碳化硅襯套在氧壓浸出鋅冶煉生產(chǎn)中的應用

張國林，趙元秀

（西部礦業(yè)股份有限公司，青海 西寧 810000）

1 氧壓浸出鋅冶煉工藝的必要性

作為一種強化浸出工藝，氧壓浸出工藝鋅浸出率和回收率很高，其綜合回收效果好，可以提高鎘、銦等稀有金屬回收率。氧壓浸出工藝可以根據(jù)鋅精礦原料的特性，工藝過程和工藝參數(shù)的合理配比，加強有價金屬的回收和綜合利用。

在環(huán)境影響方面，相比于常規(guī)方法和高溫高酸法需要沸騰焙燒硫化鋅精礦，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量SO2煙氣，需要進一步處理酸性廢水的不利局面，氧壓浸出工藝有以下三個有利因素：一是可以生產(chǎn)出單質(zhì)硫，產(chǎn)品硫磺從體積上比硫酸或SO2氣體小，從根本上消除冶煉煙氣的產(chǎn)生。由于是濕處理系統(tǒng)粗精選，避免了生產(chǎn)過程中的粉塵，同時便于運輸。二是氧壓浸出法更容易控制和實現(xiàn)系統(tǒng)的溶液平衡，廢水的產(chǎn)生和排放量很少，正常生產(chǎn)情況下不會排出污水。三是氧壓浸出工藝所產(chǎn)的鐵渣含鐵很高，可以作為鋼鐵生產(chǎn)的原料。另外，在能源消耗方面，常規(guī)法的能耗高的原因是浸出渣的揮發(fā)窯處理需要大量的焦炭，并且焦炭的利用率較低。盡管富氧高壓浸出消耗更多的蒸汽和足量的氧氣，但由于富氧高壓氧氣浸出不需要浸出殘渣揮發(fā)，最終能耗較低。

2014年，西部礦業(yè)鋅業(yè)分公司在甘河建成年產(chǎn)l0萬t電鋅的氧壓浸出廠，隨后關(guān)停了9萬噸常規(guī)法生產(chǎn)鋅的產(chǎn)能。氧壓浸出工藝采用3臺φ4.2×33.6米氧壓釜，工藝條件為壓力0.9MPa～1.2MPa，溫度140℃～155℃，氧氣為自備的工業(yè)純氧。

2 西礦采用的氧壓浸出煉鋅工藝簡介

氧壓浸出的工藝流程是硫化鋅精礦氧壓浸出，整個流程分為一段氧壓浸出和二段氧壓浸出。一段氧壓浸出為氧氣加壓浸出硫精礦，二段氧壓浸出為前段浸出的進一步浸出。氧壓浸出工藝過程分物料磨礦、原因浸出、閃蒸調(diào)節(jié)、硫回收等工序。

物料磨礦：該工序是通過2臺并聯(lián)的濕式球磨使鋅精礦粒度達到98%，球磨礦漿經(jīng)分級使礦漿含固量為65%～68%。在礦漿中加入分散劑，其作用是防止熔融硫磺包裹硫化鋅物料，阻礙其進一步浸出。

氧壓浸出：將球磨后的礦漿及廢電解液加人壓力釜，通入氧氣，蒸汽，控制溫度110℃～155℃，氧壓700kPa～1200kPa，反應時間大于lh，硫化鋅中的硫被氧化成單質(zhì)硫，鋅變成可溶性硫酸鋅。鋅的浸出率可達到95%～98%。

閃蒸及調(diào)節(jié)：將高壓釜浸出后的漿料排出到閃蒸罐，然后排入調(diào)節(jié)罐內(nèi)，保溫使得保持高壓釜產(chǎn)生的元素硫處于熔融狀態(tài)，漿料排入閃蒸罐，控制溫度120℃，。礦漿再排入調(diào)節(jié)槽自然冷卻，控制溫度在100℃，元素硫成固態(tài)凝結(jié)。經(jīng)過調(diào)節(jié)槽，將礦漿送至濃密機進行濃縮，濃縮上清液送去中和凈化、電積熔鑄，濃密機底流流至硫磺回收工序。

硫回收：將濃密機底流進行浮選回收硫精礦，浮選尾渣礦經(jīng)水洗后送渣場堆存。含單質(zhì)硫的精礦送人粗硫池熔融，再通過加熱過濾，從硫化物中分離出熔融元素硫，然后將熔融硫送人精硫池產(chǎn)出含硫大于99%的產(chǎn)品硫磺。

3 不同材質(zhì)緩沖器喉管采用情況

從高壓釜排除的物料經(jīng)排料管、角閥，在進入閃蒸槽前經(jīng)過緩沖器喉管。西礦公司采用三臺氧壓釜，每臺氧壓釜兩條排料管，對應配有6臺緩沖器喉管。結(jié)構(gòu)如圖1所示。介質(zhì)的工況最為復雜，溫度和壓力高，溫度為110℃～130℃，壓力在450kPa～1100kPa之間，含硫酸1%～7%，還有65%的含固量。

處于減壓、降溫、抗沖刷關(guān)鍵部位的喉管的磨損腐蝕最為嚴重，很大程度上制約了生產(chǎn)連續(xù)正常進行。曾經(jīng)使用和正在使用的喉管材質(zhì)和使用壽命如表1所示。

表1 不同材質(zhì)喉管使用壽命

（1）按904L材質(zhì)在稀硫酸中的腐蝕研究，溫度提高到100℃后，在硫酸濃度為10%時，腐蝕速度大于5mm/a，說明904L不銹鋼也較難勝任此類工況，要求盡量減少進入高壓釜礦漿內(nèi)的F-、Cl-量，以延長閃蒸喉管的使用壽命。

（2）碳鋼或錳鋼基體內(nèi)襯Ti材結(jié)構(gòu)的喉管，由于碳鋼在高溫硫酸中極易腐蝕，Ti材和904L不銹鋼的焊接性能限制，以及Ti材抗沖刷性能不足，喉管使用壽命并未得到顯著延長。

（3）904L不銹鋼基體內(nèi)襯剛玉的喉管，最明顯的不足時在工況不穩(wěn)定的時候，溫度急劇變化時，剛玉極易脆裂，加之機械加工精度使剛玉和鋼體之間的配合控制不理想，法蘭密封面質(zhì)量難以把握。另外，剛玉和不銹鋼基體之間的粘合劑的選用，也沒有得到良好的解決。嚴重影響了喉管的使用壽命。

（4）2205不銹鋼基體內(nèi)襯碳化硅的喉管，是在有了2205雙相不銹鋼制造廠家可選的時候，開始采用的。碳化硅的制品具有的高硬度、高耐腐蝕性以及較高的高溫強度，但是機械加工精度使碳化硅和不銹鋼基體之間的配合控制不理想，法蘭密封面質(zhì)量難以控制。另外，碳化硅和不銹鋼基體之間的粘合劑的選用，同樣沒有得到良好的解決。致使沒能決定性的提高喉管的使用壽命。用于生產(chǎn)2205雙相不銹鋼管道的鋼坯國內(nèi)尚不能進行大規(guī)模的生產(chǎn)，原材料成本更貴，且交貨周期更長，影響到2205不銹鋼用于這樣的過程。鋅氧壓浸出工藝在國內(nèi)尚屬于一種全新的濕法煉鋅工藝，國內(nèi)對其高溫、高腐蝕、高磨損的漿料所能適應的管道選擇尚處于摸索階段，各種材料還需要經(jīng)驗需求通過生產(chǎn)實踐進行測試。

4 結(jié)語

鋅氧氣壓力浸出工藝在國內(nèi)外開始廣泛應用，該工藝綜合回收率高，原料適應性強，節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢明顯，因此得了到國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策的支持。可與預見，鋅氧壓浸出工藝將取代傳統(tǒng)的鋅冶煉工藝。隨著管道、閥門及其材料適應性和經(jīng)濟性的逐步提高，氧壓浸出煉鋅工藝將迎來更廣闊的前景。