鋅的冶煉與資源再生

賈兆霖

（陜西鋅業(yè)有限公司，陜西 商洛 726007）

鋅有著優(yōu)良的抗大氣腐蝕的性能，因而在鋅的消費中，大約有一半的鋅用于生產(chǎn)含鋅噴涂材料以及鋼鐵鑄件的表面防腐；鋅與鎂、銅、鐵等金屬制成壓鑄合金，合金的硬度與強度較之鋅均有較大的提高。鋅合金良好的性能使之被廣泛應(yīng)用于鑄造精密鑄件；鋅也是制干電池的主要原料，比如最常見的鋅錳干電池；鋅的化合物，比如氯化鋅和立德粉是顏料、醫(yī)藥、橡膠行業(yè)必不可少的原材料。本文將從鋅的冶煉方法入手，分析鋅冶煉廢渣的資源再生，以及含鋅煙塵的資源再生。

1 我國鋅冶煉工藝現(xiàn)狀分析

在冶鋅的礦物原料中，閃鋅礦（ZnS）占據(jù)了95%的比例。此外還有部分的氧化鋅礦主要包括：硅酸鋅礦(Zn2SiO4)、 異 極 礦([Zn4(Si2O7)2(OH)·H2O])和 菱 鋅 礦(ZnCO3)等[1]。

（1）火法冶鋅。法冶鋅的原理是利用鉛鋅沸點的不同，在高溫下利用還原劑使其還原后分離?；鸱ㄒ睙挼墓ば驗椋罕簾V后進(jìn)行燒結(jié)，在還原劑的作用下還原為鋅。本文主要介紹火法冶鋅中的鼓風(fēng)爐法與電爐法豎兩種火法冶鋅的工藝。

鼓風(fēng)爐冶鋅的實質(zhì)是將鉛鋅硫化精礦或鉛鋅氧化礦由鼓風(fēng)爐頂端轉(zhuǎn)入后，1000℃的熱風(fēng)被爐膛風(fēng)管由下而上吹入鼓風(fēng)爐內(nèi)，硫化精礦或鉛鋅氧化礦便在鼓風(fēng)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)塊和還原劑焦炭在密閉鼓風(fēng)爐中進(jìn)行還原冶煉。爐頂部的鋅蒸氣經(jīng)冷凝器冷卻，上部產(chǎn)粗鋅。

電爐法是利用電能直接在電爐內(nèi)加熱鋅礦及作為還原劑的焦炭等爐料，經(jīng)爐內(nèi)還原劑還原后蒸發(fā)出鋅蒸氣，經(jīng)過冷凝得到粗鋅，再經(jīng)精煉而得精制鋅，或直接將鋅蒸氣經(jīng)過驟冷而制得粒徑超細(xì)的鋅粉。

（2）濕法冶鋅。目前的世界鋅冶煉行業(yè)中的兩種方法：火法冶鋅和濕法冶鋅中，濕法冶煉是最為主要的鋅冶煉方法，大約世界上80%的鋅是由濕法產(chǎn)生的。

本文將著重介紹濕法冶鋅中的熱酸浸出工藝、直接加壓浸出工藝以及堿浸出工藝這三種濕法冶鋅工藝。

熱酸浸出是精礦經(jīng)焙燒爐內(nèi)焙燒，熱焙砂直接用含酸浸出液沖洗礦并混合，以礦漿形式進(jìn)入浸出槽內(nèi)，稱為濕法上礦。焙砂和酸形成的礦漿經(jīng)在漿化槽內(nèi)進(jìn)行充分接觸，發(fā)生充分的化學(xué)反應(yīng)，提高了浸出率。第一階段浸出為中性浸出，第二階段改為溫度在85℃到95℃的熱酸溶液浸出，熱酸溶液浸出提高了反應(yīng)速率。

在直接加壓浸出工藝中，精礦直接在硫酸存在的情況下，借以鐵離子作為氧傳遞的介質(zhì)。化合物硫被氧化為單質(zhì)硫。此法可以回收單質(zhì)硫。硫化鋅與硫酸在一定的氧壓下發(fā)生反應(yīng)，硫化鋅以可溶性的硫化鋅形式存在，而化合物形態(tài)的硫則以單質(zhì)硫的形式存在了。

堿法浸出工藝主要適用于低品位的氧化鋅礦。堿液主要為NaOH溶液和氨-碳氨溶液。用氨法處理氧化鋅礦時，鋅與氨水反應(yīng)生成的鋅氨絡(luò)合離子溶解到溶液里面，在此之后再進(jìn)行電積。此法在比較高的溫度下能夠提高鋅的浸出率。

2 鋅冶煉中的資源再生

2.1 鋅冶煉廢渣的資源化利用

鋅的濕法冶煉過程產(chǎn)生的浸出渣，渣中含有鋅、銦、銀、鉛、鍺、銀等多種金屬，濕法冶鋅的浸出渣是一種寶貴資源。浸出渣的資源回收，和濕法冶鋅的浸出工藝有著巨大的關(guān)系，冶鋅工藝的不同決定著鋅渣回收工藝的不同。

云南某鋅冶煉廠利用回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)工藝技術(shù)處理氧化鋅礦浸出渣，回收有價金屬，對礦渣進(jìn)行了無害化處理。該工藝技術(shù)主要是將氧化礦浸出渣與煤按一定的比例攪拌混合均勻，以煤中的碳作為還原劑對還原鋅，再將混合后的物料制成顆粒狀態(tài)的混合料，將混合物料進(jìn)行干燥后，送入回轉(zhuǎn)窯中，窯頭配以煤粉進(jìn)行噴吹還原，控制回轉(zhuǎn)窯的燃燒溫度保持在一千二百攝氏度到一千三百攝氏度之間，在碳的還原作用下，氧化鋅、氧化鉛經(jīng)過還原后揮發(fā)了出來，經(jīng)過降溫后由電集塵器收集，形成含量為62%的氧化鋅(鉛)粉。

昆明某一鋅業(yè)資源開發(fā)的公司，采用密閉鼓風(fēng)爐工藝，回收利用氧化鋅粉濕法制鋅后的浸出渣。該法主要配以鐵渣、煤作為還原劑，浸出渣經(jīng)過燒結(jié)變成氧化鋅后或者在壓磚成型以后在密閉的鼓風(fēng)爐中被鐵渣、煤還原熔煉。

2.2 含鋅煙塵的資源再生

Waelz Kiln法能夠說是目前世界上最廣泛的用于處理電爐集塵灰的方法。首先將收集到的電爐集塵灰制成成型的礦球，配以還原劑焦碳投入旋轉(zhuǎn)窯式的還原爐內(nèi)。以重油為原料，將爐內(nèi)溫度升高達(dá)到1100℃～1300℃，在還原劑碳的作用下將電爐集塵灰中的鋅還原并揮發(fā)。蒸氣態(tài)的鋅在排氣系中與空氣接觸，而被空氣中的氧氣所氧化，以氧化鋅的形態(tài)被捕集回收。

半鼓風(fēng)爐即MF爐。此法是將電爐集塵灰及銀、銅冶煉渣等原料配以煤、硅砂、粘結(jié)劑混料后，制成壓球后裝入進(jìn)MF爐。MF爐是豎型的充填式爐，爐床的斷面是長方形的，MF爐是一種半鼓風(fēng)爐，是一種豎型的充填式爐。將混合的原料由爐頂裝入，而熔融金屬及爐渣由爐底排出，原理上與一般鼓風(fēng)爐相同。

3 結(jié)論

對于目前的世界鋅冶煉行業(yè)中的冶煉工藝中，鋅的濕法冶煉是最主要的冶煉方法，大約百分之八十的鋅是由濕法冶煉產(chǎn)生的，因而鋅渣的產(chǎn)生量是不容忽視的，對于濕法浸出鋅渣的資源再生顯得尤為重要。如果能將濕法煉鋅的鋅渣加以利用，將會實現(xiàn)資源和環(huán)境的互惠雙贏。但是濕法煉鋅的浸出渣是成分非常復(fù)雜，尤其是高溫高酸的煉鋅浸出廢渣，不妥善處理，將會以按照危險固體廢棄物進(jìn)行處理。但濕法浸出廢渣中除了鋅外，還有其他的金屬。本文共論述了兩種方法回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)工藝技術(shù)處理氧化鋅礦浸出渣、采用密閉鼓風(fēng)爐工藝回收利用氧化鋅粉濕法制鋅后的浸出渣。

本文除了論述不同工藝對濕法冶鋅廢渣的資源化利用的工藝技術(shù)方法外，還對含鋅煙塵的處理方法進(jìn)行了論述。本文提及的含鋅煙塵回收方法是基于以回收鋅的觀點而被開發(fā)出來的方法。鋅工業(yè)是重要的國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，對國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)有著舉足輕重的作用。而鋅冶煉行業(yè)對資源、能源的消耗較大，對環(huán)境的污染也不可忽視。我國鋅行業(yè)正面臨著鋅礦產(chǎn)資源不足、對大氣環(huán)境的污染嚴(yán)重、廢渣產(chǎn)生量大的、資源綜合利用率低等各種困境。本文從鋅的冶煉方法入手，分析了鋅冶煉廢渣的資源再生工藝，以及含鋅煙塵的資源再生工藝。