国内铅锌冶炼工艺技术与装备的发展

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1、主讲：王建铭中国恩菲工程技术有限公司 时间：2013年7月5日国内铅锌冶炼工艺技术与装备的发展2012年我国有色金属概况2012年我国有色金属概况项目名称或其他演讲主题项目名称或其他演讲主题矿山投资增长，表明有色金属工业固定资产投资朝着 转变发展方式和优化产业结构目标转变。行业技术进步 步伐加快，节能降耗成效显著。随着新技术的广泛推广，有色金属行业节能取得显 著成效，初步统计,电解锌综合能耗下降到912千克标准 煤/吨，同比下降4.9%。液态富铅渣直接还原技术的应 用，大大降低了粗铅冶炼的能耗，氧气底吹熔炼液态 富铅渣直接还原工艺的粗铅冶炼能耗降低到240kg/t。1.01.0铅冶炼技术的现状

2、及发展趋势铅冶炼技术的现状及发展趋势1.1我国铅冶炼现状 河南省济源市豫光金铅集团的快速发展是我国铅冶炼典 范，采用氧气底吹熔炼-液态渣底吹还原生产铅-还原渣烟 化炉挥发回收锌。他已成为我国规模最大的铅冶炼企业， 其技术进步也处于国内先进水平。 云南曲靖市驰宏有色金属股份有限公司釆用ISA法炼铅 技术鼓风炉还原熔炼烟化炉挥发工艺生产粗铅，挥发 鼓风炉炉渣中的锌、锗，并在烟化炉加入浸出渣挥发回收 锌，产出无污染炉渣。1.01.0铅冶炼技术的现状及发展趋势铅冶炼技术的现状及发展趋势云南锡业公司采用Ausmelt炼铅技术建成年产10万吨 电铅的生产线，在一个Ausmelt炉中实现了熔炼、还原、 烟化

3、过程，工厂已运行了二年多。 河南省济源市金利有色金属公司釆用氧气底吹熔炼- 液态渣侧吹还原生产铅-还原渣烟化炉挥发回收锌。单 条生产线生产能力为200kt/a粗铅，为国内采用自主技 术的单条生产线设备生产能力达到200kt/a粗铅的大型 的成套装置。其液态渣侧吹还原生产铅技术和设备也是 国内第一套装置，采用焦炉煤气侧吹顶部加粒煤作还 原剂。江西铜业公司和株洲冶炼集团引进了Kivcet炼铅 技术并建成了生产线，已相继投产试运行。粗铅电解精炼方面大型铅厂釆用了大极板电解，引进 了日本东邦亚铅公司的铅阳极板立模浇铸、阴极制造及 排板机、电铅浇铸机，大型熔铅锅及配套设备成功应用， 使我国粗铅电解技术有

4、了新提高。我国再生铅产量已占年产总铅量的30%，已建成了一批 规模较大的二次铅生产企业。当然与发达国家的技术水平 还有差距，我国再生铅产量在铅总产量中的比例与发达国 家再生铅产量在铅总产量中的比例还有较大差距，也是今 后铅炼发展的着重点。废铅酸蓄电池回收技术与国外的差距正在缩小，引进 了废铅酸电池解体设备、废铅酸电池铅泥及极板富氧鼓风 炉熔炼技术后设备、短窑处理废铅酸电池铅泥技术与设备 ，氧气底吹熔炼工艺冶炼炉料中配入废铅酸电池铅泥的配 比达到50%。天津东邦铅资源回收公司采用废蓄电池机械 切割竖炉还原熔炼工艺，年产12kt合金铅。铅回收率大 于98%，锑回收率大于95%。粗铅综合能耗低于13

5、0kgce/t 铅。再 生 铅1.2 铅冶炼设备的技术进步近年来铅冶炼设备的技术进步表现在自主开发的铅冶炼 工艺技术的设备机电一体化，冶炼主辅助设备、余热回收 设备、烟气除尘、铸锭设备、烟气脱硫设备均完成了工程 化应用并趋于成熟，实现了过程控制的自动化，实现了 DCS控制。 铅电解精炼的国内通用规格的铅阳极浇铸、阴极制造及 排板机、电铅浇铸机组实现了批量制造生产，并在工厂得 到广泛使用。 大极板规格的铅阳极板立模浇铸、阴极制造及排板机、 电铅浇铸机已经国产化并生产了样机。2 2湿法锌冶炼工艺技术发展现状及趋势湿法锌冶炼工艺技术发展现状及趋势湿法炼锌的产量，占我国锌总产量的85%以上。湿法炼 锌

6、工业中以硫化锌精矿沸腾炉焙烧焙砂浸出浸出液净 化电积阴极锌片感应电炉熔铸为主要生产工艺，其中 浸出工序分为常规法和热酸浸出法。 常规法浸出渣含锌约20%，用回转窑挥发，存在能耗高 、粉尘污染严重、劳动条件差等缺点，发展受限。2.1热酸浸出-黄钾铁矾工艺及低污染铁矾法我国以热酸浸出“黄钾铁矾法”及自主研发的“低污染 铁矾法”为主，中小型锌厂有的采用“喷淋除铁法” 。 西北铅锌厂、赤峰冶炼厂、巴彦淖尔紫金、西乌旗、成 州、来宾、会东等冶炼厂采用该工艺生产。该工艺包括 中性浸出、热酸浸出、预中和、沉矾等主要工艺过程， 较两段浸出增加了热酸浸出、沉矾过程。低污染铁矾工 艺属于改进的黄钾铁矾工艺，此工艺

7、在沉矾过程中不需 添加焙砂作中和剂，避免了焙砂中未反应的锌及有价金 属进入铁矾渣，铁矾渣含锌低于3%，提高了锌的回收率 并减少环境污染。热酸浸出-黄钾铁矾工艺的优点：工艺成熟可靠，易于操作控制，较快达产达标，生产成 本相对较低；锌浸出率大幅度提高； 黄钾铁矾沉淀为晶体，容易沉降过滤分离； 低污染铁矾渣含锌低； 铁矾渣带走一部分硫酸根，有利于生产的酸平衡； 铁矾渣开路了氟、氯等杂质，有利于大板电解自动化剥 锌。 热酸浸出-黄钾铁矾工艺的缺点： 铟、镓、锗等稀散金属进入矾渣形成难以浸出的矾共结 晶，不利于稀散金属的综合回收； 铅银渣受铁矾早熟 ；铅银渣受铁矾早熟污染，铅银渣量大，铅银品位较低， 不

8、利于铅、银等有价金属的综合回收； 铁矾渣渣量大，无害化处理能耗大，含铁低难以回收利 用； 铁矾渣不进行无害化处理时则需要建铁矾渣堆场，该渣不 利于环保，存在环境污染的隐患。渣处理是目前湿法炼锌 工艺中共同的难题 热酸浸出-黄钾铁矾工艺的发展趋势： 优化预中和及沉矾工艺参数，大大减轻铁矾早熟； 提高热酸浸出强度，有效提高铅银渣的铅银品位。2.2常规两段浸出-浸出渣挥发工艺目前采用该工艺的有株冶、曲靖、会泽、蒙自、豫光、 河池南方等冶炼厂。 该工艺包括中性浸出和酸性浸出，酸性浸出渣含锌在 18%22，一般采用火法挥发工艺（回转窑、烟化炉或 AUSMELT炉）生产氧化锌，氧化锌经中性浸出、酸性浸出、

9、 热酸浸出回收其中的锌及有价金属。两段浸出-浸出渣挥 发工艺的优点： 技术成熟可靠，适宜处理各种复杂物料； 稀散金属可综合回收利用； 浸出系统操作控制简单，浸出率基本不用担心指标限制 ； 挥发产出的水淬渣属于无害渣，浸出渣得到了有效处理 。两段浸出-浸出渣挥发工艺的缺点： 浸出渣含锌高，通常为1822%； 浸出渣量大，渣率45%55%，渣处理系统相对庞大； 有价金属浸出率低，稀散金属回收率低； 回转窑处理浸出渣需配渣量约50%的焦炭和煤，热利用 效率低，能耗及成本高； 因此浸出渣挥发工艺及设备成为湿法炼锌各国冶金工作 者最为关心的课题，因为不管那一种湿法炼锌工艺浸出渣 的无害化处理都是必需的。

10、回转窑富氧强化挥发工艺，采用低热值劣质煤或钢厂 瓦斯灰作燃料，可有效降低生产成本；双顶吹Ausmelt炉（熔化炉+贫化炉）连续处理工艺， 产出无污染可作水泥原料的水淬渣，真正实现了无弃渣的 “绿色”锌冶炼厂；双侧吹炉（熔化炉+贫化炉）连续处理工艺，并采用 富氧强化熔炼，有效改善作业环境，实现自动化生产，有 效降低煤的消耗。浸出渣挥发工艺的发展趋势：2.3硫化锌精矿氧压浸出工艺在我国的应用目前国外已有5座锌冶炼厂建成了氧压浸出系统，国内 已有4条氧压浸出生产线正在建设与生产中。 氧压浸出工艺的优点： 原料适应性强，锌回收率高，综合回收途径较好； 锌精矿中的硫主要以单质硫的形态存在于渣中，采用浮

11、选热熔过滤的方法生产商品硫磺，解决了锌冶炼主体工 艺流程通常受到硫酸市场及运输条件制约的问题； 工艺流程简短，用地面积较小； 锌精矿氧压浸出省去了焙烧和制酸系统，无污酸产生， 不产出SO2废气，环保条件好。 沉铁过程中采用焙砂、氧化锌或石灰做中和剂，无需添加沉铁试 剂，与黄钾铁矾法相比，可避免铁矾早熟进入铅银渣，产出热酸浸 出渣中铅、银品位较高，可直接外售或者送铅熔炼系统回收铅、银 等有价金属。铅、银回收率大于90%； 采用强化浸出可以大幅度提高铜、铟、镓、锗等有价金属的浸出 率，还原后液中的铟等稀散金属通过中和沉淀或置换沉淀得到铟富 集渣，大幅度提高铟等稀散金属的回收率。铟、镓、锗回收率达到

12、 70%以上，铜回收率为75%85%；针铁矿渣中铁品位较高，铁渣含铁35%40%，可采用回转窑 或烟化炉进行处理回收锌。由于铁渣量少，相对两段浸出-浸出渣挥 发工艺能耗大幅度降低，且炉渣中含铁较高，有利于进一步铁的资 源化回收；针铁矿沉铁过程能有效吸附溶液中大部分砷、锑、氟、 等有害杂质元素，确保了大板电解自动化剥锌的稳定运行； 针铁矿沉淀结晶状态良好，易于沉降过滤。采用针铁矿工艺的优点：针铁矿工艺的缺点及热酸浸出-针铁矿工艺的发展趋势：工艺流程相对较长，需对铁进行还原-氧化过程，蒸汽消耗量较黄 钾铁矾工艺稍大； 还原渣含锌和硫高，需返回焙烧炉处理； 不宜处理含铁超过10%的锌精矿，原料适应性

13、相对较差； 针铁矿沉铁过程pH值控制相对严格。 发展趋势 简化工艺流程-热酸浸出与还原合并成还原浸出； 铅锌冶炼联合优势互补，还原浸出渣进铅熔炼炉，高效回收铅、银、 硫等有价元素。针铁矿渣作为冷料加入熔融还原炉渣烟化炉回收锌 等有价金属。一次性建设投资高 氧压浸出系统对材料要求高，设备制作标准高，自动化控制要求高， 大规模生产项目需要向国外技术持有方引进技术，因此设备费用和 工程费用较高，工程投资较大。 生产成本高氧压浸出引进技术和设备投资费用高，维修费用高，增 加氧气消耗费用，蒸汽消耗较高（因无锌精矿焙烧余热回收生产的 蒸汽补充，需要燃煤工业锅炉供给蒸汽）。 单质硫及银的回收有待突破氧压浸出

14、工艺存在的主要问题：2.5低品位氧化矿浸出-萃取工艺 原料为常规炼锌工艺无法经济有效处理的低品位氧化矿或钢厂烟 灰，该原料通常含锌低于20%、含氟氯等有害杂质很高。采用硫酸在 常温下浸出，锌等有价金属进入溶液，通过液固分离、过滤洗涤产 出低浓度硫酸锌溶液，然后用P204萃取，锌进入有机相，其他杂质 留在溶液中，萃余液返回浸出利用；用锌电解废电解液反萃，得到 杂质含量很低的、完全能满足锌电解要求的硫酸锌溶液-新液。 该工艺流程短捷，生产操作控制简便，蒸汽消耗小，电锌生产成 本低。但浸出渣量大，危废渣场占地面积大。国内云南祥云飞龙公 司利用自主研发的专利技术-酸浸萃取工艺处理低品位氧化矿和过去 堆

15、积的锌浸出渣，产能1万t/a电锌，并在此基础上建成投产了1条处 理低品位钢厂烟灰浸出-萃取生产线，产能为810万t/a电锌，电锌 生产成本很低，为经济有效地利用低品位钢厂烟灰开创了新途径。 我国今后的废钢冶炼将进一步扩大，所产钢厂含锌烟灰将会有较大 的增加，二次锌原料的冶应予持别关注。3 湿法锌冶炼重要装备发展水平改进型109m2大型流态化焙烧炉成功运行使高海拔地区的流态化 焙烧炉床能力达到7.5t/m2d。 152m2大型流态化焙烧炉及其配套设施的开发应用，单系列产能 达到1718万t/a电锌，将处于世界领先水平。在某锌冶炼厂将首次 工程化应用，目前已完成设计，正在施工建设中； 150200

16、m3大型高效节能机械搅拌槽的应用，明显提高了浸出和 净液工艺指标，节约电耗，设备防腐、高效搅拌装置已经国产化， 达到国际先进水平； 800m3大型锌精矿常压富氧浸出槽为国外专有设备，需要加强自主 开发；300400m3大型锌精矿氧压浸出釜及配套的给料隔膜泵已能 国产化，闪蒸阀尚需引进等设备； 大型自动压滤机的应用，减轻了锌渣过滤的劳动强度，提高了劳动 生产率，全部为国产，已达到国际先进水平；大型自动压滤机的应用，减轻了锌渣过滤的劳动强度，提高了劳 动生产率，全部为国产，已达到国际先进水平； 高效流态化净液装置，直接产出海绵铜和海绵镉，大幅度降低锌 粉消耗，属国外专有技术及设备，需自主研发创新； 超大型整体树脂砼电解槽和大型阴极板及阳极板已国产化，达到 自动剥锌机的应用要求，其性能指标已接近国际先进水平； 引进全自动大板剥锌机及专用吊车，大幅度降低劳动强度，可通 过联合制造的方式实现部分国产化； 大型电解液高效冷却塔的应用，以及利用冷却塔风机实现电解厂 房整体通风，显著改善了电解的操作环境； 2000kW大