鋅冶煉技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀綜述

（中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司 王忠實(shí)）

1  國(guó)外鋅冶煉技術(shù)水平

濕法煉鋅是當(dāng)今世界最主要的煉鋅方法，其產(chǎn)量占世界總鋅產(chǎn)量的85%以上。近期世界新建和擴(kuò)建的生產(chǎn)能力均采用濕法煉鋅工藝。濕法煉鋅技術(shù)發(fā)展很快，主要表現(xiàn)在：硫化鋅精礦的直接氧壓浸出；硫化鋅精礦的常壓富氧直接浸出；設(shè)備大型化，高效化；浸出渣綜合回收及無(wú)害化處理；工藝過程自動(dòng)控制系統(tǒng)等幾個(gè)方面。

火法煉鋅中的豎罐蒸餾煉鋅已趨淘汰，電爐煉鋅規(guī)模小且未見新的發(fā)展。等離子煉鋅技術(shù)及噴射煉鋅技術(shù)在上世紀(jì)80年代實(shí)現(xiàn)了鋼廠煙灰回收鋅的示范工廠，至今尚未見有關(guān)進(jìn)一步的商業(yè)化進(jìn)展的報(bào)道，密閉鼓風(fēng)爐煉鉛鋅是世界上最主要的幾乎是唯一的火法煉鋅方法。世界上總共有15臺(tái)（包括國(guó)內(nèi)ISP工廠）密閉鼓風(fēng)爐在進(jìn)行鋅的生產(chǎn)，占鋅的總產(chǎn)量12%-13%，其技術(shù)發(fā)展主要是增加二次含鉛鋅物料的處理措施；改進(jìn)冷凝效率；富氧技術(shù)的運(yùn)用等。

1.1氧壓浸出技術(shù)的運(yùn)用

硫化鋅精礦氧壓浸出新工藝的特點(diǎn)是：鋅精礦不經(jīng)焙燒直接加入壓力釜中，在一定的溫度和氧分壓條件下，直接酸浸獲得硫酸鋅溶液，原料中的硫、鉛、鐵等則留在渣中，分離后的渣經(jīng)浮選、熱濾、回收元素硫、硫化知?dú)堅(jiān)拔驳V，進(jìn)入硫酸鋅溶液中的部門鐵，經(jīng)中和沉鐵后進(jìn)入后續(xù)工序處理。該工藝浸出效率高。對(duì)高鐵閃鋅礦和含鉛的鋅精礦適應(yīng)性強(qiáng)。與常規(guī)煉鋅方法相比無(wú)需建設(shè)配套的焙燒車間和酸廠，有利于環(huán)境的治理，尤其是對(duì)于成品硫酸外運(yùn)交通困難的地區(qū)，氧壓浸出工藝更顯優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)出的元素硫便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。

該工藝動(dòng)力學(xué)研究表明，浸出反應(yīng)是在硫化鋅礦粒表面進(jìn)行的多相反應(yīng)，為了提高浸出過程的反應(yīng)速度，要求精礦粒度98%小于44μm。升高溫度反應(yīng)速度增加，但當(dāng)溫度提高到元素硫的熔點(diǎn)（119℃）時(shí)產(chǎn)生的溶融硫會(huì)包裹在硫化鋅顆粒表現(xiàn)，阻礙浸出反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)溶融硫的黏義勇在153℃時(shí)最小，而溫度高于200℃時(shí)，硫氧化生產(chǎn)硫酸鹽的速度大為增加，因此浸出溫度定為150℃左右為宜，同時(shí)加入木質(zhì)磺酸鹽作表面活化劑，有利于反應(yīng)順利的進(jìn)行。溶液中三價(jià)鐵的存在對(duì)浸出反應(yīng)起加速作用，在使硫化鋅氧化時(shí)，本身被還原成二價(jià)鐵，接著又被進(jìn)一步氧化成三價(jià)鐵。二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵被認(rèn)為是浸出過程的控速階段，起到氧的傳遞作用。浸出的反應(yīng)與二價(jià)鐵氧化速率緊密相關(guān)，二價(jià)鐵氧化速率與二價(jià)鐵的濃度、溶液的酸度及浸出過程的氧壓有關(guān)。工業(yè)實(shí)踐證明：硫化鋅精礦氧壓浸出的溫度為140℃～150℃，氧分壓為700kPa，浸出時(shí)間1小時(shí)，鋅浸出率可達(dá)98%以上，硫總回收率為88%。目前國(guó)外已有五座煉鋅廠建成了氧壓浸出系統(tǒng)。

（1）加拿大特累爾鋅廠：

該廠氧壓浸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理鋅精礦能力為190t/d，新建的氧壓浸出系統(tǒng)與原有的傳統(tǒng)濕法煉鋅平行運(yùn)行，氧壓浸出的礦漿經(jīng)旋流器分級(jí)溢流進(jìn)入老系統(tǒng)的酸浸槽與原工藝流程合并，氧壓浸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)鋅量為全廠產(chǎn)能的20%。

該廠處理的物料主要是柯明柯公司的沙里文礦。其顧分為：鋅49%，鐵11%，鉛4%，硫32%。

氧壓浸出廠首先將鋅精礦用球磨機(jī)細(xì)磨，球磨機(jī)與水力旋流器閉路循環(huán)，旋流器的溢流經(jīng)濃縮后得到含固量68%～70%，粒度小于44μm占90%的礦漿，在礦漿攪拌槽里加入表面活性劑后，連續(xù)泵入4室高壓釜的第一室。由電積車間來的廢電解液配入濃硫酸，使其酸度達(dá)到含硫酸165g/L，然后與礦漿閃蒸槽產(chǎn)出的蒸氣進(jìn)行熱交換，使廢電解液的溫度由30℃提高到70℃，預(yù)熱后的廢電解液泵入高壓釜的第一室。未經(jīng)預(yù)熱的廢電解液泵入高壓釜的第二室，氧壓浸出用的氧氣純度為98%，從高壓釜前三個(gè)室加入。高壓釜為四室臥式機(jī)械釜，其直徑為3.7m，長(zhǎng)15.2m，容積103m³,每室有攪拌器和隔板，操作壓力為1250Pa，溫度150℃，浸出產(chǎn)物通過襯陶瓷的排料閥排出，進(jìn)入閃蒸槽，閃蒸槽的操作壓力為55kPa，溫度為117℃，閃蒸后的礦漿進(jìn)入調(diào)節(jié)槽，再泵入一臺(tái)水力旋流器，旋流器的溢流主要是硫酸鋅溶液和鐵礬礦漿，經(jīng)掃選硫后送焙燒浸出系統(tǒng)。掃選產(chǎn)品與旋流器底流合并經(jīng)粗選，精選后產(chǎn)出硫富集物，再經(jīng)過濾、溶融、熱濾，產(chǎn)出元素硫出售。未反應(yīng)的硫化鋅和夾雜的硫殘?jiān)祷乇簾?span lang="EN-US">

該氧壓浸出系統(tǒng)經(jīng)改造完善后的處理能力已達(dá)到376t/d，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率90%，高壓釜物料停留時(shí)間100分鐘，排氣中氧含量（干基）85%，浸出終液含鐵5g/L，含酸30g/L，鋅浸出率98%，硫回收率83%～91%。

（2）加拿大梯明斯廠

氧壓浸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力為處理精礦105t/d，該廠也是在傳統(tǒng)濕法煉鋅廠基礎(chǔ)上擴(kuò)建的。加壓浸出的礦漿經(jīng)濃密后，溢流在氧化槽中氧化，中和，焙燒作氧化步驟的中和劑，氧化步驟排出的漿化物由硫酸鋅溶液，未反應(yīng)的焙燒砂礦和沉淀的氧化鐵組成，送至老廠的中性浸出工序與主工藝流程合并，氧壓浸出礦漿濃密底流即合硫浸出渣，與老廠產(chǎn)生的殘?jiān)黄鹣礈爝^濾并儲(chǔ)于尾礦壩。

該廠的氧壓浸出工藝與特列爾鋅廠工藝略有不同，采用低酸作業(yè)，鐵以黃鉀鐵礬，堿式硫酸鐵和水合氧化鐵沉淀。

浸出高壓釜也是四室臥式機(jī)械釜，其直徑為3.2m，長(zhǎng)12m，有效容積50m2，釜體結(jié)構(gòu)同于特列爾廠，外殼為碳鋼，內(nèi)襯鉛和耐酸磚，內(nèi)部零件由鈦和904L不銹鋼制成。

進(jìn)入高壓釜鋅精礦礦漿含固量65%，小于44μm。顆粒占95%。釜內(nèi)總壓維持在1100～1240kPa，溫度130℃～145℃，浸出產(chǎn)物經(jīng)閃蒸槽溫度降至100℃進(jìn)調(diào)漿槽，在濃密機(jī)中固、液分離前靜置一段時(shí)間，使硫碘轉(zhuǎn)換成單斜體結(jié)晶狀。大約25%的上清液作為冷卻劑再循環(huán)回到高壓釜內(nèi)。剩余的上清液在氧化槽中使二價(jià)鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子，在此焙燒作氧化步驟的中和劑，并返回老系統(tǒng)沉礬液調(diào)節(jié)液固比。氧化槽排出的漿化物送至傳統(tǒng)工廠的中性浸出段。濃密機(jī)底流含堿式硫酸鐵、鐵礬渣、單質(zhì)硫及共他殘留物與傳統(tǒng)工廠生產(chǎn)的殘?jiān)黄鹣礈觳⒍汛嬗谖驳V壩。投產(chǎn)前期，曾出現(xiàn)過磚襯的脫落，鉛襯的局部浸蝕，卸料管堵塞及排氣控制閥的磨損問題，經(jīng)過幾次的修改，材質(zhì)的更換和加強(qiáng)維護(hù)管理，逐步提高了其經(jīng)營(yíng)效率和產(chǎn)量。1995年運(yùn)行時(shí)間為80.4%，設(shè)備利用率達(dá)到88.2%。其主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)如下：實(shí)際的精礦處理量150t/d,釜內(nèi)氧含量（干基）92%，浸出終液含酸15～18g/L，含鐵3-3.5g/L，鋅浸出率98%。

（3）德國(guó)魯爾鋅廠

魯爾鋅廠是第三家采用氧壓浸出工藝的公司，加壓浸出和原有的濕法煉鋅老系統(tǒng)的設(shè)備結(jié)合起來提高了電鋅的生產(chǎn)能力，年增產(chǎn)5萬(wàn)t電鋅，占全廠總量三分之一以上。老系統(tǒng)的流程包括：焙燒、中性浸出、熱酸浸出、高熱酸浸出、凈液、電積等工序。高熱酸浸出的鉛、銀渣出售給鉛廠，熱酸浸出液用鋅精礦還原，使溶液中的三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵，然后焙砂中和，使鐵以赤鐵礦的形式沉淀下來。還原渣含有硫化鋅和大量硫送往焙燒爐。新增氧壓浸出系統(tǒng)后，改變了這部門工藝，即將還原渣與鋅精礦二次研磨后的礦漿混合，同時(shí)加入高壓釜，其作用是增加焙燒爐處理的精礦量，也使還原渣中的硫不以硫酸產(chǎn)出而以元素硫形式產(chǎn)出。進(jìn)入高壓釜的鋅清礦量占原料量的50%～60%還原渣為40%～50%。高壓釜反應(yīng)溫度為150℃，為防止元素硫包裹硫化鋅顆粒，在進(jìn)入高壓釜混合礦漿中加入了添加劑。加壓浸出后的礦漿進(jìn)入閃蒸槽溫度下降到120℃，產(chǎn)生的蒸汽作用于加熱進(jìn)料溶液，閃蒸槽排出的礦漿進(jìn)入調(diào)節(jié)槽溫度進(jìn)一步下降到80℃，單質(zhì)硫冷卻成小的顆粒，用浮選方法使用與礦漿分離。

調(diào)節(jié)槽礦漿進(jìn)入初級(jí)浮選槽直接處理，初級(jí)浮選后的尾礦漿進(jìn)行濃密，濃密機(jī)底流經(jīng)粗選、掃選、精選后的硫精礦和初級(jí)浮選的硫精礦合并，經(jīng)過濾、洗滌、再經(jīng)熔融熱濾得到單質(zhì)硫副產(chǎn)品出售，硫化物濾餅返回焙燒。掃選尾礦與老流程高熱酸浸出渣混合進(jìn)入原有的鉛、銀、渣濃密池。初級(jí)浮選尾礦濃密機(jī)上清液含溶解的鋅、鐵送往原有的中性浸出工序。

該廠投產(chǎn)三年后，原料改為全部精礦，不再處理還原渣。投產(chǎn)初期設(shè)備方面的主要問題是高壓釜攪拌器的結(jié)垢清理和耐酸管道的腐蝕。經(jīng)修改后已有所改進(jìn)。1994年主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)：鋅精礦品位45%～50%，高壓釜利用率95%，生產(chǎn)能力提高了10%～15%，鋅浸出率大于97%，硫回收率85%～90%。

（4）加拿大哈德森灣礦冶公司鋅廠：

原有鋅廠采用焙燒——浸出——電積工藝，經(jīng)過整改后，完整的兩段氧壓浸出流程完全取代了老工藝的焙燒浸出工藝。至今是世界上第一座完全采用氧壓浸出的煉鋅廠，而其它的鋅氧壓浸出都是與焙燒工藝并存。

哈德森灣氧壓浸出處理的混合精礦先經(jīng)球磨機(jī)細(xì)磨、旋流閉路分級(jí)，濃密機(jī)濃度，底流礦漿含固70%，小于44μm占98%，泵送氧壓浸出系統(tǒng)。精礦漿、返酸和堆存的殘?jiān)鲆阂黄鸺拥降谝欢胃邏焊M(jìn)行低酸浸出，高壓釜第一室溫度為140℃～150℃，其余各室為150℃，停留時(shí)間1小時(shí)。一段浸出礦漿經(jīng)兩級(jí)閃蒸槽降溫、降壓后進(jìn)低酸浸出濃密機(jī)。濃密機(jī)溢流酸度為7g/L～9g/L，用氫氧化鋅礦漿中和、鋅粉除銅、除鐵后送凈液車間。中和除鐵用氫氧化鋅礦漿為煙塵和浮渣經(jīng)浸出、石灰中和后的產(chǎn)出物。低酸浸出濃密機(jī)底流含固45%，泵入第二階段高壓釜進(jìn)行高酸浸出，釜體結(jié)構(gòu)與操作溫度、壓力同于第一段低酸浸出，但酸度較高，高酸浸出濃密機(jī)溢流含酸35g/L～40g/L。經(jīng)儲(chǔ)槽返回一段低酸浸出釜。低酸浸出釜的溫度是通過高酸浸出溢流和低酸返回溢流來控制。而高酸浸出釜的溫度則通過向最后一個(gè)室補(bǔ)充廢液控制。高酸浸出礦漿在進(jìn)入高酸浸濃密機(jī)前也通過兩級(jí)閃蒸槽和中間槽降溫、降壓，回收蒸汽用于加熱反應(yīng)溶液，高酸浸出濃密機(jī)底流用水漿化，再經(jīng)浮選得到硫精礦。浮選尾礦經(jīng)濃密，過濾和洗滌后送尾礦壩，硫精礦漿經(jīng)過濾、洗滌、溶融、熱濾產(chǎn)出元素硫出售，熱濾渣主要含未反應(yīng)的硫化物送公司銅廠處理。

該廠設(shè)有直徑3.9m，長(zhǎng)21.5m臥式機(jī)械攪拌釜三臺(tái)。低酸浸出和高酸浸出各用一臺(tái)釜，另一臺(tái)高壓釜作為兩者的備用。1993年7月投產(chǎn)，1995年達(dá)到設(shè)計(jì)能力的98%。通常每月停車一次，主要是清理閃蒸槽和管道的結(jié)垢，更換攪拌裝置的襯套，每3～4個(gè)月停產(chǎn)清理高壓釜浸漬管和排漿管的結(jié)垢，每6個(gè)月清理一次高壓釜的結(jié)垢并同時(shí)維護(hù)卸料閥門和攪拌器的密封裝置。

主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)：精礦處理量22.2t/d，操作壓力為1100kPa～1200kPa，氧濃度按設(shè)計(jì)要求一直保持在氧分壓80%（干基）條件下操作，低酸浸出鋅浸出率75%，高酸浸出鋅浸出率達(dá)99%，低酸浸出液含鋅150g/L,含鐵小于2g/L。

除上述四廠外，第五座氧壓浸出廠于2003年在哈薩克斯坦的巴爾喀什廠建成，生產(chǎn)規(guī)模為10萬(wàn)t/a電鋅能力。

1.2 富氧常壓浸出技術(shù)的運(yùn)用

奧托昆普公司開發(fā)的硫化鋅精礦富氧常壓直接浸出工藝已在世界上三座工廠實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。富氧常壓浸出工業(yè)化生產(chǎn)是在氧壓浸出之后發(fā)展起來的新工藝，其基本反應(yīng)過程仍基于氧作為強(qiáng)氧化劑，三價(jià)鐵離子作催化劑，硫以元素硫產(chǎn)出，與常規(guī)煉鋅方法相比具有氧壓浸出相同的優(yōu)勢(shì)，與氧壓浸出工藝相比，由于過程在常壓下進(jìn)行，反應(yīng)溫度低于100℃，所以反應(yīng)速度較慢，據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，經(jīng)富氧常壓和氧壓對(duì)比試驗(yàn)證明，要求達(dá)到相接近的鋅浸出率，反應(yīng)時(shí)間不低于24小時(shí)（而氧壓浸出為1小時(shí)），在相同的酸度下，富氧常壓浸出終液鐵含量明顯高于氧壓浸出終液鐵含量，即增加了溶液除鐵工作量，鋅回收率略低于或接近氧壓浸出工藝。富氧常壓浸出的核心設(shè)備是DL反應(yīng)器，DL反應(yīng)器為立式封閉攪拌槽，攪拌器設(shè)在底部，反應(yīng)器體積大，但總投資仍低于氧壓浸出工藝。由于是在常壓下浸出，反應(yīng)熱回收不如氧壓浸出工藝，所以蒸汽消耗量較大。無(wú)高壓設(shè)備，所以粘結(jié)清理等維護(hù)工作量少，且安全性較好。

三座富氧常壓浸出工業(yè)化生產(chǎn)都是與焙燒—浸出—電積流程結(jié)合的工廠，擴(kuò)建富氧常壓浸出系統(tǒng)的目的是為了擴(kuò)大鋅產(chǎn)量，而不是增加硫酸產(chǎn)量。

（1）芬蘭科科拉廠

分別于1998年和2001年建設(shè)了兩座50,000t/a鋅規(guī)模的富氧常壓浸出系統(tǒng)，共有8臺(tái)DL反應(yīng)器，四臺(tái)為一個(gè)系列，每個(gè)系列（50,000t/a）三臺(tái)生產(chǎn)，一臺(tái)備用。科科拉廠，原有常規(guī)流程生產(chǎn)能力為170,000t/a鋅，共計(jì)總產(chǎn)能為270,000t/a。進(jìn)入DL反應(yīng)器的物料包括精礦漿，焙燒二段浸出底流經(jīng)轉(zhuǎn)化后的礦漿，電積廢液和氧，反應(yīng)器產(chǎn)出物經(jīng)濃密、過渡、上清液返回焙燒一段中性浸出與常規(guī)流程合并。

（2）挪威歐達(dá)廠：

于2004年建設(shè)了一座50,000t/a鋅規(guī)模的富氧常壓浸出系統(tǒng)，原有常規(guī)流程生產(chǎn)規(guī)模為100,000t/a鋅，共計(jì)總產(chǎn)能為150,000t/a鋅。進(jìn)入DL反應(yīng)器的物料包括精礦漿，焙砂系統(tǒng)的熱酸浸出礦漿，電積廢液和氧。反應(yīng)器產(chǎn)出物經(jīng)濃密、過濾后的上清液用焙砂中浸底進(jìn)行黃鉀鐵礬法沉鐵，除鐵后液返回焙砂中浸工序，與常規(guī)流程合并。

上述兩廠常壓浸出的濾渣均未設(shè)回收硫系統(tǒng)，濾渣送渣場(chǎng)堆放。

（3）韓國(guó)鋅業(yè)公司溫山冶煉廠

韓國(guó)鋅業(yè)公司溫山冶煉廠于1994年建設(shè)了一座200,000t/a鋅的富氧常壓浸出系統(tǒng)，原有的焙燒、浸出、針鐵礦除鐵流程生產(chǎn)能力為200，000t/a鋅。常壓富氧浸出工藝產(chǎn)出的酸浸出液用針鐵礦法除鐵，針鐵礦渣采用Ausmelt爐煙化處理，1998年常壓富氧浸出和焙砂浸出共生產(chǎn)電鋅420,000t。

富氧常壓浸出精礦制備過程類似于氧壓浸出工藝，精礦是否通過細(xì)磨決定于原料和直接浸出試驗(yàn)的結(jié)果，酸出渣是否選硫或熱濾，處決于建廠條件，原料鉛、銀含量和環(huán)境的要求。

1.3 煉鋅廠浸出渣無(wú)害化處理

任何濕法煉鋅廠都面臨渣處理方法的選擇，隨著技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外工廠鋅浸出渣處理以高酸、熱酸浸出技術(shù)為主，熱酸浸出后沉鐵方法有黃鉀鐵礬法，針鐵礦法和赤鐵礦法。產(chǎn)出的高酸浸出渣視鉛銀含量或直接送鉛廠處理，或經(jīng)浮選后送鉛廠處理，產(chǎn)出的鐵渣多數(shù)送渣場(chǎng)堆存，存在二次污染問題。如何使這類渣無(wú)害化處理是濕法煉鋅廠一個(gè)共性問題。比較普遍的一種觀點(diǎn)認(rèn)為，采用煙化法處理濕法煉鋅廠殘?jiān)?，盡可能回收其中有價(jià)金屬產(chǎn)出固化無(wú)害渣，有利于環(huán)境保護(hù)，也有利于棄渣的進(jìn)一步的利用。傳統(tǒng)的威爾茲法處理弱酸浸出的殘?jiān)ㄋ^的半溶渣）作為丟棄渣也不是十分安全，且焦炭耗量也高，操作成本高，操作環(huán)境也不理想。韓國(guó)鋅業(yè)公司溫山冶煉廠為建成一座“綠色”工廠，曾對(duì)渣處理流程做過多方案的比較和改進(jìn)。其原則是消除浸出渣的堆場(chǎng)，使未來不可知責(zé)任最小化，而不是公司當(dāng)前利益的最大化，其目標(biāo)是研究一種與鉛渣煙化爐相同的化學(xué)反應(yīng)過程，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化操作的鋅渣處理工藝，渣煙化的連續(xù)化過程有利于含硫煙氣的后續(xù)處理，也有利于操作管理。在澳大利亞進(jìn)行試驗(yàn)后，于1995年建成兩段Ausmelt爐處理煉鋅廠殘?jiān)?，投產(chǎn)初期遇到了許多機(jī)械問題，經(jīng)過一段時(shí)間的設(shè)計(jì)修改取得了很好的效果，證明兩段連續(xù)煙化爐處理鋅浸出渣或鉛鋅冶煉過程殘?jiān)?，產(chǎn)出無(wú)污染可利用的廢渣是一個(gè)比較好的方法。該項(xiàng)目的正常生產(chǎn)逐步消除了該廠生產(chǎn)過程產(chǎn)出的釷鐵礦渣和堆存的鐵礬渣。煙化爐放出的渣經(jīng)水淬后出售給水泥廠，從而真正的實(shí)現(xiàn)了“無(wú)棄渣鋅冶煉廠”的初衷。

溫山鋅冶煉廠Ausmelt渣處理工藝，設(shè)計(jì)能力為120,000t/a（干基）出渣。含水25%浸出渣與粒煤（5mm～20mm），石英溶劑經(jīng)配料、混合后加入第一段Ausmelt熔煉爐。熔煉爐頂部噴槍送入富氧空氣、粉煤，二次燃燒空氣進(jìn)行浸沒熔煉，產(chǎn)出的含鋅氧化物煙塵和二氧化硫煙氣經(jīng)沉降室余熱鍋爐降溫，電收塵機(jī)除塵后，尾氣含有二氧化硫1%左右，通過氧化鋅吸收后排空。沉降室收集的粗塵返回熔煉爐，余熱鍋爐和電收塵器收集的混合氧化物作為尾氣洗滌吸收劑，經(jīng)洗滌產(chǎn)出亞硫酸鋅礦漿回?zé)掍\廠回收鋅和硫酸。熔煉爐下部排渣口將熔融渣送往第二段Ausmelt爐進(jìn)一步貧化，第二段爐設(shè)有單獨(dú)的煙氣處理系統(tǒng)，由于第二段爐的煙氣不含二氧化硫，所以無(wú)尾氣吸收裝置。煙氣經(jīng)沉降室、熱回收降溫至200℃，再經(jīng)布袋收塵器除塵后直接排放，二段爐的氧化鋅煙塵送浸出廠。二段爐設(shè)有放渣口和底部放出口，廢渣由放渣口排出后水淬外售，冰銅由底部放出口間斷排放，送銅廠處理。熔煉爐操作溫度1270℃，貧化爐操作溫度為1300℃～1320℃。

該廠1995年抽產(chǎn)遇到的主要問題是：由于噴濺造成上升煙道的堵塞：噴槍下部壽命短；耐火材料過渡損壞。經(jīng)溫山冶煉廠不斷的改進(jìn)已取得了很好的效果。生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)為：鋅回收率86%，鉛回收率91%，銀回收率88%（其中71.5%進(jìn)入氧化鋅煙塵，其余進(jìn)入冰銅）。廢渣含鋅小于3%，含鉛小于0.3%，銅、銻以黃渣形式得以回收。

1.4 焙燒—浸出—電積常規(guī)濕法煉鋅廠現(xiàn)狀

    設(shè)備趨向于大型化，連續(xù)化，機(jī)械化，工藝過程實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制和管理。

123m³焙燒爐日處理已超過850t精礦量；200m³機(jī)械攪拌槽的運(yùn)用；電解車間3.2 m³3.4m3大型陰極板的自動(dòng)剝鋅機(jī)的運(yùn)用；2000kW～3000kW熔鑄，感應(yīng)電爐的運(yùn)用以及全過程計(jì)算機(jī)控制和管理的運(yùn)用。顯著改善了操作條件，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本。

上世紀(jì)70年代以來，焙燒一浸出常規(guī)濕法煉鋅廠相繼出現(xiàn)了熱酸浸出黃鉀鐵礬法、低污染黃鉀鐵礬法、針鐵礦法和赤鐵礦法來處理浸出渣。處赤鐵礦法在高壓釜中進(jìn)行，設(shè)備和操作費(fèi)用較高而未廣泛推廣外，其他的熱酸浸出和渣處理方法均已廣泛運(yùn)用。但無(wú)論是鐵礬渣還是針鐵礦渣，均存在如何經(jīng)濟(jì)、無(wú)害化治理和再利用問題。

    1.5 密閉鼓風(fēng)爐火法煉鋅（鉛）的現(xiàn)狀

密閉鼓風(fēng)煉鋅（鉛）在上世紀(jì)50年代發(fā)展起來的技術(shù)，上世紀(jì)60年代～70年代發(fā)展迅速，后因濕法煉鋅技術(shù)的發(fā)展，環(huán)保要求日益嚴(yán)格，焦炭?jī)r(jià)格的上漲以及鉛鋅礦分選技術(shù)的提高等多種原因，20世紀(jì)后期外國(guó)煉鋅廠的新建和擴(kuò)建不再采有該法煉鋅。原有密閉鼓風(fēng)爐煉鋅廠技術(shù)發(fā)展主要是：提高鼓風(fēng)與焦炭預(yù)熱溫度，以增加產(chǎn)量；處理低品位的復(fù)雜原料；采用熱壓團(tuán)或粉狀含鋅物料直接噴吹入爐方式提高二次物料的處理量；低濃度高氧在燒結(jié)和鼓風(fēng)爐中的試驗(yàn)和應(yīng)用；溜槽汽化冷卻，以及噴淋冷卻爐殼的運(yùn)用等。

2  我國(guó)鋅冶煉的技術(shù)現(xiàn)狀

近10年來我國(guó)鋅產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)，1995年為107.67萬(wàn)t ，2000年195.7萬(wàn)t，2005年達(dá)到 271.1萬(wàn)t。1995至2005年，年均遞增 9.7%；2000至2005年，年均遞增 6.7%。隨鋅產(chǎn)量基數(shù)增大，年均遞增率已逐年遞減。從2002年起，我國(guó)鋅產(chǎn)量，消費(fèi)量均居世界第一，是名符其實(shí)的鋅的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。

我國(guó)鋅冶煉工藝技術(shù)，以濕法冶煉為主，火法冶煉其次。

  2.1 濕法煉鋅

濕法冶煉工藝的標(biāo)準(zhǔn)流程是鋅精礦焙燒→浸出→凈液→電積→電鋅產(chǎn)品.其中因浸出作業(yè)的條件不同又分工協(xié)作為低溫常規(guī)浸出和高溫高酸浸出兩種.我國(guó)常規(guī)浸出工藝以株冶較為典型,浸出渣多用回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)其殘鋅。高溫高酸浸出渣則直接送渣場(chǎng)堆存，或視鉛、銀含量送鉛廠處理，其浸出液除鐵在我國(guó)又有四種不同工藝，如白銀西北鉛鋅冶煉廠等采用的黃鉀鐵礬法、赤峰庫(kù)博紅燁鋅廠等采用的氨礬鐵渣法，由于鐵渣中鋅含量低，又稱為低污染黃鉀鐵礬法、云南祥云飛龍實(shí)業(yè)有限公司等采用針鐵礦法、溫州和池州冶煉廠等采用噴淋去除鐵、稱為仲針鐵礦法。基于這些區(qū)別，使?jié)穹掍\工藝流程呈現(xiàn)出多樣性。

上世紀(jì)90年代隨著單系列10萬(wàn)t/a電鋅冶煉廠的建設(shè)，采用和研制了109m²的大型沸騰焙燒爐、大型單通道模式壁余熱鍋爐、溢流密封螺旋排灰裝置、焙砂沸騰冷卻器、高效冷卻筒、150m³高效節(jié)能攪拌槽、高效濃密機(jī)、自動(dòng)板框壓濾機(jī)、1.6m2極板、全塑大型電解槽、機(jī)械化剝鋅片機(jī)、40t大型低頻熔鋅感應(yīng)電爐、自動(dòng)澆鑄—碼垛—打包機(jī)等先進(jìn)設(shè)備和銻鹽三段深度凈液等技術(shù)。分別在白銀、株冶、曲靖、濟(jì)源、巴彥淖爾等地建成投產(chǎn)，五個(gè)鋅廠其裝備和自控水平已進(jìn)入世界先進(jìn)行列。在工藝操作方面，勞動(dòng)生產(chǎn)率及電解液凈液深度與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有一定差距。

    2.2 火法煉鋅

我國(guó)現(xiàn)存在火法冶煉鋅工藝有三種，即豎罐煉鋅、ISP鼓風(fēng)爐煉鋅、電爐煉鋅。幾年前在邊遠(yuǎn)地區(qū)采用原始的馬槽爐、馬鞍爐、四方爐平罐爐煉鋅，由于其能耗高、回收率低、浪費(fèi)資源、污染環(huán)境，已被國(guó)家明令禁止生產(chǎn)，現(xiàn)已基本關(guān)停或改造。

豎罐煉鋅國(guó)外早已于1980年關(guān)閉了最后一條生產(chǎn)線。我國(guó)豎罐煉鋅以葫蘆島鋅廠為典型，該廠經(jīng)多年努力，開發(fā)了高溫沸騰焙燒、自熱焦結(jié)爐、大型蒸餾爐、精餾爐、雙層煤氣發(fā)生爐、罐渣旋渦熔煉揮發(fā)爐等技術(shù)，將豎罐煉鋅提高到一個(gè)新水平，先后建成了20萬(wàn)t/a豎罐煉鋅產(chǎn)能。但因單系列產(chǎn)能難以大型化，加上能耗和環(huán)保難與濕法工藝媲美而沒有獲得大規(guī)模推廣應(yīng)用。

ISP鼓風(fēng)爐煉鋅又稱帝國(guó)熔煉法，爐子上部煙氣經(jīng)冷凝系統(tǒng)產(chǎn)鋅，下部產(chǎn)鉛。我國(guó)韶關(guān)冶煉廠、白銀三冶、葫蘆島鋅廠、陜西東嶺等建有5套裝置，2005年產(chǎn)鋅總量20～21萬(wàn)t。該工藝對(duì)鉛鋅難以分選的混合精礦處理具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。60～70年代獲得快速發(fā)展。隨著鉛鋅混合礦分選技術(shù)的提高，加上鉛鋅精礦燒結(jié)過程的煙氣和返粉破碎的粉塵污染等環(huán)保問題難以解決、ISP工藝已夕陽(yáng)西下，全世界先后共建設(shè)了17套ISP裝置，在發(fā)達(dá)國(guó)家，因環(huán)保原因有多家已經(jīng)關(guān)閉，2004年澳大利亞的柯克克里克的ISP廠亦已關(guān)閉，目前全世界包括中國(guó)后建的ISP工廠在內(nèi)仍有15套裝置繼續(xù)生產(chǎn)。

電爐煉鋅，由于投資相對(duì)較低，屬短流程、操作簡(jiǎn)易、環(huán)保沒有突出問題，因此在云、貴、川、陜、甘、寧、青海等邊遠(yuǎn)省區(qū)，有鋅礦資源、電力充足的地方不斷發(fā)展。目前全國(guó)已有35個(gè)工廠建成投產(chǎn)了58臺(tái)電爐，電爐裝機(jī)總功率112k·kW,年產(chǎn)鋅總量15-16萬(wàn)t。已投產(chǎn)的電爐單機(jī)功率在1000～6300kVA之間，產(chǎn)品電耗視精礦品位高低而波動(dòng)在3500～4300kW·H/t粗鋅之間。

另外柳州鋅品廠、水口山有色公司等多個(gè)廠家將鋅焙砂壓團(tuán)、用維氏爐還原揮發(fā)直接生產(chǎn)商品氧化鋅，也有相當(dāng)規(guī)模，氧化鋅年產(chǎn)量波動(dòng)在30～45萬(wàn)t之間。這也應(yīng)歸于火法煉鋅范圍。近十年我國(guó)各類鋅產(chǎn)量列于表3：

表3  我國(guó)各類鋅產(chǎn)量         單位：萬(wàn)t

表3中除電鋅外，均為火法煉鋅產(chǎn)品，以2005年計(jì)，電鋅170.6萬(wàn)t，占當(dāng)年鋅總產(chǎn)量的61.5%,ISP鼓風(fēng)爐產(chǎn)鋅21萬(wàn)t，占7.6%，電爐產(chǎn)鋅16萬(wàn)t，占5.8%，其余豎罐產(chǎn)鋅約35～36萬(wàn)t，占13%。1995年電鋅產(chǎn)量?jī)H占當(dāng)年總產(chǎn)量41%，到2005年已提高到近61.5%，表明我國(guó)濕法煉鋅的發(fā)展速度，隨著再建和改擴(kuò)建煉鋅廠的投產(chǎn)，我國(guó)濕法煉鋅廠的產(chǎn)能將顯著提高。

2.3 鋅冶煉技術(shù)進(jìn)展

（1）云南冶金集團(tuán)和昆明理工大學(xué)，聯(lián)合開發(fā)了高鐵鋅精礦鐵自動(dòng)催化加壓浸出新工藝，處理含Zn42.17%、Fe14.38%、S 29.25%的精礦，工業(yè)性連續(xù)試驗(yàn)指標(biāo)達(dá)到：鋅浸出率98.05%，鐵浸出率僅29.22%，元素硫轉(zhuǎn)化率92.2%。該技術(shù)已建成投產(chǎn)了10000t/a電鋅的生產(chǎn)線，和20000t/a的試生產(chǎn)線，進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化階段。

（2）高硅氧化鋅礦的處理，有突破性進(jìn)展，云南祥云飛龍實(shí)業(yè)有限公司，將高硅氧化鋅礦與硫化礦焙砂中溫和酸浸出渣，按適當(dāng)配比混合，再經(jīng)高溫高酸浸出，用針鐵礦法沉鐵、脫硅、凈液、電解生產(chǎn)電鋅，已取得國(guó)家專利。該廠采用上述工藝已生產(chǎn)多年，鋅的總回收率達(dá)94%±。2005年該廠電鋅產(chǎn)量已突破5萬(wàn)t/a，證明該工藝成熟可靠。該廠同時(shí)用硫酸浸出處理Zn7～8%的低品位氧化礦，浸出率達(dá)70%～80%并用酸洗萃取、電積工藝回收過去堆答的鋅浸出渣，產(chǎn)能已達(dá)10000t/a電鋅，這些技術(shù)為我國(guó)難處理的高硅氧化鋅礦經(jīng)濟(jì)有效地利用開創(chuàng)了新途徑。

（3）由于銦價(jià)持續(xù)攀高，鋅礦中伴生金屬銦的有效回收引起鋅冶煉同行的高度重視，株冶采用環(huán)隙式離心萃取器代替混合澄清槽，直接從氧化鋅酸浸上清液中萃取回收銦、鍺、剔除了銦、鍺富集和兩次富集渣酸浸等工序，銦的總回收率提高了20.25%，鍺的總回收率提高了31.9%。另有兩項(xiàng)研究成果引入了產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)。一是鋅焙砂采用弱酸浸出、浸出渣富集銦，再經(jīng)回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)回收渣中的殘余鋅、銦，以氧化鋅煙塵產(chǎn)出。氧化鋅富集了絕大部分銦，作為提銦的原料，提銦后液回系統(tǒng)回收鋅，改進(jìn)后的浸出工藝，銦的總回收率達(dá)70%以上，因內(nèi)用此工藝建設(shè)50t/a銦、5萬(wàn)t/a鋅的銦鋅冶煉廠，已投產(chǎn)運(yùn)行。

另一研究成果屬火法煉鋅工藝，即銦鋅精礦脫硫焙燒后，焙砂送電爐還原揮發(fā)，揮發(fā)物經(jīng)鋅雨冷凝獲得粗鋅，粗鋅精餾得到精鋅，銦則殘留在精餾殘?jiān)蹭\中，硬鋅經(jīng)真空冶煉回收銦。該工藝銦在電爐中的揮發(fā)率>90%，銦的總回收率達(dá)80%，正在國(guó)內(nèi)建設(shè)年產(chǎn)鋅3萬(wàn)t/a、銦20t/a的示范工廠。硬鋅真空蒸餾，在一個(gè)設(shè)備中同時(shí)完成提鋅、富集銦、鍺、銀、鉛等有價(jià)金屬。且有流程短、直收率高、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。在豎罐煉鋅和ISP煉鋅工廠的硬鋅處理中均已采用。

（4）濕法煉鋅除前面提到的設(shè)備大型化外，曲靖、株冶等廠家的焙燒、浸出、凈液、電解、制酸均實(shí)現(xiàn)了在線檢測(cè)，智能優(yōu)化模型控制。提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了能耗。熔鋅工頻感應(yīng)電爐，采用新型絕緣干式填料和柔性耐火澆鑄材料，解決了感應(yīng)器熔鋅溝鋅液流動(dòng)時(shí)劇烈膨脹、熱應(yīng)力變化給感應(yīng)器造成的龜裂漏鋅及一、二次線圈間的漏鋅問題，實(shí)現(xiàn)了感應(yīng)電爐可不停爐檢修、不需再配備用爐。云南馳宏鋅鍺股份有限公司，將鋅浸出渣加入煙化爐強(qiáng)化揮發(fā)熔煉，回收其中殘留的Zn、Pb、Ge、Ag等有價(jià)金屬，爐型有重大改進(jìn)，達(dá)到了鋅浸渣綜合利用的目的。

目前，即將開發(fā)年產(chǎn)鋅15-16萬(wàn)t/a的145m2焙燒爐及其配套措施，鋅液深度凈化裝置和林極板自動(dòng)剝鋅裝置，以及研發(fā)鋅渣和鉛鋅中礦無(wú)害化處理工業(yè)化裝置。

（5）ISP工藝中，燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火爐改進(jìn)成高效節(jié)能爐型，帶狀火焰燃燒直接點(diǎn)火，節(jié)能25%。密閉鼓風(fēng)爐增大了爐身和風(fēng)口區(qū)面積，改進(jìn)了鋅雨冷凝和電熱前床結(jié)構(gòu)，優(yōu)化工藝條件，送風(fēng)時(shí)率達(dá)93.3%。鼓風(fēng)爐爐瘤清除，通過多種技術(shù)措施，冷凝器周清理延長(zhǎng)至11天，爐子大修周期延長(zhǎng)到3年，單爐產(chǎn)量達(dá)到13萬(wàn)t鉛鋅/a。

ISP生產(chǎn)工藝過程中的燒結(jié)、制酸、鼓風(fēng)爐熔煉三大主體車間均實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)、控制與管理。

3 對(duì)我國(guó)鋅冶煉生產(chǎn)發(fā)展的幾點(diǎn)建議

（1）常規(guī)濕法煉鋅工藝設(shè)備大型化和高效化的開發(fā)和運(yùn)用。

（2）努力推進(jìn)硫化鋅精礦直接浸出工程化研究，重視直接浸出引進(jìn)技術(shù)的消化吸收工作。

（3）結(jié)合鋅電積車間采用大極板機(jī)械剝鋅裝置的應(yīng)用和推廣，促進(jìn)鋅液的深度進(jìn)化工藝的開發(fā)和運(yùn)用；利用冷卻塔風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)電積車間整體機(jī)械通風(fēng)，改善操作環(huán)境。

（4）開展鋅渣及電積鋅中礦綜合回收及無(wú)害化處理工藝的研發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)。

（責(zé)任編輯：安會(huì)珍）