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1、0世界有色金属 2007年第4期 现代铅锌冶炼技术的应用与特点 张乐如/Zhang Leru 概述 PrefacePreface 我国是世界铅锌生产量和消费量最大的国家。铅 锌冶炼的技术水平也随着产量大幅度增长而不断提 高，氧气顶吹技术、氧气底吹技术、卡尔多炉以及氧 气侧吹技术都在我国铅冶炼生产中得到应用，虽然有 的技术仍保留鼓风炉熔炼，但这些技术都是硫化铅精 矿直接熔炼，不需经过烧结脱硫工序，从根本上消除 了烧结烟气SO2浓度低，处理难度大的问题。直接熔 炼过程充分利用原料中的硫氧化产生的热能，自然熔 炼，减少了能源的消耗。其次是锌冶炼的直接浸出技 术也将在我国得到应用，目前我国几家企业进行
2、前期 设计工作，其中有一家已经进入施工图设计阶段，直 接浸出技术是硫化锌精矿在富氧条件下直接浸出，不 需焙烧脱硫工序，硫可转化为元素硫，浸出后可产出 含硫99%以上硫磺，整个生产过程为全湿法流程，不 产生气型污染物，锌及稀贵金属（铟、镓、锗等）的回 收率远高于常规的焙砂浸出流程。 铅冶炼直接熔炼技术 Summary of lead metallurgical directly smelting technology 用于铅冶炼生产的直接熔炼技术有Kivcet法、 QSL法、TSL法（ISA法或Asmelt法）Kaldo法、 SKS法、氧气侧吹熔炼法。其中Kivcet法、QSL法、 Asmelt
3、法、Kaldo法和氧气铡吹法可直接生产粗铅， 不需鼓风炉熔炼。Kivcet法、QSL法为为连续作业， Asmelt法和Kaldo法为周期性作业，ISA法或SKS法 仍保留鼓风炉熔炼，氧气侧吹熔炼法尚处于工业试验 阶段，没有大规模的生产实践。这些直接熔炼技术的 共同特点是炉料不需烧结，能产出高浓度SO2烟气，满 足制酸要求；减少了SO2对环境的污染。 （1） 基夫赛特（Kivcet）法 基夫赛特炼铅法是闪速熔炼为主的直接炼铅法。 由前苏联全苏有色金属研究院开发。上世纪80年代开 始工业化生产，现有意大利维斯姆铅厂和加拿大Trail 铅厂采用该法生产。经多年生产运行，已成为工艺先 进、技术成熟的现
4、代直接炼铅技术。其技术特点如下： 原料适应性强，可处理含铅品位20%70%的炉 料，包括湿法炼锌产出的铅银渣和浸出渣在内的各种 含铅杂料，均可炼铅过程中搭配处理。Trail铅厂的炉 料中铅精矿占28%，含铅渣料（包括浸出渣）占72%。 炉料含铅24.8%，含硫7.21%，适应于铅锌联合企业搭 配处理锌浸出渣。 采用工业纯氧，含氧量90%，排出烟气量很 小，烟气SO2浓度高达20%40%，有利于烟气净化和 制酸。 在氧化区加入碎焦炭形成焦滤层，熔融的氧化 铅通过焦滤层后85%还原成金属铅，经过电热还原区 进一步还原和沉清分离，可使渣含铅降到2%左右。 原料准备相对复杂，要求炉料入炉粒度小于 1m
5、m，含水量水小于1%。 在电热还原区炉渣中的锌大部分（60%左右）被 还原挥发，对含锌低的炉料不需进行烟化处理。 烟尘率低，仅5%左右。 （2） 氧气顶吹熔炼技术 艾萨法（ISA法）、Ausmelt法都属氧气顶吹法， 由澳大利亚联邦科学工业研究组织（CSIRO）和芒 特艾萨矿业公司（MIM）共同开发的喷枪顶吹浸没 熔炼技术（TSL）。MIM公司利用该项技术进行铜冶 炼生产冰铜，上世纪8090年代间采用该技术炼铅作 了许多工作。Ausmelt公司从上世纪90年代开始在全 世界推广该项技术，命名为Ausmelt法，分别用于铜、 铅、锡冶炼和渣处理等许多领域。 艾萨法炼铅在我国曲靖首次得到工业化应用
6、。艾 萨炉产出部分粗铅，高铅渣铸块冷却后加鼓风炉熔 炼，得到二次粗铅和弃渣。其特点是： 炉料准备简单，块料和粉料均可直接加入炉内； 喷枪插入熔体内形成强烈搅动，熔炼效率高； 圆型炉体设备占地面积小，但高度很高； 烟尘率高达20%以上； Application and characteristics of modern lead and zinc metallurgical technology 技术与装备 WORLD NONFERROUS METALS 2007.4 保留鼓风炉熔炼、流程较长。 Ausmelt法炼铅最近在印度取得新的进度，采用 单炉操作，首先氧化脱硫产出部分粗铅，然后加入还 原
7、剂，调整操作气氛进行还原熔炼，产出二次粗铅， 最后进行烟化，回收炉料中锌、铟、等有价金属。放渣 后重新加料，周期操作。采用特殊制酸技术将波动的 SO2浓度变成稳定SO2浓度，制酸获得成功。 Ausmelt法处理废渣在韩国锌业公司获得成功， 该公司的温山冶炼厂有5台Ausmelt炉，2台用于QSL 炉铅渣贫化和烟化，2台用于锌浸出渣处理，1台用于 处理铅蓄电池等含铅废料。 Ausmelt法炼铅特点与ISA法相类似，但不需鼓风 炉熔炼，使流程缩短，建设投资降低。该法处理含铅 或含锌废料，相当于传统的烟化炉或挥发窑，但比烟 化炉或挥发窑更有利于环保和综合回收。 （3） 氧气底吹熔炼技术 QSL法和S
8、KS法均为底吹熔池熔炼技术，QSL法 是上世纪70年代由Lurgi公司开发的一种直接炼铅技 术。80年代末到90年代初投入工业化生产，现有德 国Stolberg冶炼厂和韩国Onsan冶炼厂的QSL炉正常 生产。韩国Onsan冶炼厂的QSL炉在专利基础上作了 较大改进，将氧化段与还原段之间的烟气通道封死， 氧化段和还原段各设一个烟气出口，增设还原段的烟 气处理系统，这样可保持两个区域不同的操作气氛。 其特点是设备体积小，可直接得到粗铅，但烟尘率较 高，达20%左右，渣含铅较高。 水口山法（SKS）法的反应器类似于QSL反应器， 只有氧化段，没有还原段，由我国研制开发的一种直 接熔炼技术，已在济源
9、池州、水口山等多家得到应用。 不同的是仍需鼓风炉熔炼，流程较长，鼓风炉需加入 焦炭熔炼，能耗增加。 （4） 卡尔多法（Kaldo）炼铅 卡尔多法炼铅是由瑞典玻立顿公司开发的一种 以闪速熔炼和熔池熔炼相结合的直接炼铅法。粉料由 喷枪从炉口喷入，部分块料从炉口直接倒入炉内，加 料、氧化、还原、贫化在一台炉内完成，直接产出粗 铅和炉渣，周期性作业。SO2浓度波动很大，需要采用 特殊制酸技术，将波动SO2浓度变为连续稳定的SO2烟 气，满足制酸要求。我国西部矿业有限责任公司建成 的卡尔多炉法炼铅厂已投产成功，达到设计指标。其 特点是生产粗铅的全部过程在一台炉子完成，直接产 出粗铅。设备体积小，操作环境
10、好，但原料准备比较 复杂，需要用特殊制酸技术。 （5） 氧气侧吹熔炼技术 氧气侧吹熔炼技术是我国开发一种熔池熔炼的 直接炼铅技术。2004年完成工业性试验，试验阶段为 单炉单区连续性作业。氧化熔炼产出部分粗铅和高铅 渣，高铅渣水淬后堆存，当高铅渣达到一定数量，将 高铅渣加炉内进行还原熔炼，加入还原剂，改变炉内 气氛，还原熔炼得到二次粗铅和弃渣。氧化熔炼时， 脱硫率大于97%，离炉烟气含SO2浓度20%25%，有 利于制酸。试验结果表明，各项技术经济指标令人满 意，冶炼回收率：铅96%、银入粗铅98.5%，铜入 粗铅99%，终渣含铅1%3%，银20g/t。其特点： 设备简单、投资少。 金属回收率
11、高。 床能力高110125t/m2d。 由于试验阶段炉子小（1.5m2），散热损失 大，能耗偏高。 烟尘率高（20%25%）。 锌冶炼直接浸出技术 Zinc metallurgical directly leaching technology 锌冶炼直接浸出技术包括硫化锌精矿加压氧气浸 出和常压富氧浸出技术。共同特点是硫化锌不需焙烧 脱硫，不产生气型污染物，为全湿法炼锌流程。 （1） 加压氧浸 加压氧浸技术是由加拿大Sherrit Gorden公司开 发的直接浸出技术。开始用于碱金属硫精矿的处理， 上世纪70年代用于处理硫化锌精矿。已在加拿大科明 科Trail冶炼厂、Kidd Creek矿业公
12、司、Hudson Bay 矿冶公司、哈萨克斯坦的巴尔哈什冶炼厂和日本秋田 冶炼厂等6家工业化生产。物料经过磨矿达到45m， 加入添加剂与废电解液混合后加入压力釜，通入氧 气，控制温度150，氧压0.7MPa，釜压1.1MPa，反 应时间11.5h，硫化锌精矿中硫氧化成元素硫，锌溶 解为硫酸锌。锌的浸出率可达到9799%，铟、锗、镓 等元素浸出率达90%以上，浸出后矿浆加入闪蒸槽，控 制温度120，回收蒸汽供生产使用，矿浆再进入调节 槽冷却至100，使元素硫冷凝为固态。 底流进行浮选回收硫精矿，浮选尾矿含铅银高， 水洗后送铅系统回收铅银。硫精矿送入粗硫池熔融， 再经过加热过滤，从未浸出的硫化物中
13、分离出熔融元 素硫，然后将熔融硫送入精硫池产出含硫大于99%的 元素硫。加热过滤所产出的过滤渣含稀有金属和贵金 属送铅冶炼回收。加压氧浸的技术特点如下： 锌回收率高，综合回收好。锌浸出率大于 Technology & Equipment 世界有色金属 2007年第4期 98%，锌回收率达97%，元素硫含硫99.9%，硫总回收 率达88%，铟、镓、锗回收率达90%以上，铟回收率达 80%，PbAg渣送铅冶炼系统回收。 原料适应性广，生产成本低，可处理含铁高的 低品位锌精矿、铅锌混合精矿及锌冶炼厂产出的含铁 酸锌和铁氧体的浸出渣，从而降低生产成本。 加压氧浸溶液中的铁为Fe2+，有利于铟铁分 离，
14、从而提高沉铟效率。有利于针铁矿法深度除铁， 提高溶液质量。 投资省，环保效果好。加压氧浸最大的特点是 以元素硫的形态回收锌精矿中的硫，工艺流程简单， 不需沸腾焙烧，烟气净化制酸工艺工序，其建设投资 省，对大气不产生环境污染。 以元素硫的形态回收硫，便于储存和运输，且 不受硫酸市场的影响。 设备制作标准高，自动化程度高。工艺主要过 程都是在密闭容器中进行，现场环境好。 （2） 常压氧浸 常压氧浸技术由芬兰Outokumpu公司开发，分 别在芬兰科科拉（Kokkola）锌厂和韩国锌业公司 （KZC）得到工业化应用。浸出的硫酸锌溶液并入原 有焙砂浸出系统进行净化、电解、铸型生产电锌。浓 密底流浮选出
15、硫精矿，未见生产元素硫的报道。 现代铅锌冶炼技术的优势 Advantages of modern lead and zinc metallurgical technology 本文所述的直接熔炼技术和直接浸出技术与传统 炼铅和湿法炼锌相比，具有如下优势。 （1）铅冶炼直接熔炼技术的环保优势 铅冶炼的直接熔炼法的烟气SO2浓度均能满足制 酸要求，其中Kaldo法和Ausmelt法需用特殊制酸技术 将波动的SO2变为连续稳定的SO2烟气才能满足制酸， 其余均可直接制酸。解决了传统炼铅工艺烧结烟气 SO2浓度过低，制酸困难和鼓风炉低浓度SO2污染的问 题。大幅度减少了SO2气体的排放量。 用基夫赛特
16、法炼铅可搭配50%以上浸出渣作原料， 取代传统回转窑挥发处理浸出渣产出的低浓度SO2污染 问题。如果常规湿法流程炼锌，年产10万吨电锌，产出 浸出渣约8万吨，用回转窑处理烟气含SO2约2200t/a。 若用基夫赛特法搭配处理这部分SO2的98%以上将制硫 酸得以回收利用，大大减少了SO2的排放量。 浸出渣也可用Ausmelt法处理，烟气中SO2利用自 身产出的氧化锌吸收，形成的硫酸锌溶液送往炼锌系 统，释放的高浓度SO2送制酸系统制酸。 （2）直接浸出的环境优势 加压氧浸技术和常压氧浸技术都是全湿法炼锌流 程，不需将硫化锌精矿干燥和焙烧，避免气型污染物 的产生，同时加压氧浸还可以搭配处理浸出渣，在高 温高酸条件下，浸出渣中铁酸锌被溶解，锌浸出率可 达95%以上，铟、锗、镓等稀贵金属浸出率都在90%以 上，同样可取代回转窑挥发处理浸出渣工艺，消除其 低浓度SO2危害。 （3）直接熔炼技术的回收率 各种直接熔炼法的回收率均高于传统炼铅，铅回 收高24个百分点，
