锌湿法冶炼渣处理工艺探讨

锌湿法冶炼渣处理工艺探讨

尚涛涛

（ 陕西锌业有限公司， 726007）

摘要：为解决锌湿法冶炼渣作业的理论知识匮乏问题，本文对海内外锌湿法冶炼渣的处理工艺进行研究，对回转窑处理法、基夫赛特工艺、烟化吹炼工艺、侧吹熔炼工艺、赤铁矿法以及堆存工艺进行了详细解读。

关键词：锌湿法冶炼；渣处理；处理工艺

引言：现阶段，运用中浸、净化、熔铸、电积的湿法工艺取得的锌大致占据锌整体生产总量的80%，各个工艺的核心区别为中浸渣的处理手段。结合处理手段的差异，能够分成应用热酸浸出、还原挥发以及氧压浸出三种方式，其中热酸浸出的方式又能够分成应用针铁矿、黄钾铁钒以及赤铁矿三种手段。

1国内火法处理工艺

1.1回转窑处理法

回转窑工艺，也就是应用回转窑处理湿法冶炼锌中的渣，通过挥发的方式获取其中的铟、锌、铅等有价金属元素。此工艺比较完备，运用广泛，不过回转窑是转动式冶炼设施，密闭程度比较低下，烟气含量较多，携带走的热量量级比较大，二氧化硫浓度不高，难以实现酸的制备。并且，物料属于半熔融的情况中，挥发性不强的金属比较难以回收，传质的热量传导能力不强，半数之上的焦粉并未参与到反应中便已经伴随窑渣被排放出去了，使得煤炭消耗量大，处理每吨浸出渣会损耗0.5t左右的焦煤粉。

1.2基夫赛特工艺

基夫赛特炼铅法属于苏联“全苏有色金属科学研究院”（如今是哈萨克斯坦东方有色金属研究院）所研发的闪速熔炼工艺。2009年于我国首度引入该工艺，在2013年顺利投入生产。基夫赛特炼铅工艺具备原材料门槛不高、元素回收参数显著、冶炼炉应用期限长、环境保护水平高、能源消耗少等明显有点。经过持续的研究开发，长沙有色冶金设计研究院有限公司又研发了“一种搭配处理锌冶炼渣料的直接炼铅方法”，此种手段运用基夫赛特炉冶炼Pb>25%的低品位材料，并且大规模配置处理锌冶炼渣作为原料，脱硫、氧化以及还原反应在同个炉中实现，生产出高品位的粗制铅，有着可观的金属回收参数。

1.3奥斯麦特工艺

奥斯麦特工艺为顶部喷吹浸没熔池冶炼工艺。韩国高丽亚铅公司于1995年首度应用奥斯麦特炉处理针铁矿渣以及锌浸出渣，生产出了绿色惰性炉渣。此企业设置了2台奥斯麦特炉专项处理锌浸出渣，一台当做烟化炉，另一台当做熔炼炉。从烟化炉中取得的渣以高压水喷进行喷水来降低温度，确保水淬渣的颗粒直径，水淬渣能够对外销售到水泥厂作为配料。此工艺的金属回收参数可观、自主作业能力强，国内在2013年引入此工艺，顺利投入到生产中。2019年在其它公司也完成了奥斯麦特炉处理铅精矿配合氧压浸出渣的材料投入生产试验^[1]。

1.4烟化吹炼工艺

烟化炉挥发工艺的内容为应用粉煤燃烧产出足够的热量以及CO₂气体，令炉中维持偏高的温度以及部分的还原气体氛围，把ZnFe₂O₄、ZnSO₄等材料分解、熔化、还原、挥发。此工艺的实际本质为还原挥发的过程，同回转窑处理工艺的道理在本质上有相似之处，区别在于此工艺在熔融情况之下展开，而回转窑挥发的方式为在半熔融的情况中展开。我国某公司运用2台烟化炉处理锌浸出渣，自2005年投入生产直到如今仍运转正常。

1.5侧吹熔炼工艺

侧吹炉处理锌浸出渣会将还原剂、锌浸出渣以及熔剂依据一定配比展开对配置重量的量计，匀称混合之后通过传输设施不间断地送至侧吹炉中展开熔炼，熔炼温度把控在1300～1400℃之间，熔炼生成的含银冰铜或者含银粗铅沉至炉的底端，经过炉下侧边的排离出口排放，熔炼生成的炉渣展开烟化处理，炉渣内的铟。锌等有价金属挥发进到烟气中。在侧吹的期间，应用碎煤当做燃料以及还原剂，温度极高情况下的锌浸出渣处在熔融的情况中，添加富含氧气的空气使熔池出现剧烈的搅拌晃动，提高传质传递热量的速度，还原剂应用参数可观，生成的SO₂烟气总量相较回转窑有大幅度的降低，SO₂能够配置进沸腾的焙烧烟气制酸系统进行回收。2019年，国内某公司应用侧吹炉顺利处理锌浸出渣。

2国外其它处理工艺

2.1赤铁矿法

热酸浸出赤铁矿的方式来自于日本同和矿业公司所研发，在1972年于秋田锌业饭岛冶炼厂运用。此工艺大体上包含SO₂还原施加压力浸出以及用氧压赤铁矿的方式沉铁的核心流程。在赤铁矿方式沉铁之前，应用CaCO₃展开提前中和、二度提前中和、脱砷、脱铟铝镓、二度脱铟铝镓等^[2]。

赤铁矿渣内的含S总量为4.57%，S的含量过高将直观地影响的赤铁矿的售卖。赤铁矿渣内S的核心源头包含3类：铁矾、碱式硫酸铁以及不能够逆吸附的硫酸根离子，其中，铁矾中硫的含量占据赤铁矿渣内整体硫的含量不小于50%。如果把赤铁矿渣当做炼铁的原材料，冶炼的过程中，一些硫被还原到生铁之中，硫含量比较多的钢在自身热加工的过程中容易出现“热脆”，所以进到炉中原材料需要含S量<0.5%。饭岛冶炼厂生产的赤铁矿渣由于自身硫的含量较大，并没有销售到炼铁工厂中，而是被销售到了水泥工厂内。不过伴随水泥生料内含硫量的提升，熟料内的含硫量同样对应地有所提升。硫含量过大的原材料在水泥熟料煅烧的期间有可能产生结皮堵塞或者在回转窑中结圈等情况；并且，所制出的水泥商品一旦硫的含量过，将削减水泥的坚固程度，提升凝结的所需时长。所以，赤铁矿渣应该在通过焙烧脱硫之后，方可以被运输至水泥工厂。

2.2堆存工艺

芬兰科科拉（Kokkola）锌厂运用“转化法”来处理锌焙砂，也就是把温度高、酸性强的沉矾除铁以及高酸浸出工作在相同的期间进行，添加沉矾剂之后，铁将从固体化合物铁酸锌转化成另外的固体化合物铁矾。包含黄钾铁矾的浸出渣通过过滤、洗涤、中和之后送到渣池中。渣池的底端被铁矾渣所铺满，其渗水参数为10^-4.20cm/s，是周边海底沙壤的1/20，同时在渣池深6m的位置同样具备与泥土相近极其紧密的沙层。渣池的周边建设了渗漏槽，在渣池以及渗漏槽中采集的液体经过净化之后再进行循环或排出，令渣池的液体平面下降，同海平面相近。堤坝的高度结合渣量逐渐提升，渣层厚度到达15m之后便运用植物以及碎石铺满渣池，新的铁矾渣送到附近位置。渣池的渗流需要是0.3m³/天/1m坝长或6m³/h，尽管科科拉锌厂同关键的受保护地下水环境（1000m左右）相邻，不过并未观察到受保护区同渣池之间发生渗流的情况。

结论：伴随国内环境保护需要逐渐迫切，几近全部锌冶炼渣均务必通过火法处理方能够符合环境保护需要。把常规的赤铁矿方式以及回转窑工艺的能源消耗换算成煤消耗量展开比较，每年生产10万t锌的冶炼工厂，赤铁矿方式以及回转窑工艺的煤消耗量分别是6.87万t/a以及3.23万t/a。

参考文献：

[1]周昱贤.降低锌湿法冶炼过程浸出渣含锌的处理工艺[J].世界有色金属,2021(09):201-203.

[2]刘自亮,王宇佳,张岭.锌湿法冶炼渣处理工艺研究[J].铜业工程,2020(01):74-77.