利用搭配氧化鋅礦粉沸騰焙燒生產鋅焙燒礦操作實踐

譙 寧，張 冬，曾春燕

（四川會理鑫沙鋅業有限責任公司，四川 會理 615105 ）

目前，生產鋅錠產品分濕法和火法工藝，以濕法煉鋅為主，占鋅錠總產量的80%以上[1]。四川某濕法煉鋅企業為了尋求發展，開源節流，采購中低品位氧化鋅礦粉搭配硫磺渣、鋅精礦通過沸騰焙燒脫除雜質，分解碳酸鹽，產出鋅焙燒礦進行電鋅生產，取得了較好的經濟效益。

1 原料性質

（1）氧化鋅礦粉。試驗用氧化鋅礦粉來自云南施甸、蘭坪等多個礦山，未經任何處理，粒度不均勻，100目以下占10%左右，且有很少一部分大顆粒，含水8%～12%，顏色為黃褐色，個別產地有泥化現象。這種氧化鋅礦物為菱鋅礦，主要化學成分為ZnCO3，溶于酸并產生大量氣泡。用于本次生產試驗的氧化鋅礦粉主要元素化學成分見下表：

表1 氧化鋅礦粉主要化學成分(wb%)

可見，由于產地不同，主品位鋅及雜質含量波動也較大，需要進行合理配礦后才能入爐使用。該企業利用外協加工的辦法把粗顆粒氧化鋅礦粉處理成適宜沸騰焙燒的粒度后再進行配礦。

（2）硫磺渣。硫磺渣來自煉石油后產生的尾渣，含S90-95%，疏松塊狀，淡黃色，有特殊臭味。熔點119℃，閃點207℃，沸點445℃，相對密度為2.0[2]。需碾壓成細顆粒或細粉狀后再進行配礦。

（3）鋅精礦。本次生產試驗所用鋅精礦主要化學成分(wb%)：Zn51.0、Cd1.5、Fe1.1、Pb1.2、S29.0、F0.09、Cl0.36、Si020.8。

2 生產試驗

2.1 焙燒目的及原理

氧化鋅礦粉如果直接用于酸浸回收其有價金屬，會產生大量二氧化碳氣泡而使生產無法進行，同時有害雜質也被大量浸出來，給ZnSO4溶液凈化除雜工序帶來麻煩，同時增加生產成本，因此需要焙燒后才能在常規濕法煉鋅工藝中使用。焙燒的目的是根據濕法煉鋅的工藝原理，使鋅精礦中ZnS和氧化鋅礦粉中的ZnCO3絕大部分轉化為ZnO，少部分轉化為ZnSO4，S氧化為SO2用于制酸，同時盡可能完全地除去As、Sb、Ge、F、Cl等雜質。

碳酸鋅在350℃～400℃時分解成ZnO和CO2，碳酸鋅極易溶解于稀硫酸，生成硫酸鋅和CO2，碳酸鋅的分解屬于吸熱反應[3]。為了保證碳酸鹽的分解較徹底，同時兼顧鋅精礦的分解，焙燒溫度宜控制在850℃～900℃。

硫磺的燃燒為碳酸鹽的分解提供部分熱量，產出硫酸供鋅焙燒礦浸出及攀西地區的鈦白粉廠和磷肥廠使用。

2.2 原料準備

（1）配礦目的及原則。為了保證下游電鋅工序溶液含鋅和雜質在正常波動范圍內，需要把不同品質的氧化鋅礦粉與硫磺渣和鋅精礦進行合理配礦。首先要確保沸騰爐的正常運行，因此，入爐料要按照S、Pb、Co、Fe的順序進行配礦。

（2）配礦及備料操作。為了保證配礦的均勻性需進行二次翻礦經化驗分析硫、鋅等元素符合入爐要求后再抓到配礦斗，經圓盤給料機、皮帶輸送機、破碎機后到達爐前料斗。配好的混合礦不能通過干燥窯脫水，否則會有少部分硫磺燃燒，產生的二氧化硫污染環境，因此，配礦時水份應控制在6%～9%。

2.3 生產操作

本次試驗在21平方沸騰制酸系統進行，取得的工藝控制條件及經驗再用于54平方系統的擴大性生產。

（1）用純鋅精礦開爐。首先用純鋅精礦在21平方系統開爐，沸騰焙燒溫度900℃～920℃，礦況及煙氣制酸系統均正常，尾氣達標排放。

（2）搭配不同比例鋅精礦、氧化鋅礦粉及硫磺渣試生產。鋅精礦、氧化鋅礦粉比例依次分別為5：5、3：7、1∶9、0：10。每種比例所配混合礦穩定生產一段時間后再用下一比例混合礦入爐焙燒。詳細記錄每種配礦比例的操作控制條件，及時處理出現的問題。

3 試生產結果及對54平方沸騰制酸系統生產的啟示

21平方系統的生產屬于試驗性質，搭配氧化鋅礦粉和硫磺經過兩個月的試生產來看是完全可行的，碳酸鹽的分解及雜質的脫除效果都很理想，產出了合格的鋅焙燒礦，為54平方系統的順利生產積累了寶貴的工藝操作條件及經驗。

（1）入爐混合礦要求。入爐混合礦礦的粒度應維持在100目左右；含硫控制在24%左右；Pb含量＜3.0%；水分控制在6%～9%。為了保證下游生產的順利穩定進行，所產焙燒礦的鋅含量應不小于40%，因此，入爐料中的氧化鋅礦粉搭配比例應不超過50%。

（2）焙燒溫度。控制在850℃～900℃，碳酸鹽的分解及雜質的脫除效果能滿足下游生產使用。

（3）沸騰焙燒爐內氧氣含量。爐內氧氣含量需控制在8%～12%，以保證硫磺能充分平穩燃燒，以穩定爐溫和SO2氣濃。

（4）增設二次補風管以控制升華硫的產生。為了控制升華硫的產生，在沸騰爐出口至余熱鍋爐進口的煙道上增設二次補風管，以使產生的升華硫完全燃燒。

4 結論

使用鋅精礦搭配適當比例氧化鋅礦粉及硫磺進行沸騰焙燒，產出了滿足電鋅生產的鋅焙燒礦工藝是可行的。沸騰焙燒控制條件為：入爐混合礦含S24%左右，氧化鋅礦粉搭配比例不應超過50%，沸騰爐溫度控制在850℃～900℃，產出的鋅焙燒礦不溶硫含量低于1.2%，Zn含量大于40%，碳酸鹽分解及雜質脫除效果好，下游電鋅生產正常，產出了合格的鋅錠產品。