孟 波，王吉坤，张红耀
(云南冶金集团股份有限公司，云南 昆明 650224)
摘 要：简要介绍了国内外锌冶金技术的现状，并分析了其发展趋势，重点介绍了氧压直接酸浸技术和富氧常压浸出技术的进展情况。 关键词：锌冶金；氧压酸浸；富氧常压浸出
中图分类号:TF813 文献标识码:A 文章编号:1006-0308(2010)02-0099-03
The D evelop m en t of Z i n c M et a llurgy Process
MENG Bo,WANG J i-kun,ZHANG Hong-yao
(Yunnan Metallurgical Gr oup Co.,L td.,Kunm ing,Yunnan650224,China)
ABSTRACT:Current situati on of zinc metallurgy p r ocess at home and abr oad is intr oduced and its devel opment trend is analyzed in this paper.Es pecially,the advances of p ressure oxygen direct acid l
eaching p r ocess and oxygen-rich at m os pheric p ressure leaching p r ocess are p resented.
KEY WO R D S:zinc metallurgy;p ressure oxygen acid leaching;oxygen-rich at m os pheric p ressure leaching
1 前 言
锌是常用的有金属，是重要的工业原材料。我国锌资源丰富，储量居世界第一位。同时我国是世界最大的锌生产国，锌产量连续多年居世界第一位。近10年来，我国锌冶金技术得到较快发展，目前，正逐步接近或达到国际先进水平，通过下一步努力，有的技术有望达到国际领先水平。
库顶切换阀锌冶炼工艺分为火法和湿法两大类。20世纪前基本上是火法冶炼，自从1916年湿法炼锌问世以来，由于它自身的优势而迅速得到发展，在锌冶炼工艺中逐渐占据优势。现在，湿法炼锌是世界上最主要的炼锌方法，其产量占世界总产量的80%以上[1]，新建和扩建的锌冶炼企业均采用湿法炼锌工艺。
2 火法炼锌技术
火法炼锌中，密闭鼓风炉炼锌因能处理混合铅锌矿等复杂物料，是目前世界上最主要的火法炼锌方法，其它一些火法炼锌方法在国外已逐步被淘汰。竖罐炼锌和电炉炼锌的地位在70年代后期开始下降；平罐炼锌、竖罐炼锌，在80年代已逐步被淘汰；电炉炼锌规模小，没有什么发展；其它20世纪开
节能锅发的等离子炼锌技术及喷射炼锌技术至今尚未见大规模产业化的报导。
中国现在火法炼锌的比例较国际高约为20%，几年前在一些地区流行的马槽炉、马鞍炉、平罐炉等炼锌方法，由于其污染严重，能耗高，回收率低被国家禁止生产，已基本关停。现存竖罐炼锌、电炉炼锌和密闭鼓风炉炼锌。但如果技术和装备上没有大的改进和突破，其发展趋势必然和世界发展相似。
蛇板3 湿法炼锌技术
湿法炼锌自20世纪初投入工业生产以来，工艺技术有了很大发展，特别是60年代末高温高酸浸出技术与各种新的除铁方法(黄钾铁矾法和针铁矿法等)投入工业生产[2]，有效地解决了浸出
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3收稿日期:2010-01-18
作者简介：孟 波(1964-)，女，山东莱芜人，高级工程师。
渣的处理，显著提高了回收率，是传统湿法炼锌工艺中突出的技术进步。现在工艺技术和装备已日趋成熟，生产连续化、操作过程机械化和自动化、设备大型化是传统湿法炼锌发展的方向。我国的传统炼锌工艺技术和装备，近年来有了很大发展，从锌精矿沸腾炉焙烧、余热利用、制酸、浸出、过滤等智能飞行器技术
已逐渐和国际先进水平相近。但在锌电积工序、设备大型化、机械化、自动化差距较大。目前国际先进的湿法炼锌厂，电积过程采用大极板(2～4m2阴极板)，长周期电积(32～72h的阴极电积周期)，机械化剥锌。中国在2005年前湿法炼锌全部是小极板(112m2阴极板)，人工剥锌，电积周期24h，机械化、自动化程度低。其结果是劳动生产率低，操作条件差，生产成本高。据20世纪末统计，中国大中型企业劳动生产率折合为实物量为30～40t/人・a，而发达国家为300t/人・a，相差10倍之多，一些地方小企业差距更大。
20世纪80年代以来，中国湿法炼锌企业和科研设计院所进行了大量工作，并且有的已经引进机械剥锌机。但在工业生产中剥锌率低被迫拆出，重新恢复人工剥锌。本世纪初，云南冶金集团建设10万t曲靖锌厂，在大量调研和试验的基础上，提出要实现机械剥锌。而要使机械剥锌成功，关键是长周期电解，长周期电解的技术关键又是电解液的深度净化。曲靖锌厂处理的是复杂锌矿，特别是含锗达100g/t以上，锗在锌电解过程中是有害元素，影响很大。
为此，云南冶金集团组织攻关，通过小实验和半工业试验控制富锗焙烧矿选择性浸出，抑制锗的浸出，通过三段深度净化，实现杂质元素的脱除，在电解中采用复合添加剂于2005年投产。锌电解周期为48h，直流电耗3000～3150k W h/t，产出含Pb≥010022%，杂质总和≤010032%的优质锌锭，顺利实现了机械剥锌，全厂职工人数只为原来的1/ 5，劳动生产率提高6倍以上(250t锌/人・a)。
曲靖锌厂投产后，中国新建和扩建的湿法电锌厂都相继采用大极板、长周期电解、机械剥锌，该技术的突破标志着中国传统湿法炼锌水平进入国际先进水平。
4 氧压直接酸浸技术
传统的湿法炼锌实际上是火湿法联合流程，包括焙烧、浸出、净化、电解和制酸5个主要过程，其工艺的基础是氧化锌和硫酸锌中的锌能溶解于稀硫酸，通过净化，除去同时进入溶液中的其它杂质金属，在电解槽中以铅合金为阳极，铝板为阴极进行电积，锌呈致密的沉积物在阴极上析出。
传统湿法炼锌的工艺特点决定了该方法必须进行锌精矿焙烧脱硫，需要庞大的烟气处理系统、制酸系统和环境治理系统，锌的主体工艺必然受硫酸市场的制约。
20世纪70年代，加压湿法冶金在锌精矿处理方面取得较大进展，研究表明，采用加压酸浸-电解沉积工艺比传统的湿法炼锌流程更经济。加压浸出的突出优点是能把精矿中的硫转换成元素硫，从而锌的生产不必与生产硫酸联系在一起。锌精矿加压酸浸的浸出化学为：在加压浸出的条件下，锌精矿中的硫化锌与硫酸发生下述反应:
ZnS+H2S O4+1/2O2=ZnS O4+H2O+S0
该反应在缺少能传递氧的离子的情况下实际上是十分缓慢的，当铁溶解时将发生下述反应: ZnS+Fe2(
S O4)3=ZnS O4+2FeS O4+S
2FeS O4+H2S O4+1/2O2=Fe2(S O4)3+H2O
在加压浸出锌精矿时，铁闪锌矿、磁黄铁矿中的铁被溶出，起到传递氧的作用。
1981年，第一个锌精矿加压酸浸厂在加拿大投入工业生产，新工艺和原有传统湿法炼锌工艺并存，以后又相继有4个厂投产,2004年前世界上建成5个厂，其中前3个厂为一段氧压浸出,1993年才建成世界上第一个二段氧压浸出厂。
第一段氧压浸出用电解废液浸出锌精矿，始酸浓度为150g/L，锌浸出率98%以上，残酸浓度为40g/ L，还必须进行中和，最好的办法是用残酸浸出氧化锌，既中和残酸又增加锌的处理量，所以一段浸出主要用于传统湿法炼锌锌厂扩产，而二段氧压浸出是用于建设新厂，真正实现了全湿法炼锌。二段法的第一段是低酸浸出，浓度为70～80g/L，主要保证浸出液锌离子浓度达到锌电解要求，残酸5～10g/L。锌浸出率70%～75%，浸出渣进入二段氧压浸出。第二段提高酸度，用电解废液作为浸出剂，酸浓度150g/L，第二段浸出渣送浮选硫。粗硫经硫处理工序生产元素硫。而第二段浸出液经调整酸度后返回第一段作为浸出剂。二段氧压浸出的浸出率大于98%。
硫化锌精矿氧压浸出被普遍认为是锌冶炼的又一次重大技术突破，是湿法冶金中的强化炼锌技术，对
磺酸酯
原料适应性强。从20世纪90年代起我国一些科研院所和企业进行过大量的试验研究工作，也取得一定进展，但基本上处于小型试验阶段。从20世纪末，云南冶金集团对硫化锌精矿、高铁硫
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化锌精矿进行了系统的试验。和中科院化冶所合作，进行硝酸氧化直接酸浸试验，采用硝酸催化氧化浸出，浸出温度100℃，压力015MPa。试验结果浸出率95%，浸出时间4～5h。从工程化和经济可行性上考虑，放弃了此技术方案。云南冶金集团又重新立项单独进行了温度为140～150℃，压力017～112 MPa的加压浸出的小试验及半工业试验[3]。试验成功后于2004年在云南冶金集团的永昌公司建成年产1万t电锌的氧压浸出示范厂，并投入工业生产。工艺条件为压力018～112MPa，温度140～160℃，氧气为工业纯氧，技术经济指标达到国际先进水平。2007年又在云南冶金集团的澜沧公司建成了以处理高铁硫化锌精矿的二段氧压浸出厂，经过工业试验，于2008年底投入工业生产。云南冶金集团用该技术现在已建成和正在建设的有7个厂。中国是世界上第二个通过自主研发实现硫化锌精矿氧压浸出技术产业化的国家，并在世界上首次成功地用氧压浸出技术处理高铁硫化锌精矿并实现工业生产。
在此基础上，云南冶金集团又用氧压浸出方法对锌精矿中稀有金属回收进行了大量试验研究，取得了较好的效果，并取得多个专利授权。氧压浸出工艺对原料适应性强，近年来，云南冶金集团用加压浸
出方法对多种复杂锌矿的处理取得突破，有的已实现了产业化。同时，在规模化上进行大量工作，争取在近年内用该工艺建成10万t以上锌厂。氧压浸出工艺有一定的优越性，特别对于硫酸销售有困难的地区和环保要求有特别要求地方，该技术在我国的应用逐渐扩大。另外，中金岭南丹霞冶炼厂引进加拿大氧压浸出技术，建成10万t炼锌厂，已投产。
5 富氧常压浸出技术
近年来，芬兰奥托昆普公司开发了锌精矿常压富氧技术[4]，采用温度95～100℃，压力011MPa，通入氧气的工艺条件下，用废电解液连续浸出锌精矿，其理论化学和氧压浸出相似，铁离子作为氧的传递者，加快了硫化锌氧化浸出反应。硫化物的硫在反应中被还原成元素硫，锌浸出率大于98%。常压富氧浸出和氧压浸出都可以直接处理硫化锌精矿，不需要焙烧脱硫制酸工序，没有大气污染。只是氧压浸出在硫的熔点以上进行，压力较高，反应速度快，过程强化。而常压富氧技术反应时间较长，需要24h，反之，氧压浸出的压力容器加压釜制作要求高，控制难度大，而常压富氧浸出是在DL反应器中进行，由于常压状态下工作，温度相对低，设备安全可靠性上有很大优点。由于反应速度慢，同样处理量设备要庞大的多。
目前，富氧常压直接浸出工艺已在世界上3座工厂实现了工业化生产，中国株洲冶炼集团引进了该技术，并于2009年10月投产。
6 结 语
我国处于工业化初期的发展阶段，锌作为国民经济的基础性原材料，其生产仍然是今后相当长一段时期需要发展的基础性工业，如何实现节能减排、和谐发展、科学发展是从事锌冶炼的企业、科研院所、设备制造企业的研究方向。
参考文献:
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油田水处理
(3):12-15.
主要有金属市场参考价(201014113)
国内市场价(上海金属交易所市场价)元/t国际市场价(伦敦金属交易市场价)美元/t 品种价格范围产地/牌号交货地/均价备注品种现货价3月期货价3月份决算价库存量(t) 1#电解铜61300～61600国产Cu-Ag>=99195%均价:61450Cu-CATH-1铜784578767462183510625铝锭16320～16360国产/长江铝均价:16340A l99170铝2369240122051634570650精锡143000～144500云锡、金海、云山均价:143750Sn99190锡18725187351754913524065 1#铅15850～16000国产/水口山、金沙牌均价:15925Pb991994铅23051523312172109173575 0#锌18500～18600国产/Zn99199均价:18550Zn99199锌23671523982275107546175镍175000～176000国产/金川镍、新疆镍均价:175500N i99190镍255702561022461130153924 注:2010年4月13日人民币与美元汇率为618255。
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孟 波，等 锌冶金技术的发展概况
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