鋅冶煉新工藝培訓(xùn)

講師：日期：2014年5月7日鋅冶煉新工藝主要內(nèi)容鋅冶金概況

傳統(tǒng)濕法煉鋅

鋅直接浸出

從二次物料中回收鋅12453

1鋅冶金的概況1.1概述鋅是一種重要的有色金屬，具有良好的抗腐蝕性，產(chǎn)量僅次于鋁、銅。我國是煉鋅最早的國家，也是最早使用黃銅的國家。鋅的生產(chǎn)方法由我國傳到歐洲。目前煉鋅發(fā)達的國家有:加拿大、澳大利亞、日本、美國、俄羅斯、比利時和中國。

1.1.1鋅的用途

1).鋼材的鍍鋅方面，起防腐作用。

2).制作優(yōu)良的合金，如做裝飾品的銅鋅合金(黃銅)，Cu-Sn-Zn形成的青銅，作為耐磨合金的Cu-Sn-Pb-Zn合金。

3).鋅可以制造用于航天儀表上的Ag-Zn電池。

4).

利用Zn熔點低的特點，還可澆鑄精密鑄件。

5).鋅在冶金工業(yè)中作為還原劑，化學(xué)工業(yè)中作為制造顏料用的原材料。

1.1.2煉鋅的原料鋅在自然中多呈硫化物狀態(tài)。

鋅礦物的種類：較常見的有：閃鋅礦(ZnS)；磁閃鋅礦(nZnSmFeS)；菱鋅礦(ZnCO3)；硅鋅礦(Zn2SiO4)；異極礦(ZnSiO4·H2O)等。自然界中較多的為硫化礦。鋅的單金屬硫化物非常少見，多與銅鉛共生。其中最常見的有鉛鋅礦，其次為鋅銅礦和銅鉛鋅礦。

除了礦物之外，冶金工業(yè)中產(chǎn)生的含鋅煙灰、熔鑄鋅時產(chǎn)出的浮渣和一些氧化鋅，也可作為煉鋅原料。鋅冶煉主要有火法和濕法兩種冶煉工藝?；鸱掍\應(yīng)用較早，有橫罐煉鋅、豎罐煉鋅、電熱法煉鋅、鼓風(fēng)爐煉鋅等方法。濕法煉鋅興起的較晚，但是第一次世界大戰(zhàn)中期才正式工業(yè)生產(chǎn)；直到20世紀熱酸浸出法取得成功，真正促進了濕法煉鋅的高速發(fā)展；到20世紀80年代后，濕法煉鋅的產(chǎn)量已經(jīng)占世界總鋅產(chǎn)量的80%以上。1.2鋅的冶煉方法1.3.1勞動生產(chǎn)率低由上圖可見，隨著煉鋅技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外勞動生產(chǎn)率都在提高，但是提高的速度大不一樣，差距也越來越大，60年代國內(nèi)勞動生產(chǎn)率為國外的1/4，發(fā)展到近年已不足1/10。1.3鋅冶金國內(nèi)外的差距1.3.2生產(chǎn)工藝滯后國內(nèi)傳統(tǒng)的濕法煉鋅工藝：

鋅精礦直接加壓酸浸濕法煉鋅工藝，加拿大科明科公司已工業(yè)應(yīng)用多年，世界上共有4家采用這一工藝生產(chǎn)，我國仍處于研究階段。鋅精礦常壓富氧直接浸出由芬蘭OUTO—TEC開發(fā)，已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

該工藝省去了焙燒、制酸工序，優(yōu)點十分明顯。焙燒浸出熔鑄凈化電解1.3.3研究開發(fā)力度不夠在鋅冶煉新工藝、新技術(shù)研究開發(fā)方面，國內(nèi)除中南大學(xué)在Zn—Mn同槽電積、科學(xué)院化冶所在硫化鋅精礦加壓氧浸、納米鋅制品等課題進行了研究開發(fā)外，很少其他報導(dǎo)。國外，德國魯奇等多家公司在進行氫擴散陽極電積鋅研究，可將槽電壓下降至1．5V以下，節(jié)電50％以上。芬蘭奧托昆普進行了鐵礬渣硫化—浮選試驗，渣中銀、鉛回收率可達80％以上。澳大利亞大洋洲電鋅公司利用氧化氮和氧的混臺物進行了硫化鋅精礦常壓酸浸研究，結(jié)果表明，這是一種經(jīng)濟而具有開發(fā)潛力的新工藝。比利時老山公司將硫化鋅精礦用管式釜進行氧壓浸出后再進行常壓攪拌浸出，鋅的浸出率可達99．5％。這些研究動向為鋅冶煉工藝創(chuàng)新提供了方向。作為產(chǎn)鋅大國，在加人WTO后要繼續(xù)保持競爭力，必須有先進的技術(shù)支撐，就應(yīng)在研究領(lǐng)域加大開發(fā)力度?，F(xiàn)在，濕法煉鋅朝著縮短流程,節(jié)能環(huán)保方面發(fā)展,鋅精礦直接浸出已成熟并規(guī)?；a(chǎn)。

2傳統(tǒng)濕法煉鋅濕法煉鋅自20世紀初投入工業(yè)生產(chǎn)以來不斷發(fā)展進步，20世紀60年代以來，濕法煉鋅已成為鋅冶煉的主導(dǎo)發(fā)展方向，傳統(tǒng)濕法煉鋅由焙燒、浸出、凈液、電積、熔鑄等主要工序組成。主要優(yōu)點是環(huán)境衛(wèi)生、勞動條件好，能夠綜合回收有價金屬，金屬回收率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，易于實現(xiàn)大規(guī)模、連續(xù)化、自動化生產(chǎn)。隨著各國對環(huán)保要求的日趨嚴格，濕法煉鋅成為鋅冶煉的一種主導(dǎo)方法。針對浸出渣火法處理（高溫?zé)熁瘬]發(fā)）能耗高、過程復(fù)雜、勞動條件差、耐火材料消耗高等弊端，冶金工作者開展了廣泛的研究，相繼研究成功了浸出渣熱酸浸出黃鉀鐵礬法、針鐵礦法、赤鐵礦法除鐵等濕法處理浸出渣新工藝，解決了濕法煉鋅長期以來浸出渣難處理的關(guān)鍵問題，既強化了浸出過程，又簡化了渣處理過程，使鋅的回收率大幅度提高，促進了濕法煉鋅的高速發(fā)展。

20世紀80年代后，濕法煉鋅的產(chǎn)量已占世界總鋅產(chǎn)量的80％以上。進入90年代，研究成功了硫化鋅精礦和高硅氧化鋅礦石直接酸浸法。同時為了降低鋅精礦氧壓酸浸對溫度、壓力的要求，進行了催化試驗，取得了可喜的成果。為了使?jié)穹掍\的工藝過程進一步簡化，又進行了硫化鋅礦直接電積的試驗研究，此試驗如能成功，將從根本上改變目前的濕法煉鋅工藝，使其有更廣闊的發(fā)展前景。濕法煉鋅技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀2.1濕法煉鋅方法(1).傳統(tǒng)濕法煉鋅方法濕法煉鋅是第一次世界大戰(zhàn)期間開始應(yīng)用的。其本質(zhì)是用稀硫酸(即廢電解液)浸出焙燒礦中（沸騰焙燒）的鋅，鋅進入溶液后再以電解法從溶液中沉積出來。濕法煉鋅可直接得到很純的鋅，不象火法蒸餾煉鋅還需精煉。除此之外，操作所需勞動力較少，勞動條件也較好，只是電能消耗大。總之，火法煉鋅的前景遠不如濕法煉鋅好，濕法煉鋅是當(dāng)前的主導(dǎo)煉鋅方法。下圖為傳統(tǒng)濕法煉鋅原則工藝流程圖。傳統(tǒng)濕法煉鋅原則工藝流程圖國內(nèi)傳統(tǒng)的濕法煉鋅工藝：焙燒浸出熔鑄凈化電解（2）目前,世界上煉鋅方法有火法與濕法之分,火法以密閉鼓風(fēng)爐為主,但由于后來濕法煉鋅的高速發(fā)展占據(jù)了煉鋅的主導(dǎo)地位,濕法煉鋅的產(chǎn)量占了80%以上?，F(xiàn)在,濕法煉鋅朝著縮短流程,節(jié)能環(huán)保方面發(fā)展,鋅精礦直接浸出已成熟并規(guī)?；a(chǎn)。

109m2沸騰焙燒煙氣常壓接觸制酸三段逆銻連續(xù)凈化

48h長周期電解剝鋅機自動剝片云南馳宏公司曲靖分公司的常規(guī)濕法煉鋅流程

3鋅的直接浸出

3.1硫化鋅精礦直接浸出硫化鋅精礦直接浸出是鋅精礦可不經(jīng)過焙燒，在一定的氧壓和溫度條件下，利用氧氣直接酸浸獲得硫酸鋅溶液和元素硫的過程。硫化鋅精礦直接浸出可分為:

◆高壓富氧直接浸出

◆常壓富氧直接浸出

氧壓直接浸出由加拿大科明科公司研發(fā)，加拿大科明科公司特雷爾鋅廠首次成功應(yīng)用，目前國內(nèi)已有2座工廠利用氧壓浸出技術(shù)生產(chǎn)電鋅。

常壓富氧直接浸出由芬蘭奧托昆普公司開發(fā)，在芬蘭首次成功應(yīng)用，目前世界上有3座工廠利用常壓浸出技術(shù)生產(chǎn)電鋅。反應(yīng)方程式為：ZnS+Fe2(SO4)3→ZnSO4+2FeSO4+S02FeSO4+H2SO4+1/2O2→Fe2(SO4)3+H2O總反應(yīng)為：ZnS+H2SO4+1/2O2→ZnSO4+H2O+S0加壓浸出工藝在90年代得到了快速的發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計，90年代初已投產(chǎn)的加壓浸出廠家已超過10個，其中也包括我國第一次用加壓浸出處理高鎳硫的工廠—新疆阜康冶煉廠。3.1.1硫化鋅精礦氧壓浸出

2004年云南永昌鉛鋅股份有限公司將硫化鋅精礦加壓浸出技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)，成為我國采用高壓酸浸工藝技術(shù)生產(chǎn)電鋅的第一個產(chǎn)業(yè)化企業(yè)。中金嶺南丹霞冶煉廠采用了加拿大舍利特高爾登公司的氧壓浸出工藝，去年已經(jīng)開始投產(chǎn)。我們公司呼倫貝爾分公司準(zhǔn)備采用加拿大舍利特高爾登公司的氧壓浸出工藝?？梢灶A(yù)料，今后一段時間內(nèi)加壓浸出工藝應(yīng)用的領(lǐng)域會更加廣闊，工業(yè)化的速度會加快，它將使?jié)穹ㄒ苯疬M入一個嶄新的年代。

建成1萬t/年的一段法加壓酸浸濕法煉鋅示范廠投產(chǎn)開始對鋅精礦氧壓浸出技術(shù)進行試驗研究建成2萬t/年兩段氧壓酸浸高鐵鋅精礦廠，正在建設(shè)14萬t/年硫化鋅兩段氧壓酸浸廠20世紀90年代2004年2005年3.1.2云南冶金集團加壓濕法冶金發(fā)展歷史3.1.3優(yōu)越性與作用加壓濕法冶金的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在：

(1)加壓濕法冶金可用于直接處理金屬硫化礦，硫化礦不經(jīng)過氧化焙燒，避免了SO2對大氣的污染，是一種清潔冶金技術(shù)。

(2)傳統(tǒng)的濕法煉鋅工藝硫以硫酸形式產(chǎn)出，對市場的依賴性很大。用加壓濕法冶金處理硫化礦，硫以單質(zhì)硫形態(tài)產(chǎn)出，便于儲存與運輸。對于硫酸過?；蚪煌ú槐愕倪呥h地區(qū)，這一點尤其重要。(3)由于加壓濕法冶金在較高的溫度下進行，過程動力學(xué)條件得到很大改善，從而加快了浸出速度，大大縮短浸出時間，能取得較高的生產(chǎn)率。(4)加壓濕法冶金對原料的適應(yīng)性較強，可以用于處理成分復(fù)雜的冶金原料。(5)加壓濕法冶金的規(guī)?？纱罂尚?，具有很高的機動性。3.1.4加壓浸出采用的方法加壓浸出可以采用一段和兩段浸出。一段浸出適用于與傳統(tǒng)的焙燒一浸出一電積工藝配合使用，而兩段浸出則適于單獨建立新廠。瀾滄采用的二段加壓工藝流程圖

壓力釜實物照片永昌公司1段加壓浸出釜瀾滄2段加壓浸出車間

3.2直接浸出工藝浸出目的：使物料中的Zn盡可能地全部溶解到浸出液中，得到高浸出率；使有害雜質(zhì)盡可能地進入渣中，達到與鋅分離的目的。浸出區(qū)分為兩段：低酸浸出和高酸浸出。低酸浸出目的：使礦漿中的鋅化物部分溶解在溶液中，并并通過鼓入純氧，將溶液中的二價鐵氧化成三價鐵，同時使其他雜質(zhì)部分水解沉淀。高酸浸出目的：使來自低酸浸出濃密底流和二系統(tǒng)中性浸出的底流中的含鋅化物中的鋅最大程度浸出到溶液中。

低酸浸出反應(yīng)溫度：98℃，低酸浸出反應(yīng)時間：12h，低酸浸出終點酸度：10g/L左右。低酸浸出用氧純度：為98%純氧，由制氧站提供氣。是從四個槽子的底部鼓入。低酸浸出的浸出率：浸出率為53%；出口溶液含三價鐵小于1克/升。3.2.1低酸浸出條件3.2.2低酸浸出流程簡述

來自球磨區(qū)域的合格礦漿被泵入精礦漿化反應(yīng)器，然后經(jīng)過螺旋分級把結(jié)團的大塊分離出來，然后在經(jīng)漿化后泵到浸出車間低酸富氧直接浸出高位槽，通過溜槽自流到4臺低酸富氧直接浸出槽（900立方）浸出，控制低酸直接浸出出口溶液酸度和Fe3+﹤1g/L，低酸浸出礦漿通過溜槽到1臺低酸浸出濃密機進行液固分離，低酸浸出底流通過底流泵泵入高酸富氧直接浸出高位槽。3.2.3高酸浸出條件高酸浸出的溫度：98℃，高酸浸出反應(yīng)時間：12h，高酸浸出終點酸度：30g/L左右。高酸浸出用氧純度：98%純氧，由制氧站提供氣，是從四個槽子的底部鼓入。液固比：10～12∶1浸出率：97%。低酸浸出底流和二系統(tǒng)中性浸出底流通過底流泵泵入高酸富氧直接浸出高位槽。通過溜槽自流到4臺高酸富氧直接浸出槽（V＝900m3/臺）繼續(xù)浸出，高酸浸出礦漿通過溜槽自流到硫浮選工序浮選。（低酸高酸流程見下圖）3.2.4

高酸浸出流程簡述

硫化鋅精礦的直接浸出工藝主要包括以下5個部分，即：磨礦區(qū)、直接浸出區(qū)(低酸,高酸)、硫浮選區(qū)、沉銦區(qū)、沉鐵區(qū)。與加壓浸出相比,常壓氧浸有以下優(yōu)點:1.結(jié)構(gòu)簡單，投資省，設(shè)備故障少。2.工藝控制簡單，金屬回收率高。3.原料適應(yīng)性強，能達配處理浸出渣。4.運行成本低。5.安全性能好。2.1.1常壓富氧直接浸出奧托昆普直接浸出槽

4從二次物料中回收鋅4.1二次金屬回收率低

我國再生鋅只占鋅總產(chǎn)量3％左右。我國處理廢鍍鋅鋼材、雜黃銅等含鋅廢料，對鋅的回收利用重視不夠，處于自流狀態(tài)，沒有形成產(chǎn)業(yè)。美國有80多家電爐煉鋼廠，處理廢鍍鋅鋼材，產(chǎn)出含Zn、Pb、Cd的煙塵，經(jīng)過進一步處理，作為生產(chǎn)這些金屬的原料，有效地提高了二次金屬的回收率，目前發(fā)達國家二次金屬的回收率達到了30%~50%，這說明我國二次金屬回收潛力巨大。4.2鋅二次物料情況鋅廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，約有50%用于鋼材鍍鋅，從廢舊鋼材鍍鋅制品回收鋼鐵時，鋅進入煙塵，此類資源每年達數(shù)百萬噸，是鋅二次資源的主要來源。4.3鋅二次物料的存在形式