湿法炼锌中浸出渣处理技术探究

李吉宁

（中冶葫芦岛有色金属集团有限公司，辽宁 葫芦岛 125003）

锌冶炼过程中产生的废渣及其化合物对自然生态环境具有破坏作用，危害生物生长及人体健康。回收和再利用它们的废料，对保护生态环境大有益处。湿法炼锌在世界范围内已占锌冶炼总量的80%以上，成为世界炼锌生产的发展方向。湿法炼锌工艺主要包括常规湿法炼锌工艺、高温热酸浸出工艺和硫化锌精矿氧压直接浸出工艺，其中硫化锌精矿氧压直接浸出工艺是目前湿法炼锌的新技术，也是发展趋势。国内目前主流还是常规浸出工艺和高温热酸浸出工艺[1]。然而针对硫化锌精矿氧压浸出渣处理依然存在一定的问题。因此有必要对氧压浸出炼锌渣处理工艺进行探讨分析，对于推动我国炼锌产业实现可持续发展具有重要的意义。

1 湿法炼锌工艺介绍

湿法炼锌工艺，主要是以硫化锌精矿为原料，首先进行沸腾燃烧，使硫化物转变成氧化物。所得焙烧矿用稀硫酸浸出，锌以硫酸锌形态进入到溶液中，控制浸出终点的pH值，使溶液中的铁、砷、锑等杂质水解沉淀进入浸出渣中，硫酸锌溶液经过净化除去铜、福、钻、镍等杂质，然后进行电解沉积而得到阴极锌片，经熔铸得锌锭。沸腾焙烧烟气经余热利用及收尘后制酸。目前，湿法炼锌工艺主要包括：常规湿法炼锌工艺、高温热酸浸出工艺、硫化锌精矿富氧常压直接浸出工艺以及硫化锌精矿直接加压浸出工艺。

2 湿法炼锌废渣来源

湿法炼锌根据不同的工艺，主要废渣有:挥发窑渣、铁矾渣、高浸渣、铜渣、电炉锌粉炉渣、锅炉渣等。①挥发窑渣含有：Zn、Pb、SiO2、Fe、A12O3、CaO、MgO等成份，其中的重有色金属元素与SiO2、CaO形成共熔体，成为无害渣，对环境影响不大。②铁矾渣为有害渣，含有Zn、Cd、Cu、Pb、Fe、Ss等元素，需妥善堆存，堆场应采取防渗漏处理。③高浸渣为有害渣，含有Zn、Cd、Cu、Pb、Fe、Ss等元素，从高浸渣中经济、有效地回收有价金属仍是一个有待研究的课题，目前一般采用渣场堆存，渣场需进行防渗漏处理。或者采用回转窑挥发处理，其重金属元素得到固化，窑渣为无害渣，有利于环境保护。④铜渣。锌净化所产铜锡渣，铜锅渣提锅后产铜渣，可出售给铜冶炼厂以回收Cu等有价元素。⑤电炉锌粉炉渣成份为：Fe（20%～25%）、CaO（23%～30%）、SiO2（20%～28%）、MgO（4%～8%），此 渣为固熔体，为无害渣。⑥锅炉渣可用作制砖内原料，作硅酸盐制品的骨架，用于筑路或作屋面保温材料等。

由以上分析可知，国内湿法炼锌企业产生的有害废渣主要为铁矶渣、浸出渣以及铜渣。高温窑渣从窑尾排出即水淬成窑渣。挥发窑法处理浸出渣的主要缺点只能挥发回收锌、铅、镐和部分的，嫁、铜、银、金以及大部分的锗都残留在窑渣中。因此窑渣中含有大量的银、镶、锗等稀贵元素，是一种可利用的重要资源。

3 渣山的危害

①占地面积大。为了堆放窑渣，需要征地，而城市用地越来越少，地价也越来越高，给发展带来了很大难题。②管理费用高。某厂每年渣山的物料转运量高达20万t，按运转费4万/t计算，运输费用就要80万元。③环保治理难。渣山常年露天风吹雨淋，窑渣中的铜、铅、锌、福、砷等重金属或随地表水排走，或随扬尘飘落周边地区，给环境造成污染。④对外形象差。渣山的存在，有损企业形象，也有损市容。

综上所述。按照循环经济概念，加快渣山的综合利用，变废为宝，已刻不容缓。

4 湿法炼锌浸出渣处理工艺研究

（1）回转窑挥发工艺。回转窑挥发工艺比较适合处理含金属银较低的废渣，具体冶炼工艺流程如下：在将废渣与渣煤混合后，将其送入回转窑，然后进行加热，在窑内环境温度达到900℃时，废渣中的锌、铅等金属开始挥发，随着烟气进入收尘器之中，最终以烟尘形式完成回收，金属挥发率高达80%～90%，煤耗量约为处理废渣量的50%。在具体收尘上，可以采用余热锅炉——电收尘。在对尾气处理方面，由于尾气之中有1%浓度的SO2，这种气体污染大，且非常难处理，但这种方法需要专门的系统设备，很多湿法炼锌浸出工厂以现有条件均无法达到应用要求。因此可以采用离子液吸收工艺，这种方法虽然有着一定的缺陷，例如投资大，能耗高，但整体收益仍大于支出，不失为一个适合选择。

（2）鼓风炉熔炼工艺。采用鼓风炉工艺进行浸出渣处理，主要优势表现为以下几点：一是不需要对浸出渣进行专门干燥处理，一般在鼓风炉料柱下降过程中，在高温烟气影响下，即可自动完成浸出渣的干燥。二是对高铁原料有着较强的适应性，三是对金属铜、银有着较高的回收利用率，四是作为一种传统工艺，发展至今已经应用的非常成熟，能够连续稳定生产。但也存在一些缺陷问题。例如烟气比较容易泄漏，SO2浓度较低，严重限制了制酸工艺效果。针对烟气泄漏隐患问题，可以加强鼓风炉型优化，提升其密闭性，SO2浓度较低问题，可采用浸出炼锌自产的元素硫进行弥补，只是硫酸产量会增加。具体工艺流程如下，首先将浸出渣混料进行压团处理，然后进行鼓风炉的熔炼，接着借助电热前床进行处理，最后进行冰铜水淬处理。在收尘上，可以采用沉降室—电收尘工艺，在尾气处理上，可以采用一转一吸或两转两吸制酸工艺流程。

（3）回转窑还原焙烧——磁选工艺。主要工艺流程如下，先将渣浆和还原煤进行混合，然后进行过滤，在利用圆盘制粒后，在圆筒混料机中加入煤粉，将混合渣进行包裹，送入回转窑，对其进行还原焙烧，将废渣中的铁以Fe3O4，或者金属铁的形式析出，一些锌、铅则以烟气形式收尘器，最终得到回收利用。然后将窑渣经过水淬后，进行磨矿，最终产出铁精矿与银精矿产品。在铁精矿中，会含有40%作用的金属银，在银精矿中，会含有40%的SiO2，含有20%的碳，因此可以将其作为硅石替代品，用于炼铅和炼铜企业的熔剂，而碳作为燃料也能够得到有效利用。

5 结语

湿法炼锌浸出渣属于二次资源，有很高的回收利用价值。研究浸锌渣的综合利用，不仅可以降低对环境的污染，减轻企业负担，而且还可以化害为利，将其转化为二次资源，达到经济效益、环境效益和社会效益的统一。技术的不断进步是企业可持续发展的关键，锌冶炼企业除了努力提高技术内涵、挖掘潜力、扩大产量、形成规模效益外，还要跟踪世界先进技术，做好循环经济工作，全面提升综合实力，以求在激烈的市场竞争中不断发展。