长沙有冶金设计研究院 张乐如
【摘要】本文在阐述我国铅锌冶炼节能减排的现状基础上，论述了铅锌冶炼节能减排的影响因素,提出了铅锌冶炼节能减排有效措施。
1 概述
随着世界气温变暖、温室效应日趋严重，环境状况的不断恶化,以及能源价格的迅猛上涨,节能减排已经引起世界各国的普遍关注。铅锌冶炼属于高能耗高污染的行业，提高节能减排技术水平和管理水平犹为重要,节能减排水平将体现整个行业的技术水平,决定整个行业的生存发展命运.
由于世界发达国家对环境保护日益重视，铅锌冶炼生产受到环境保护政策约束日益增加,发达
国家铅锌产量逐年减少，铅锌消费量却逐年增加，导致铅锌价格不断上涨。我国铅锌冶炼行业抓住机遇，产能和产量迅速增长，成为世界第一大铅锌生产国。2007年我国铅、锌产量分别为276万吨和 371万吨，分别占世界铅、锌产量的34。1％和32.5％。
然而，我国铅锌冶炼行业技术装备水平并没有与其产能得到同步提高，高能耗高污染的状况没有得到根本改善。不仅与世界铅锌冶炼行业有较大差距，与我国铜铝冶炼行业也有一定差距。主要表现在产能集中度较差,企业数量多,技术水平不平衡,整体技术装备水平比较落后，自动化控制水平低.
2 我国铅锌冶炼及其节能减排的现状
2。1铅冶炼
目前我国粗铅生产能力大约220万吨，烧结机烧结-鼓风炉熔炼工艺约为60万吨,氧气底吹熔炼-鼓风炉还原工艺约为70万吨，氧气顶吹熔炼-鼓风炉还原工艺约为8万吨，ISP工艺约为20万吨,卡尔多炉工艺约为5万吨，其余约60万吨则采用烧结锅或烧结盘烧结—鼓风炉熔炼工艺.
根据有金属工业年鉴统计，过去10年我国铅冶炼综合能耗平均为660kg标准煤/t，粗铅冶炼焦耗413kg/t，电解铅的直流电耗平均为132kWh/t。株冶、韶冶、豫光金铅等大型冶炼企业的炼铅能耗较低，约高出世界水平10%左右.但是一些中小型冶炼企业的炼铅能耗较高。
铅冶炼主要采用火法冶炼，废水经过处理可以循环利用;火法冶炼渣经过水淬后属于一般固体废物，可以循环利用或安全堆放；主要污染是烟气污染.目前烧结机烟气均采取一转一吸制酸工艺加尾气脱硫，或湿式制酸工艺,尾气可以达标排放。氧气底吹熔炼、氧气顶吹熔炼、卡尔多炉工艺、ISP工艺烟气均采取两转两吸制酸工艺,尾气可以达标排放。但是烧结锅或烧结盘烧结烟气由于SO2浓度低，无法制酸，
直接排放。每年有40多万吨SO2直接排入大气，给大气环境造成严重污染.
2。2锌冶炼
我国锌冶炼产能和产量均达到380万吨/年，80％左右为湿法炼锌工艺,15％左右为ISP炼锌工艺，其余为落后的竖罐炼锌工艺。
过去10年我国湿法炼锌工艺平均综合能耗为2089 kg标准煤/t，锌电积直流电耗平均为3229
饱和聚酯kWh/t.ISP炼锌工艺平均综合能耗为2022 kg标准煤/t。10年来依靠技术进步,逐步淘汰落后的高能耗高污染竖罐炼锌工艺，能耗指标逐年下降。一些大型炼锌企业如株冶、韶冶、葫芦岛、豫光金铅、西北冶炼厂等，其炼锌能耗接近世界先进水平。世界湿法炼锌工艺在1900 kg标准煤/t,锌电积直流电耗平均为3100～3200kWh/t。株冶由于常规湿法炼锌高能耗，浸出渣采用高能耗的回转窑工艺，综合能耗为2100 kg标准煤/t左右，其锌电积直流电耗平均为3100kWh/t左右，最低达到过2970 kWh/t，属于世界非常先进的水平。 国外ISP炼锌工艺为1800 kg标准煤/t，我国韶冶ISP炼锌工艺为1900 kg标准煤/t，
接近世界水平。
我国已经投产的湿法炼锌工艺都是锌精矿沸腾焙烧、焙砂浸出工艺。我国主要采用常规法和黄钾铁矾法，只有温州冶炼厂采用针铁矿法。湿法炼锌工艺的废气主要是沸腾焙烧的烟气和常规法浸出渣处理的回转窑烟气，沸腾焙烧的烟气经过收尘和制酸，尾气可以达标排放,不会给大气环境造成污染。但是回转窑产生的低浓度SO2烟气，必须经过脱硫处理后才能达标排放。主要污染来自废渣和废水，我国目前的黄钾铁矾渣和针铁矿渣均未经过处理，直接堆放。黄钾铁矾渣和针铁矿渣属于危险固体废物，其中的重金属离子和硫酸根离
子均可能随雨水流入地表,对当地水体造成污染。常规法的浸出渣一般采用回转窑处理，产出窑渣属于一般固体废物,可以对此进行综合利用，分选出铁渣作为炼铁的原料，分选出废焦返回回转窑作为燃料。湿法炼锌工艺的废水主要沸腾焙烧的烟气洗涤的污水和冶炼过程跑、冒、滴、漏产生废水，其中含有重金属离子和硫酸根离子，必须经过处理才能达标排放。
3 铅锌冶炼节能减排的主要影响因素
3.1冶炼工艺影响
冶炼工艺是影响能耗的最重要因素。在火法冶炼过程中，引入富氧或纯氧冶炼技术,实现精矿直接熔炼，使生产流程缩短,设备床能力大幅度提高，使冶炼过程的烟气量大幅度减少,烟气带走的热量也大幅度减少，消耗的动力也相应减少，单位产品能耗大幅度下降。湿法冶炼工艺引入富氧直接浸出技术，硫化锌精矿不需经过沸腾焙烧, 在氧气条件下直接浸出,不产生SO2烟气，硫转化元素硫,经过浮选和热滤得到含硫99。9%硫磺.
（1) 铅冶炼工艺对能耗的影响
目前世界用于工业生产的冶炼方法有基夫赛特法，QSL法、卡尔多炉法、氧气吹顶法-鼓风炉法、氧气底吹—鼓风炉法和烧结-鼓风炉法。我国自行开发的氧气侧吹炼法,已完成工业化实验并获得成功，去年已用于铜冶炼的技术改造.目前正在进行工业化应用设计工作。
上述6种已用工业化生产的冶炼工艺的共同特点是采用富氧或纯氧熔炼技术，前三种(基夫赛特法、QSL法、卡尔多法)为直接炼铅法，可在一台反应器内将含铅原料直接产出全部粗铅，能耗较低，综合能耗为350kg标煤/t左右。氧气吹顶和氧气底吹都只能完成氧化熔炼，产出40%-45％的粗铅，然后将高铅渣铸块冷却后加入鼓风炉还原熔炼，产出二次粗铅，综合能耗为450kg标煤/t左右，烧结—鼓风炉法综合能耗也为450kg标煤/t左右。现将几种炼铅工艺的消耗指标列表如下：
几种炼铅工艺综合能耗指标见表3—1.
表3—1 几种炼铅工艺综合能耗指标
项目 | 图像拼接基夫赛特法 | QSL法 | 鞋帮 卡尔多法 | 氧气顶吹- 鼓风炉法 | 氧气顶吹— 鼓风炉法 | 烧结机+ 鼓风炉法 |
氧气（m3/t） | 350 | 302 | 加热膜300 | 260 | 270 | - |
焦炭（kg/t） | 92 | — | 50 | 350 | 350 | 350 |
粉煤（kg/t） | —- | 199 | —- | -— | -— | —- |
重油（kg/t）艾叶油胶丸 | — | — | 14 | —— | - | — |
电（kWh/t） | 525 | 392 | 365 | 320 | 320 | 420 |
水(t/t） | 22.6 | 21 | 21。5 | 24 | 21。6 | 22 |
余热发电(kWh/t） | —240 | —260 | — | —280 | —280 | — |
合计（kgce/t） | 346。4 | 316。1 | 388.1 | 462.4 | 466.1 | 510.2 |
| | | | | | |
从表上可见，凡需采用鼓风炉还原熔炼的方法能耗均高出许多。其原因是在鼓风炉还原熔炼过程中需要消耗大量焦炭，按炉料计算，冶炼烧结块的焦率为11%-12%，冶炼高铅渣的焦率为16%-18%。因此，烧结—鼓风炉法、氧气吹顶或氧气底吹-鼓风炉炼铅是能耗最高的炼铅方法,研究高铅渣直接还原取代鼓风炉还原是一种降低炼铅能耗的重要课题。同时采用直接炼铅工艺将是降低炼铅能耗、消除炼铅污染的根本方向。
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