大氣污染。

銅轉(zhuǎn)爐渣（CCS）也是危險(xiǎn)廢物，來(lái)源于銅冰銅的吹煉過(guò)程。其中含有2.64%至8.56%的銅、29.81%至44.91%的鐵以及18.21%至48.00%的SiO₂[9],[10],[11],[12],[13],[14],[15]，主要成分包括金屬銅、CuO、Fe₂SiO₄和Fe₃O₄[9],[13],[16]。其銅含量遠(yuǎn)高于工業(yè)開采的硫化銅礦的0.5%標(biāo)準(zhǔn)，表明其作為二次資源的價(jià)值很高[17]。利用CCS不僅可以實(shí)現(xiàn)有色金屬的循環(huán)再生，還能消除重金屬帶來(lái)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[26],[27]。許多研究采用浮選、濕法冶金和火法冶金工藝從中回收有價(jià)值的金屬。浮選技術(shù)具有處理能力強(qiáng)和能耗低的優(yōu)勢(shì)[28],[29]。然而，由于銅表面疏水性較差，該工藝的銅回收率較低[17]。濕法冶金通過(guò)選擇性浸出將目標(biāo)金屬?gòu)你~渣中溶解為可溶性離子并回收。硫酸通常被視為最佳浸出劑，因其具有強(qiáng)溶解能力和低成本，但會(huì)導(dǎo)致浸出液中形成硅膠，嚴(yán)重影響固液分離[18],[19],[20]。一些研究使用H₂O₂作為氧化劑將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，使FeOOH或Fe(OH)₃沉淀，從而減輕了硅膠的干擾并提高了鐵的去除效率。雖然這種方法提高了銅的回收率，但高昂的資本投入和運(yùn)營(yíng)成本限制了其經(jīng)濟(jì)可行性。氨浸出可減少設(shè)備腐蝕并選擇性回收有價(jià)值的金屬[17],[21]。在該過(guò)程中，銅形成可溶性氨絡(luò)合物進(jìn)入溶液，而鐵以不溶性氧化物或氫氧化物的形式留在殘?jiān)�中，�?shí)現(xiàn)了銅和鐵的有效分離[20],[21]。然而，氨浸出也存在氨揮發(fā)損失和廢水、殘?jiān)�產(chǎn)生的問(wèn)題[30]。火法冶金利用還原劑和硫化劑將銅從CCS中還原為金屬或冰銅相[9],[12],[22]，不僅操作簡(jiǎn)單，還能避免廢水產(chǎn)生。周等人采用直接還原法處理CCS，將銅含量從4.49%降至0.32%[9]。但由于渣層表面易起泡，可能捕獲大量金屬銅，因此需要精確控制還原劑用量。李等人使用FeS₂和焦炭作為還原劑進(jìn)行還原-硫化處理[22]，銅的回收效率達(dá)到98.3%。但該方法硫的利用率較低，且會(huì)產(chǎn)生大量SO₂

鉛冶煉粉塵中含有較高量的硫，采用火法冶金處理進(jìn)行金屬分離和回收時(shí)，硫會(huì)轉(zhuǎn)化為SO₂（氣態(tài)），導(dǎo)致空氣污染[1],[2]。同時(shí)，在銅渣的硫化冶煉過(guò)程中也需要硫。因此，本研究提出了鉛冶煉粉塵和銅轉(zhuǎn)爐渣的聯(lián)合處理方案：首先進(jìn)行還原焙燒，將PbSO₄和ZnSO₄轉(zhuǎn)化為PbS和ZnS，大部分硫保留在殘?jiān)�中；隨后將Pb₃(AsO₄)₂轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性As₄O₆（氣態(tài)），實(shí)現(xiàn)高效砷分離；再將焙燒殘?jiān)�與銅轉(zhuǎn)爐渣共熔煉，回收其中有價(jià)值的金屬。PbS和ZnS將銅轉(zhuǎn)爐渣中的Cu和CuO硫化成Cu₂S，同時(shí)Pb和Zn分別轉(zhuǎn)化為Pb和Zn。Cu₂S富集在冰銅相中，Pb形成金屬錠，鋅則以粉塵形式揮發(fā)。此外，PbS和ZnS還將銅轉(zhuǎn)爐渣中的Fe₃O₄轉(zhuǎn)化為Fe₂SiO₄，提高了熔渣的流動(dòng)性，便于分離冰銅相和金屬相。通過(guò)該工藝，鉛、鋅和銅能夠從鉛冶煉粉塵和銅轉(zhuǎn)爐渣中有害廢物中有效分離和回收。考慮到近年來(lái)中國(guó)每年LSD的產(chǎn)量為0.04萬(wàn)噸[1]，CCS的產(chǎn)量為918萬(wàn)噸[65]，這一方法對(duì)提高鉛和銅冶煉過(guò)程中的環(huán)境安全性和資源回收率具有重要意義。