濕法煉鋅中浸出渣處理技術探究

李吉寧

（中冶葫蘆島有色金屬集團有限公司，遼寧 葫蘆島 125003）

鋅冶煉過程中產生的廢渣及其化合物對自然生態(tài)環(huán)境具有破壞作用，危害生物生長及人體健康。回收和再利用它們的廢料，對保護生態(tài)環(huán)境大有益處。濕法煉鋅在世界范圍內已占鋅冶煉總量的80%以上，成為世界煉鋅生產的發(fā)展方向。濕法煉鋅工藝主要包括常規(guī)濕法煉鋅工藝、高溫熱酸浸出工藝和硫化鋅精礦氧壓直接浸出工藝，其中硫化鋅精礦氧壓直接浸出工藝是目前濕法煉鋅的新技術，也是發(fā)展趨勢。國內目前主流還是常規(guī)浸出工藝和高溫熱酸浸出工藝[1]。然而針對硫化鋅精礦氧壓浸出渣處理依然存在一定的問題。因此有必要對氧壓浸出煉鋅渣處理工藝進行探討分析，對于推動我國煉鋅產業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

1 濕法煉鋅工藝介紹

濕法煉鋅工藝，主要是以硫化鋅精礦為原料，首先進行沸騰燃燒，使硫化物轉變成氧化物。所得焙燒礦用稀硫酸浸出，鋅以硫酸鋅形態(tài)進入到溶液中，控制浸出終點的pH值，使溶液中的鐵、砷、銻等雜質水解沉淀進入浸出渣中，硫酸鋅溶液經過凈化除去銅、福、鉆、鎳等雜質，然后進行電解沉積而得到陰極鋅片，經熔鑄得鋅錠。沸騰焙燒煙氣經余熱利用及收塵后制酸。目前，濕法煉鋅工藝主要包括：常規(guī)濕法煉鋅工藝、高溫熱酸浸出工藝、硫化鋅精礦富氧常壓直接浸出工藝以及硫化鋅精礦直接加壓浸出工藝。

2 濕法煉鋅廢渣來源

濕法煉鋅根據(jù)不同的工藝，主要廢渣有:揮發(fā)窯渣、鐵礬渣、高浸渣、銅渣、電爐鋅粉爐渣、鍋爐渣等。①揮發(fā)窯渣含有：Zn、Pb、SiO2、Fe、A12O3、CaO、MgO等成份，其中的重有色金屬元素與SiO2、CaO形成共熔體，成為無害渣，對環(huán)境影響不大。②鐵礬渣為有害渣，含有Zn、Cd、Cu、Pb、Fe、Ss等元素，需妥善堆存，堆場應采取防滲漏處理。③高浸渣為有害渣，含有Zn、Cd、Cu、Pb、Fe、Ss等元素，從高浸渣中經濟、有效地回收有價金屬仍是一個有待研究的課題，目前一般采用渣場堆存，渣場需進行防滲漏處理。或者采用回轉窯揮發(fā)處理，其重金屬元素得到固化，窯渣為無害渣，有利于環(huán)境保護。④銅渣。鋅凈化所產銅錫渣，銅鍋渣提鍋后產銅渣，可出售給銅冶煉廠以回收Cu等有價元素。⑤電爐鋅粉爐渣成份為：Fe（20%～25%）、CaO（23%～30%）、SiO2（20%～28%）、MgO（4%～8%），此 渣為固熔體，為無害渣。⑥鍋爐渣可用作制磚內原料，作硅酸鹽制品的骨架，用于筑路或作屋面保溫材料等。

由以上分析可知，國內濕法煉鋅企業(yè)產生的有害廢渣主要為鐵磯渣、浸出渣以及銅渣。高溫窯渣從窯尾排出即水淬成窯渣。揮發(fā)窯法處理浸出渣的主要缺點只能揮發(fā)回收鋅、鉛、鎬和部分的，嫁、銅、銀、金以及大部分的鍺都殘留在窯渣中。因此窯渣中含有大量的銀、鑲、鍺等稀貴元素，是一種可利用的重要資源。

3 渣山的危害

①占地面積大。為了堆放窯渣，需要征地，而城市用地越來越少，地價也越來越高，給發(fā)展帶來了很大難題。②管理費用高。某廠每年渣山的物料轉運量高達20萬t，按運轉費4萬/t計算，運輸費用就要80萬元。③環(huán)保治理難。渣山常年露天風吹雨淋，窯渣中的銅、鉛、鋅、福、砷等重金屬或隨地表水排走，或隨揚塵飄落周邊地區(qū)，給環(huán)境造成污染。④對外形象差。渣山的存在，有損企業(yè)形象，也有損市容。

綜上所述。按照循環(huán)經濟概念，加快渣山的綜合利用，變廢為寶，已刻不容緩。

4 濕法煉鋅浸出渣處理工藝研究

（1）回轉窯揮發(fā)工藝。回轉窯揮發(fā)工藝比較適合處理含金屬銀較低的廢渣，具體冶煉工藝流程如下：在將廢渣與渣煤混合后，將其送入回轉窯，然后進行加熱，在窯內環(huán)境溫度達到900℃時，廢渣中的鋅、鉛等金屬開始揮發(fā)，隨著煙氣進入收塵器之中，最終以煙塵形式完成回收，金屬揮發(fā)率高達80%～90%，煤耗量約為處理廢渣量的50%。在具體收塵上，可以采用余熱鍋爐——電收塵。在對尾氣處理方面，由于尾氣之中有1%濃度的SO2，這種氣體污染大，且非常難處理，但這種方法需要專門的系統(tǒng)設備，很多濕法煉鋅浸出工廠以現(xiàn)有條件均無法達到應用要求。因此可以采用離子液吸收工藝，這種方法雖然有著一定的缺陷，例如投資大，能耗高，但整體收益仍大于支出，不失為一個適合選擇。

（2）鼓風爐熔煉工藝。采用鼓風爐工藝進行浸出渣處理，主要優(yōu)勢表現(xiàn)為以下幾點：一是不需要對浸出渣進行專門干燥處理，一般在鼓風爐料柱下降過程中，在高溫煙氣影響下，即可自動完成浸出渣的干燥。二是對高鐵原料有著較強的適應性，三是對金屬銅、銀有著較高的回收利用率，四是作為一種傳統(tǒng)工藝，發(fā)展至今已經應用的非常成熟，能夠連續(xù)穩(wěn)定生產。但也存在一些缺陷問題。例如煙氣比較容易泄漏，SO2濃度較低，嚴重限制了制酸工藝效果。針對煙氣泄漏隱患問題，可以加強鼓風爐型優(yōu)化，提升其密閉性，SO2濃度較低問題，可采用浸出煉鋅自產的元素硫進行彌補，只是硫酸產量會增加。具體工藝流程如下，首先將浸出渣混料進行壓團處理，然后進行鼓風爐的熔煉，接著借助電熱前床進行處理，最后進行冰銅水淬處理。在收塵上，可以采用沉降室—電收塵工藝，在尾氣處理上，可以采用一轉一吸或兩轉兩吸制酸工藝流程。

（3）回轉窯還原焙燒——磁選工藝。主要工藝流程如下，先將渣漿和還原煤進行混合，然后進行過濾，在利用圓盤制粒后，在圓筒混料機中加入煤粉，將混合渣進行包裹，送入回轉窯，對其進行還原焙燒，將廢渣中的鐵以Fe3O4，或者金屬鐵的形式析出，一些鋅、鉛則以煙氣形式收塵器，最終得到回收利用。然后將窯渣經過水淬后，進行磨礦，最終產出鐵精礦與銀精礦產品。在鐵精礦中，會含有40%作用的金屬銀，在銀精礦中，會含有40%的SiO2，含有20%的碳，因此可以將其作為硅石替代品，用于煉鉛和煉銅企業(yè)的熔劑，而碳作為燃料也能夠得到有效利用。

5 結語

濕法煉鋅浸出渣屬于二次資源，有很高的回收利用價值。研究浸鋅渣的綜合利用，不僅可以降低對環(huán)境的污染，減輕企業(yè)負擔，而且還可以化害為利，將其轉化為二次資源，達到經濟效益、環(huán)境效益和社會效益的統(tǒng)一。技術的不斷進步是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵，鋅冶煉企業(yè)除了努力提高技術內涵、挖掘潛力、擴大產量、形成規(guī)模效益外，還要跟蹤世界先進技術，做好循環(huán)經濟工作，全面提升綜合實力，以求在激烈的市場競爭中不斷發(fā)展。