鋅冶煉上加壓濕法冶金技術(shù)的運(yùn)用

袁彬

摘 要：在有色金屬的具體冶煉過(guò)程當(dāng)中，濕法冶金技術(shù)在該領(lǐng)域當(dāng)中的大了非常廣泛的應(yīng)用，并且具備比較重要的作用。現(xiàn)代濕法冶金技術(shù)包含的面比較廣泛，除了鋼鐵以外，其他相關(guān)的有色金屬都可以使用此種冶煉精煉。它在非常多的領(lǐng)域當(dāng)中都具備較大的適應(yīng)性。本篇文章主要鋅冶煉上加壓濕法冶金技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單地介紹，希望可以給大家?guī)ヒ恍﹩l(fā)。

關(guān)鍵詞：鋅;濕法冶金;運(yùn)用

1.前言

鋅屬于僅次于鐵，鋁以及銅的一種金屬元素，在現(xiàn)代工業(yè)當(dāng)中具備非常重要的作用。我國(guó)的鋅資源在儲(chǔ)量方面比較豐富，居世界第一為。與此同時(shí)，屬于世界上最大的鋅生產(chǎn)國(guó)，我國(guó)的鋅產(chǎn)量多年以來(lái)一直屬于世界第一。近些年來(lái)，我國(guó)的鋅冶煉技術(shù)得到非常迅速的發(fā)展，已經(jīng)逐步的達(dá)到了國(guó)際的先進(jìn)水平，加壓濕法冶金技術(shù)在鋅冶煉當(dāng)中的應(yīng)用效果非常良好。

2.濕法冶煉的具體發(fā)展

濕法冶金指的是在加壓的基礎(chǔ)上對(duì)金屬進(jìn)行濕法冶金的一個(gè)主要過(guò)程。在加壓的條件下，金屬溶液的沸點(diǎn)會(huì)比較高，可以使得金屬的冶金過(guò)程逐漸增高，改變之前機(jī)械反應(yīng)的具體條件，因此在很大程度上可以推進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行，進(jìn)一步增強(qiáng)冶金的生產(chǎn)率。加壓濕法冶金技術(shù)最早是在1887年提出的生產(chǎn)，之前傳統(tǒng)的方法是在加壓釜中實(shí)施一定的壓力，用氫氧化鈉浸出鋁土礦，獲得諸如氯酸鈉的溶液，并利用一定的分離獲得相應(yīng)的氧化鋁。直至1940年的時(shí)候，加壓濕法冶煉技術(shù)才得到了進(jìn)一步的發(fā)展。經(jīng)過(guò)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在氧氣的大環(huán)境中，不需要對(duì)含有銅，鎳以及其他金屬元素的具體硫化礦石進(jìn)行氧化以及烘烤，就可以實(shí)現(xiàn)直接的浸出，在加壓的條件下浸出的效果將會(huì)達(dá)到最大。在1970年，加壓酸浸技術(shù)在鋅精礦等的具體處理方面也取得了非常良好的進(jìn)步，可以把精礦當(dāng)中的硫化合物進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成為元素硫元素。并可以很好地實(shí)現(xiàn)硫鋅生產(chǎn)的具體分離過(guò)程。它使壓力浸出以及其他技術(shù)的開(kāi)發(fā)變得更加深入。縱觀國(guó)家近幾年的具體發(fā)展，我國(guó)也為加壓濕法的冶煉技術(shù)做出了非常大的貢獻(xiàn)。自從1980年以來(lái)，我國(guó)一直對(duì)鋅精礦等的具體壓力浸出進(jìn)行比較深入的研究。但是只是在研究室里進(jìn)行研究，并沒(méi)有將其真正的投資于實(shí)際的行業(yè)中。雖然與國(guó)外的一些發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行了談判，希望可以引進(jìn)比較先進(jìn)的技術(shù)，但是由于成本比較高，最終沒(méi)能完全的實(shí)現(xiàn)。此后，在20世紀(jì)末，云南冶金技術(shù)在鋅精礦的具體壓力浸出研究中取得了非常大的突破，應(yīng)用領(lǐng)域也得到了很好地?cái)U(kuò)大，加壓濕法冶煉技術(shù)屬于一種相對(duì)來(lái)講比較前沿的技術(shù)，其出現(xiàn)的時(shí)間不是非常的長(zhǎng)，但是由于其具備自身的特性，其成本相對(duì)來(lái)講比較小，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成非常大的破壞[1]。因此，加壓濕法熔煉技術(shù)具備非常良好的發(fā)展前景，但是該技術(shù)還存在非常多的不完善部分，擁有較多的缺陷，仍然需要相關(guān)研究人員進(jìn)行具體的研究以及改進(jìn)。

3.鋅精礦具體的直接氧壓酸浸方案

3.1鋅冶煉技術(shù)的相關(guān)發(fā)展

關(guān)于鋅的冶煉過(guò)程可以大致的分為兩種：燃燒法以及濕法。由于后者具備非常明顯的優(yōu)勢(shì)，它逐漸的取代了之前的火法冶煉，成為鋅冶煉單中的一種主要方法。基本上新建以及擴(kuò)建的鋅冶煉企業(yè)都普遍的采用具體的濕法冶煉工藝。之前傳統(tǒng)的濕法鋅冶煉于20世紀(jì)初正式的開(kāi)始在工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行應(yīng)用，在不斷發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中，工藝技術(shù)得到了非常明顯的進(jìn)步。在1960年代，高溫高酸浸出技術(shù)的出現(xiàn)以及一種全新除鐵方法的出現(xiàn)有效的完成了對(duì)浸出殘?jiān)奶幚恚瑫r(shí)也很大程度上提高了鋅的回收率，進(jìn)一步減少了環(huán)境污染，并且促進(jìn)了工藝技術(shù)的成熟化。不可否認(rèn)的是，比較傳統(tǒng)的濕法鋅冶煉工藝存在非常多的缺陷，在冶煉過(guò)程中一定要保障鋅的生產(chǎn)以及硫酸的生產(chǎn)的同時(shí)進(jìn)行[2]。面對(duì)這種情況，不僅需要對(duì)原料的組成進(jìn)行比較嚴(yán)格的要求，而且還存在工藝流程復(fù)雜以及成本投資大等問(wèn)題，難以進(jìn)行廣泛的推廣。面對(duì)這種情況，可以在傳統(tǒng)的濕法鋅熔煉工藝的基礎(chǔ)之上進(jìn)行進(jìn)一步的創(chuàng)新，這也成為了相關(guān)研究人員關(guān)注的重點(diǎn)部分。在1970年代，加拿大公司曾經(jīng)提出，在具體的氧化下和加壓酸浸法相結(jié)合，可以不進(jìn)行焙燒直接的浸出鋅精礦。與傳統(tǒng)的濕法鋅熔煉工藝相比較，成本非常的低。在1981年，世界上首個(gè)加壓浸出設(shè)備進(jìn)行投入運(yùn)行，經(jīng)過(guò)后續(xù)不斷地發(fā)展，鋅加壓冶金技術(shù)得到了非常很大程度的提高。

3.2具體的氧壓直接酸浸

之前傳統(tǒng)的濕鋅冶煉實(shí)際上需要在火冶煉的基礎(chǔ)之上進(jìn)行逐漸發(fā)展的。火法以及濕法冶煉工藝已經(jīng)進(jìn)行了整合，可以分為焙燒，浸出，凈化，電解以及制酸等幾個(gè)過(guò)程。其主要原理是稀硫酸可用于將鋅元素溶解在氧化鋅以及硫酸鋅中。但是，為了進(jìn)一步減少大氣污染的具體問(wèn)題，需要提前實(shí)施焙燒脫硫工作，并且必須要配備相應(yīng)的酸系統(tǒng)以及煙氣處理系統(tǒng)等，但是生產(chǎn)的過(guò)程比較繁瑣，且成本比較高。在1970年代后，加壓濕法冶金技術(shù)在鋅精礦的具體處理方面取得了非常重大的進(jìn)展。與比較傳統(tǒng)的濕法鋅冶煉工藝相比較，經(jīng)濟(jì)效益將會(huì)更好。加壓濕法冶金具備的優(yōu)點(diǎn)：把礦物原料當(dāng)中的硫進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，從而實(shí)現(xiàn)鋅生產(chǎn)以及硫酸生產(chǎn)之間的分離[3]。

氧氣壓力浸出過(guò)程主要包含兩個(gè)階段，氧氣加壓浸出的第一階段主要需要使用廢電解液浸出相應(yīng)的鋅精礦。初始酸濃度大致為150g/L，鋅的浸出率可以很大程度上達(dá)到98%以上。殘留溶液的酸濃度仍然可以高達(dá)40g/L，這時(shí)候需要進(jìn)行中和。通常情況下，殘留酸可用于浸出氧化鋅以增加鋅的產(chǎn)量，這在之前傳統(tǒng)的濕法鋅冶煉企業(yè)的擴(kuò)建當(dāng)中是非常很常見(jiàn)的。兩階段氧氣壓力浸出的第一階段屬于低酸浸出，酸濃度大致為70-80g/L，殘留酸大致為5-10g/L，鋅的浸出率可以高達(dá)70%-75%。反應(yīng)當(dāng)中的浸出殘?jiān)鼤?huì)進(jìn)入到加壓浸出的第二階段，可以把酸濃度提高到150g/L。粗硫進(jìn)行相應(yīng)的處理之后可以形成相應(yīng)的單質(zhì)硫，浸出液可以當(dāng)作第一階段的浸出劑，在這個(gè)階段，鋅的浸出率可以高達(dá)98%以上。

3.3加壓浸出技術(shù)的具體發(fā)展

3.3.1高硅氧化鋅的具體加壓浸出技術(shù)

高硅氧化鋅難以通過(guò)常規(guī)的選礦方法進(jìn)行可靠的分離。盡管可以利用火法煉鋅技術(shù)，但是具備能耗比較大以及污染比較嚴(yán)重的問(wèn)題，因此，濕法工藝受到了非常廣泛的關(guān)注。面對(duì)堿性浸出以及常壓酸浸工藝的不足之處，在長(zhǎng)期的研究當(dāng)中，逐漸的提出了一種高壓浸出高硅氧化鋅的具體技術(shù)，在比較適當(dāng)?shù)墓に嚄l件下，鋅的浸出率可以高達(dá)98.5%。在2007年的時(shí)候，進(jìn)一步發(fā)展了高硅氧化鋅工藝的連續(xù)性加壓酸浸處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化的持續(xù)生產(chǎn)。該工藝具備工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)比較快以及工藝容易控制的特點(diǎn)，可以很好地實(shí)現(xiàn)鋅硅之間的完全分離。浸出溶液的硅含量比較低，不需要進(jìn)行額外的處理，因此具備比較良好的推廣前景[4]。

3.3.2鉛鋅硫化混合礦的具體回收工藝

對(duì)于一些相對(duì)來(lái)講比較復(fù)雜的鉛鋅礦，由于選礦的過(guò)程比較長(zhǎng)以及回收率比較低等，因此只能進(jìn)行生產(chǎn)鉛鋅的混合礦。一直到20世紀(jì)中葉，英國(guó)的相關(guān)研究人員提出了關(guān)于ISP的方法，該方法可以很好地處理混合鉛鋅硫化礦，更好的實(shí)現(xiàn)鉛以及鋅的生產(chǎn)。但是，該方法需要使用大量的焦炭，具備較大的能源消耗以及嚴(yán)重的污染，還沒(méi)有得到比較廣泛的推廣。在持續(xù)的發(fā)展當(dāng)中，已經(jīng)廣泛的使用了氧壓浸出工藝。

4.結(jié)束語(yǔ)

總之，鋅屬于經(jīng)濟(jì)發(fā)展當(dāng)中比較重要的工業(yè)原料，在我國(guó)具備非常重要的作用。只有不斷地對(duì)冶煉技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新以及發(fā)展，才可以跟上時(shí)代的步伐，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[3]張春生，劉剛.硫化鋅加壓浸出工藝在濕法冶金中的設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].有色金屬設(shè)計(jì)，2019，36（4）.

[4]王吉坤.加壓濕法冶金金屬在鋅冶煉上的應(yīng)用和發(fā)展A].全國(guó)有色金屬工業(yè)低碳經(jīng)濟(jì)及冶煉廢氣減排學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C].2017.