几种锌冶炼技术的现状及发展

    火法炼锌中的竖罐蒸馏炼锌已趋淘汰，电炉炼锌规模小且未见新的发展。等离子炼锌技术及喷射炼锌技术在上世纪80年代实现了钢厂烟灰回收锌的示范工厂，至今尚未见有关进一步的商业化进展的报道，密闭鼓风炉炼铅锌是世界上最主要的几乎是唯一的火法炼锌方法。世界上总共有15台（包括国内ISP工厂）密闭鼓风炉在进行锌的生产，占锌的总产量12%-13%，其技术发展主要是增加二次含铅锌物料的处理措施；改进冷凝效率；富氧技术的运用等。

    1.1氧压浸出技术的运用

    硫化锌精矿氧压浸出新工艺的特点是：锌精矿不经焙烧直接加入压力釜中，在一定的温度和氧分压条件下，直接酸浸获得硫酸锌溶液，原料中的硫、铅、铁等则留在渣中，分离后的渣经浮选、热滤、回收元素硫、硫化知残渣及尾矿，进入硫酸锌溶液中的部门铁，经中和沉铁后进入后续工序处理。该工艺浸出效率高。对高铁闪锌矿和含铅的锌精矿适应性强。与常规炼锌方法相比无需建设配套的焙烧车间和酸厂，有利于环境的治理，尤其是对于成品硫酸外运交通困难的地区，氧压浸出工艺更显优势，产出的元素硫便于储存和运输。

    该工艺动力学研究表明，浸出反应是在硫化锌矿粒表面进行的多相反应，为了提高浸出过程的反应速度，要求精矿粒度98%小于44μm。升高温度反应速度增加，但当温度提高到元素硫的熔点（119℃）时产生的溶融硫会包裹在硫化锌颗粒表现，阻碍浸出反应的继续进行，实验发现溶融硫的黏义勇在153℃时最小，而温度高于200℃时，硫氧化生产硫酸盐的速度大为增加，因此浸出温度定为150℃左右为宜，同时加入木质磺酸盐作表面活化剂，有利于反应顺利的进行。溶液中三价铁的存在对浸出反应起加速作用，在使硫化锌氧化时，本身被还原成二价铁，接着又被进一步氧化成三价铁。二价铁氧化成三价铁被认为是浸出过程的控速阶段，起到氧的传递作用。浸出的反应与二价铁氧化速率紧密相关，二价铁氧化速率与二价铁的浓度、溶液的酸度及浸出过程的氧压有关。工业实践证明：硫化锌精矿氧压浸出的温度为140℃～150℃，氧分压为700kPa，浸出时间1小时，锌浸出率可达98%以上，硫总回收率为88%。目前国外已有五座炼锌厂建成了氧压浸出系统。

    （1）加拿大特累尔锌厂：

    该厂氧压浸出系统设计处理锌精矿能力为190t/d，新建的氧压浸出系统与原有的传统湿法炼锌平行运行，氧压浸出的矿浆经旋流器分级溢流进入老系统的酸浸槽与原工艺流程合并，氧压浸出系统设计产锌量为全厂产能的20%。

    该厂处理的物料主要是柯明柯公司的沙里文矿。其顾分为：锌49%，铁11%，铅4%，硫32%。

    氧压浸出厂首先将锌精矿用球磨机细磨，球磨机与水力旋流器闭路循环，旋流器的溢流经浓缩后得到含固量68%～70%，粒度小于44μm占90%的矿浆，在矿浆搅拌槽里加入表面活性剂后，连续泵入4室高压釜的第一室。由电积车间来的废电解液配入浓硫酸，使其酸度达到含硫酸165g/L，然后与矿浆闪蒸槽产出的蒸气进行热交换，使废电解液的温度由30℃提高到70℃，预热后的废电解液泵入高压釜的第一室。未经预热的废电解液泵入高压釜的第二室，氧压浸出用的氧气纯度为98%，从高压釜前三个室加入。高压釜为四室卧式机械釜，其直径为3.7m，长15.2m，容积103m3,每室有搅拌器和隔板，操作压力为 1250Pa，温度150℃，浸出产物通过衬陶瓷的排料阀排出，进入闪蒸槽，闪蒸槽的操作压力为55kPa，温度为117℃，闪蒸后的矿浆进入调节槽，再泵入一台水力旋流器，旋流器的溢流主要是硫酸锌溶液和铁矾矿浆，经扫选硫后送焙烧浸出系统。扫选产品与旋流器底流合并经粗选，精选后产出硫富集物，再经过滤、溶融、热滤，产出元素硫出售。未反应的硫化锌和夹杂的硫残渣返回焙烧。

    该氧压浸出系统经改造完善后的处理能力已达到376t/d，设备运转率90%，高压釜物料停留时间100分钟，排气中氧含量（干基）85%，浸出终液含铁5g/L，含酸30g/L，锌浸出率98%，硫回收率83%～91%。

（2）加拿大梯明斯厂

    氧压浸出系统设计能力为处理精矿105t/d，该厂也是在传统湿法炼锌厂基础上扩建的。加压浸出的矿浆经浓密后，溢流在氧化槽中氧化，中和，焙烧作氧化步骤的中和剂，氧化步骤排出的浆化物由硫酸锌溶液，未反应的焙烧砂矿和沉淀的氧化铁组成，送至老厂的中性浸出工序与主工艺流程合并，氧压浸出矿浆浓密底流即合硫浸出渣，与老厂产生的残渣一起洗涤过滤并储于尾矿坝。

    该厂的氧压浸出工艺与特列尔锌厂工艺略有不同，采用低酸作业，铁以黄钾铁矾，碱式硫酸铁和水合氧化铁沉淀。

    浸出高压釜也是四室卧式机械釜，其直径为3.2m，长12m，有效容积50m2，釜体结构同于特列尔厂，外壳为碳钢，内衬铅和耐酸砖，内部零件由钛和904L不锈钢制成。

    进入高压釜锌精矿矿浆含固量65%，小于44μm。颗粒占95%。釜内总压维持在1100～1240kPa，温度130℃～145℃，浸出产物经闪蒸槽温度降至100℃进调浆槽，在浓密机中固、液分离前静置一段时间，使硫碘转换成单斜体结晶状。大约25%的上清液作为冷却剂再循环回到高压釜内。剩余的上清液在氧化槽中使二价铁离子氧化成三价铁离子，在此焙烧作氧化步骤的中和剂，并返回老系统沉矾液调节液固比。氧化槽排出的浆化物送至传统工厂的中性浸出段。浓密机底流含碱式硫酸铁、铁矾渣、单质硫及共他残留物与传统工厂生产的残渣一起洗涤并堆存于尾矿坝。投产前期，曾出现过砖衬的脱落，铅衬的局部浸蚀，卸料管堵塞及排气控制阀的磨损问题，经过几次的修改，材质的更换和加强维护管理，逐步提高了其经营效率和产量。1995年运行时间为80.4%，设备利用率达到88.2%。其主要生产数据如下：实际的精矿处理量150t/d,釜内氧含量（干基）92%，浸出终液含酸15～18g/L，含铁3-3.5g/L，锌浸出率98%。