锌湿法冶炼渣处理工艺研究
2023-06-08
1引言
目前，采用中浸、净化、电积、熔铸的湿法工艺获得的锌约占锌总产量的80%，各工艺的主要不同之处是中浸渣的处理方式。根据处理方式的区别，可分为还原挥发法、热酸浸出法、氧压浸出法三类，其中热酸浸出法又可分为黄钾铁钒法、针铁矿法、赤铁矿法。
无论采用何种湿法炼锌工艺，冶炼渣产量均为电锌产量的1.0~1.2倍，其种类主要有浸出渣、铁矾渣、硫渣、针铁矿渣等。根据《国家危险废物名录》中HW48（有色金属冶炼废物）的规定，上述渣都属于危险废物，国家对危险废物的储存执行严格的标准（《危险废物储存污染控制标准》（GB 18597-2001））。同时，《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》的第五十八条规定，“贮存危险废物必须采取符合国家环境保护标准的防护措施，并不得超过一年；确需延长期限的，必须报经原批准经营许可证的环境保护行政主管部门批准”。因此，随着环保的日益严苛，锌湿法冶炼渣的无害化处理及零堆存成为必然。
2国内火法处理工艺
2.1回转窑工艺
回转窑工艺，即采用回转窑处理湿法炼锌渣挥发回收锌、铟、铅等有价元素。该工艺成熟，应用广泛，但回转窑属于转动式冶炼设备，密封性较差，烟气量大，带走热量多，SO2浓度低，无法制酸。同时，物料为半熔融状态，挥发性差的金属回收率低，传质传热效果差，一半以上的焦粉没有参加反应直接随窑渣排出，导致煤耗高，处理每吨浸出渣要消耗约0.5t焦煤粉。
2.2基夫赛特工艺
基夫赛特炼铅是苏联“全苏有色金属科学研究院”（现为哈萨克斯坦东方有色金属研究院）开发的一种闪速熔炼技术。2009年在国内首次引进该技术于2013年投产成功。基夫赛特直接炼铅工艺具有原料门槛低、元素回收率高、冶炼炉寿命长、高环保低能耗等显著优势。通过不断的研发，长沙有色冶金设计研究院有限公司又开发了“一种搭配处理锌冶炼渣料的直接炼铅方法”，该方法采用基夫赛特炉冶炼Pb>25%的低品位炉料，同时大量搭配处理锌冶炼渣料，氧化脱硫和还原反应在一座炉内完成，直接产出高品位的粗铅产品，金属回收率高。
2.3奥斯麦特工艺
奥斯麦特工艺属于顶部喷吹浸没熔池冶炼技术。韩国高丽亚铅公司在1995年首次采用奥斯麦特炉处理锌浸出渣和针铁矿渣，产出环保惰性炉渣。该公司配置2台奥斯麦特炉专门处理锌浸出渣，一台作为熔炼炉，另一台作为烟化炉。从烟化炉出来的渣用高压水喷嘴喷淋冷却，保证水淬渣的粒径，水淬渣可外售至水泥厂配料。该技术金属回收率高、自动化程度高，国内于2013年引进该技术，成功投产。2019年又在另一企业实现了奥斯麦特炉处理铅精矿搭配氧压浸出渣的投料试生产。
2.4烟化吹炼工艺
烟化炉挥发工艺是利用粉煤燃烧产生大量的热和一氧化碳气体，使炉内保持较高的温度和一定的还原气氛，将ZnFe2O4、ZnSO4等物料分解、熔化、还原、挥发的过程。该工艺的实质是还原挥发过程，与回转窑处理工艺原理基本相同，不同的是该工艺在熔融状态下进行，而回转窑挥发法在半熔融状态下进行。国内某企业采用2台烟化炉处理锌浸出渣，从2005年投产至今运行良好。
2.5侧吹熔炼工艺
侧吹炉处理锌浸出渣是将锌浸出渣、还原剂和熔剂按比例进行计量配重，混合均匀后通过输送设备连续地加入侧吹炉进行熔炼，熔炼温度控制在1300~1400℃，熔炼产生的含银粗铅或含银冰铜沉入炉缸底部，通过炉缸下沿的排放口排出，熔炼产生的炉渣进行烟化处理，炉渣中的锌、铟等有价金属挥发进入烟气。在侧吹过程中，采用碎煤作为还原剂和燃料，高温下的锌浸出渣处于熔融状态，鼓入富氧空气使熔池形成强烈搅动，加速传质传热，还原剂利用率高，产出的SO2烟气量相比于回转窑大幅减少，SO2可配入沸腾焙烧烟气制酸系统回收。2019年，国内某企业采用侧吹炉成功处理锌浸出渣。
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