氧浸渣搭配处理锌浸出渣的冶炼方法

李允斌

(长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙 410011)

1 引言

湿法锌冶炼过程都要产生大量锌浸出渣［1］，常规法产生一种含锌高的中浸渣，高温高酸法产生两种渣，一种是高浸渣，另一种是除铁过程中产出的铁渣，根据除铁流程不同，分别产生黄钾铁矾渣、针铁矿渣、赤铁矿渣三种［2］，常规法所产中浸渣因为含锌高，必须采用火法处理以回收锌，弃渣外售，零堆存。高温高酸法所产高浸渣及铁渣，除赤铁矿渣可直接外售外，黄钾铁矾渣、针铁矿渣及高浸渣，因为含锌较低，以前一般采用特殊渣场弃置堆存，由于日益严格的环保要求及资源利用最大化，对高浸渣及铁渣也需采用火法处理，弃渣外售，零堆存。目前一般采用传统的回转窑或烟化炉挥发法，传统的挥发法需在锌浸出渣中配入大量焦碳或煤，该法存在能耗高，处理每吨渣料要消耗约0.5t焦粉，环境差，产生低浓度SO2烟气处理难度大，生产成本高等问题。随着硫化锌精矿直接浸出技术的发展，有利于锌冶炼过程的环境保护和节能降耗，硫化锌精矿经氧压浸出(常压或加压)后，底流通过浮选产出硫精矿和浮选尾矿［3］，硫大部分以元素硫进入硫精矿而回收，上清液送净化、电积及熔铸生产电锌。

本方法为硫化锌精矿直接浸出过程中，底流不进行浮选，直接将氧压浸出后的底流进行过滤，得到一种含硫高含锌低的氧浸渣，采用氧浸渣搭配处理传统锌浸出渣的火法生产工艺，改变了处理物料的性质，以硫代焦或煤，节省了大量燃料，同时物料含硫较高，可以直接生产硫酸。改善了环境，降低了生产成本。完全可以取代高耗能的锌浸出渣传统挥发法，是一种环保、节能降耗的新技术。

2 技术方案

本方法的技术方案如下:

(1)硫化锌精矿直接浸出(常压或加压)后，上清液送净化、电积及熔铸生产电锌，产出底流，不经浮选直接过滤得到一种含硫高含锌低的氧浸渣。

(2)采用氧浸渣搭配传统锌浸出渣进行火法处理。

(3)采用富氧熔池熔炼如富氧侧吹炉、富氧底吹炉、富氧顶吹炉处理氧浸渣及锌浸出渣取代传统的回转窑及烟化炉挥发法［4］。

与现有传统的回转窑及烟化炉挥发法处理锌浸出渣的技术比较，本方法的优点在于:

(1)从硫化锌精矿直接浸出工艺得到一种含硫高含锌低的氧浸渣，提供了以硫代焦或煤的燃料，同时简化了直接浸出工艺流程。

(2)与单独处理锌浸出渣比较，采用氧浸渣搭配处理锌浸出渣方法，改变了处理物料性质，由于处理物料含有自热燃烧的硫，因此不需增加焦碳或煤，大大降低了能耗。

按照氧浸渣与中浸渣混合料含S20%计算，采用二段富氧熔池熔炼，一段为氧化、二段为还原，计算能耗指标约278.5kgce/t渣料，而采用传统的挥发法单独处理中浸渣，计算能耗指标约444.4kgce/t渣料，可节约能耗近40%，传统的挥发法单独处理高浸渣或铁渣的能耗指标比单独处理中浸渣更高，本法节能效果将更明显。

(3)采用氧浸渣搭配处理锌浸出渣混合料含S15% ～20%，烟气含SO2浓度高，可以直接生产硫酸，避免了低浓度SO2烟气治理中的问题［5］。

(4)采用富氧熔池熔炼属强化熔炼、传质传热效果好，还原剂利用高，床能力大，密闭性好，生产环境优。

(5)采用富氧熔池熔炼，处理物料不用干燥或破碎，直接入炉，备料简单。

3 工艺流程

氧浸渣搭配处理锌浸出渣的工艺流程图详见图1。

4 富氧熔池熔炼机理

富氧熔池熔炼根据喷枪插入熔池的方式不同分为三种炉型，喷枪从熔池侧边插入称为富氧侧吹炉，喷枪从熔池底部插入称为富氧底吹炉，喷枪从熔池顶部插入称为富氧顶吹炉，这三种炉型的熔炼机理基本相同。熔炼由熔化和还原过程组成。

在氧化熔炼阶段，主要反应为S°+O2→SO2，元素硫燃烧放出大量热能来加热熔化浸出渣，可以节省大量的煤、燃油或燃气，由于有弱还原气分，浸出渣中易挥发成分(Zn、Pb、Cd、Bi、As、Ag)还原挥发到气相中，这些金属被二次空气再氧化，金属氧化物被收尘器捕集下来;在还原熔炼阶段，对熔炼渣进行最终还原，可以产出含Pb+Zn＜1%及微量的Cd、Bi、As、Ag等金属的固态弃渣。还原阶段与氧化阶段区别在于，还原阶段向熔池只加还原剂煤，而不加浸出渣，产出大量含有可回收的Zn、Pb、Ag和其它金属的氧化物。

还原阶段的主要反应为:

5 具体实施步骤

(1)硫化锌精矿直接浸出(常压或加压)后，产出底流，温度80～85℃，底流固体浓度30% ～35%，酸度20～60g/L，不经浮选直接过滤，得到一种含硫高含锌低的氧浸渣，上清液送净化、电积及熔铸生产电锌。

(2)氧浸渣大约含 S 48% ～52%、Fe16% ～20%、Zn1% ～3%，中浸渣大约含S4%、Fe22%、Zn 20%、高浸渣大约含S6%、Fe10%、Zn6%，黄钾铁矾渣大约含S12%、Fe30%、Zn3.5%，针铁矿渣大约含S 10%、Fe35%、Zn7%，采用氧浸渣搭配处理锌浸出渣混合料含S要在15% ～20%，氧浸渣搭配处理中浸渣或高浸渣，混合料配比大约1∶(1.5～2.0)，氧浸渣搭配处理黄钾铁矾渣或针铁矿渣，混合料配比大约1∶(2.0～2.5)。

(3)采用富氧熔池熔炼如富氧侧吹炉、富氧底吹炉、富氧顶吹炉处理氧浸渣及锌浸出渣，按混合料含S要求在15% ～20%，以保证自热熔炼，采用二段富氧熔池熔炼，一段为氧化熔炼，通入富氧浓度40% ～60%，温度约1300℃，二段为还原熔炼，配入还原煤率大约10%(以渣料计算)，温度约1250℃，熔融渣经水淬，得弃渣外售，烟气经余热回收及收尘后，得氧化锌烟尘送锌系统，收尘后烟气送制酸。

(4)收尘后烟气含SO27% ～9%，采用二转二吸法制酸生产硫酸外售，制酸尾气经尾气吸收装置后达标排放。

6 结语

我国为世界锌生产大国，常规法、高温高酸法、直接浸出法这三种传统湿法炼锌工艺都在我国有工业生产实践，而大部分工厂目前都采用常规湿法炼锌工艺，由于日益严格的环保要求，对于锌浸出渣要求零堆存，因此，高温高酸法、直接浸出法产出的锌浸出渣也都面临要求火法处理后产出水淬渣而销售，而常规法及高温高酸法产出的锌浸出渣中含硫很低，挥发过程中需加入大量焦或煤，能耗大、生产成本高，同时产出低浓度SO2烟气需治理，而采用直接浸出法产出的氧浸渣搭配处理锌浸出渣工艺，这种工艺改变了物料性质，利用氧浸渣中的硫来取代焦或煤，提供反应所需的热能，可节省大量焦或煤，将大大降低能耗，减小生产成本，同时可以产出含SO27%～9%烟气直接送二转二吸制酸生产硫酸，氧浸渣搭配处理锌浸出渣冶炼方法是一种能源节约型，环境友好型的生产工艺。

［1］王辉.21世纪以来我国铅锌冶炼技术的进展［C］.长沙:全国第十二届铅锌冶金学术年会，2013.

［2］张喜昌，吴明军，刘昭成.湿法炼锌浸出渣的资源化实践与创新［J］.资源再生，2013(3):58-61.

［3］姚兴云，苏平.谢里特锌压力浸出在HBMS精炼厂二十年的运行实践［J］.中国有色冶金，2011(5):1-8.

［4］晏祥树，陈春林.锌浸出渣火法处理工艺探讨［J］.中国有色冶金，2012(5):58-62.

［5］魏甲明，许波，董四禄，等.改进型氧化锌脱硫工艺在锌冶炼厂应用的探讨［J］.中国有色冶金，2012(5):55-57.