锌的冶炼与资源再生

贾兆霖

（陕西锌业有限公司，陕西 商洛 726007）

锌有着优良的抗大气腐蚀的性能，因而在锌的消费中，大约有一半的锌用于生产含锌喷涂材料以及钢铁铸件的表面防腐；锌与镁、铜、铁等金属制成压铸合金，合金的硬度与强度较之锌均有较大的提高。锌合金良好的性能使之被广泛应用于铸造精密铸件；锌也是制干电池的主要原料，比如最常见的锌锰干电池；锌的化合物，比如氯化锌和立德粉是颜料、医药、橡胶行业必不可少的原材料。本文将从锌的冶炼方法入手，分析锌冶炼废渣的资源再生，以及含锌烟尘的资源再生。

1 我国锌冶炼工艺现状分析

在冶锌的矿物原料中，闪锌矿（ZnS）占据了95%的比例。此外还有部分的氧化锌矿主要包括：硅酸锌矿(Zn2SiO4)、 异 极 矿([Zn4(Si2O7)2(OH)·H2O])和 菱 锌 矿(ZnCO3)等[1]。

（1）火法冶锌。法冶锌的原理是利用铅锌沸点的不同，在高温下利用还原剂使其还原后分离。火法冶炼的工序为：焙烧精矿后进行烧结，在还原剂的作用下还原为锌。本文主要介绍火法冶锌中的鼓风炉法与电炉法竖两种火法冶锌的工艺。

鼓风炉冶锌的实质是将铅锌硫化精矿或铅锌氧化矿由鼓风炉顶端转入后，1000℃的热风被炉膛风管由下而上吹入鼓风炉内，硫化精矿或铅锌氧化矿便在鼓风炉内进行烧结，烧结块和还原剂焦炭在密闭鼓风炉中进行还原冶炼。炉顶部的锌蒸气经冷凝器冷却，上部产粗锌。

电炉法是利用电能直接在电炉内加热锌矿及作为还原剂的焦炭等炉料，经炉内还原剂还原后蒸发出锌蒸气，经过冷凝得到粗锌，再经精炼而得精制锌，或直接将锌蒸气经过骤冷而制得粒径超细的锌粉。

（2）湿法冶锌。目前的世界锌冶炼行业中的两种方法：火法冶锌和湿法冶锌中，湿法冶炼是最为主要的锌冶炼方法，大约世界上80%的锌是由湿法产生的。

本文将着重介绍湿法冶锌中的热酸浸出工艺、直接加压浸出工艺以及碱浸出工艺这三种湿法冶锌工艺。

热酸浸出是精矿经焙烧炉内焙烧，热焙砂直接用含酸浸出液冲洗矿并混合，以矿浆形式进入浸出槽内，称为湿法上矿。焙砂和酸形成的矿浆经在浆化槽内进行充分接触，发生充分的化学反应，提高了浸出率。第一阶段浸出为中性浸出，第二阶段改为温度在85℃到95℃的热酸溶液浸出，热酸溶液浸出提高了反应速率。

在直接加压浸出工艺中，精矿直接在硫酸存在的情况下，借以铁离子作为氧传递的介质。化合物硫被氧化为单质硫。此法可以回收单质硫。硫化锌与硫酸在一定的氧压下发生反应，硫化锌以可溶性的硫化锌形式存在，而化合物形态的硫则以单质硫的形式存在了。

碱法浸出工艺主要适用于低品位的氧化锌矿。碱液主要为NaOH溶液和氨-碳氨溶液。用氨法处理氧化锌矿时，锌与氨水反应生成的锌氨络合离子溶解到溶液里面，在此之后再进行电积。此法在比较高的温度下能够提高锌的浸出率。

2 锌冶炼中的资源再生

2.1 锌冶炼废渣的资源化利用

锌的湿法冶炼过程产生的浸出渣，渣中含有锌、铟、银、铅、锗、银等多种金属，湿法冶锌的浸出渣是一种宝贵资源。浸出渣的资源回收，和湿法冶锌的浸出工艺有着巨大的关系，冶锌工艺的不同决定着锌渣回收工艺的不同。

云南某锌冶炼厂利用回转窑挥发工艺技术处理氧化锌矿浸出渣，回收有价金属，对矿渣进行了无害化处理。该工艺技术主要是将氧化矿浸出渣与煤按一定的比例搅拌混合均匀，以煤中的碳作为还原剂对还原锌，再将混合后的物料制成颗粒状态的混合料，将混合物料进行干燥后，送入回转窑中，窑头配以煤粉进行喷吹还原，控制回转窑的燃烧温度保持在一千二百摄氏度到一千三百摄氏度之间，在碳的还原作用下，氧化锌、氧化铅经过还原后挥发了出来，经过降温后由电集尘器收集，形成含量为62%的氧化锌(铅)粉。

昆明某一锌业资源开发的公司，采用密闭鼓风炉工艺，回收利用氧化锌粉湿法制锌后的浸出渣。该法主要配以铁渣、煤作为还原剂，浸出渣经过烧结变成氧化锌后或者在压砖成型以后在密闭的鼓风炉中被铁渣、煤还原熔炼。

2.2 含锌烟尘的资源再生

Waelz Kiln法能够说是目前世界上最广泛的用于处理电炉集尘灰的方法。首先将收集到的电炉集尘灰制成成型的矿球，配以还原剂焦碳投入旋转窑式的还原炉内。以重油为原料，将炉内温度升高达到1100℃～1300℃，在还原剂碳的作用下将电炉集尘灰中的锌还原并挥发。蒸气态的锌在排气系中与空气接触，而被空气中的氧气所氧化，以氧化锌的形态被捕集回收。

半鼓风炉即MF炉。此法是将电炉集尘灰及银、铜冶炼渣等原料配以煤、硅砂、粘结剂混料后，制成压球后装入进MF炉。MF炉是竖型的充填式炉，炉床的断面是长方形的，MF炉是一种半鼓风炉，是一种竖型的充填式炉。将混合的原料由炉顶装入，而熔融金属及炉渣由炉底排出，原理上与一般鼓风炉相同。

3 结论

对于目前的世界锌冶炼行业中的冶炼工艺中，锌的湿法冶炼是最主要的冶炼方法，大约百分之八十的锌是由湿法冶炼产生的，因而锌渣的产生量是不容忽视的，对于湿法浸出锌渣的资源再生显得尤为重要。如果能将湿法炼锌的锌渣加以利用，将会实现资源和环境的互惠双赢。但是湿法炼锌的浸出渣是成分非常复杂，尤其是高温高酸的炼锌浸出废渣，不妥善处理，将会以按照危险固体废弃物进行处理。但湿法浸出废渣中除了锌外，还有其他的金属。本文共论述了两种方法回转窑挥发工艺技术处理氧化锌矿浸出渣、采用密闭鼓风炉工艺回收利用氧化锌粉湿法制锌后的浸出渣。

本文除了论述不同工艺对湿法冶锌废渣的资源化利用的工艺技术方法外，还对含锌烟尘的处理方法进行了论述。本文提及的含锌烟尘回收方法是基于以回收锌的观点而被开发出来的方法。锌工业是重要的国民经济行业基础产业，对国家的经济发展建设有着举足轻重的作用。而锌冶炼行业对资源、能源的消耗较大，对环境的污染也不可忽视。我国锌行业正面临着锌矿产资源不足、对大气环境的污染严重、废渣产生量大的、资源综合利用率低等各种困境。本文从锌的冶炼方法入手，分析了锌冶炼废渣的资源再生工艺，以及含锌烟尘的资源再生工艺。