關(guān)于ISP鋅冶煉工藝轉(zhuǎn)型升級(jí)和綠色發(fā)展的幾點(diǎn)思考

周遵波 夏叢｜文

本文分享了近年來(lái)我國(guó)ISP 鋅冶煉工藝取得的進(jìn)展以及轉(zhuǎn)型升級(jí)和綠色發(fā)展的幾點(diǎn)思考。

目前，我國(guó)鉛鋅冶煉技術(shù)比較成熟，鉛冶煉以側(cè)吹或底吹熔池熔煉為主的三連爐工藝，鋅冶煉以濕法浸出為主的工藝，在環(huán)保和能耗方面都處于國(guó)際領(lǐng)先水平。密閉鼓風(fēng)爐煉鉛鋅工藝（以下簡(jiǎn)稱“ISP工藝”）則是一種比較成熟的鉛鋅聯(lián)合冶煉方法，也是當(dāng)今世界最主要的火法煉鋅工藝，具有原料適應(yīng)性強(qiáng)、綜合回收利用水平高、經(jīng)濟(jì)效益好、鋅錠品質(zhì)高等優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也因能耗較高、環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)大等問(wèn)題受到廣泛關(guān)注。

為更好地掌握國(guó)內(nèi)ISP工藝技術(shù)裝備發(fā)展水平，環(huán)保、能耗現(xiàn)狀，定位其功能價(jià)值，為政府部門制定相關(guān)政策提供參考依據(jù)。2023年3月起，中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)國(guó)內(nèi)4家ISP冶煉企業(yè)進(jìn)行了調(diào)研，并于10月17日組織國(guó)內(nèi)ISP企業(yè)、長(zhǎng)沙有色設(shè)計(jì)院、寶武環(huán)科等多家單位，在廣東省韶關(guān)市召開(kāi)專題研討會(huì)，分享各自在環(huán)保技改方面的工作，總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)，探討下一步工作重點(diǎn)。

在此基礎(chǔ)上，形成本篇文章，分享近年來(lái)ISP工藝取得的進(jìn)展，以及轉(zhuǎn)型升級(jí)和綠色發(fā)展的幾點(diǎn)思考。

ISP 工藝發(fā)展現(xiàn)狀

深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司韶關(guān)冶煉廠含鋅渣煙化爐吹煉資源利用與環(huán)保升級(jí)改造項(xiàng)目

ISP工藝于20世紀(jì)60年代由英國(guó)帝國(guó)熔煉公司開(kāi)發(fā)，是唯一能夠處理鉛鋅混合原料，又能搭配鋅二次氧化物料，生產(chǎn)高品質(zhì)精鋅產(chǎn)品的短流程冶煉工藝。截至2023 年年底，全球有接近10臺(tái)套ISP工藝穩(wěn)定在產(chǎn)，約占全球鋅產(chǎn)量的7%，其中，國(guó)外運(yùn)行較好、工藝技術(shù)指標(biāo)比較先進(jìn)的是日本八戶冶煉廠。我國(guó)現(xiàn)有4臺(tái)套在產(chǎn)，合計(jì)年產(chǎn)能約45萬(wàn)噸，基本情況如下：

1.深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司韶關(guān)冶煉廠

該廠位于廣東省韶關(guān)市，于1975年建成了我國(guó)第一座爐身面積為17.2平方米的ISF爐，設(shè)計(jì)年產(chǎn)粗鉛鋅5萬(wàn)噸，后擴(kuò)能到10萬(wàn)噸/年，目前該系統(tǒng)已停產(chǎn)并拆除。1996年，韶關(guān)冶煉廠興建了第二座爐身面積為17.2平方米（后增大到27.96平方米）ISF爐，目前Ⅱ系統(tǒng)ISF爐設(shè)計(jì)粗鉛鋅年產(chǎn)能15萬(wàn)噸（10萬(wàn)噸鋅和5萬(wàn)噸鉛）。

2.白銀有色集團(tuán)股份有限公司第三冶煉廠

該廠位于甘肅省白銀市，始建于1966年，1978年試生產(chǎn)，該ISP系統(tǒng)具備年產(chǎn)精鋅8萬(wàn)噸、電解鉛2萬(wàn)噸、精鎘300噸、鉛基合金5萬(wàn)噸、金金屬量500千克、銀金屬量40噸、銦金屬量10噸、氧化鋅6 700噸、硫酸15萬(wàn)噸、粗銅4 500噸的生產(chǎn)能力。

3.陜西東嶺冶煉有限公司

該廠位于陜西省寶雞市，成立于2006 年12 月12 日，其ISP爐身面積30平方米，鉛鋅冶煉能力10萬(wàn)噸/年，年產(chǎn)精鋅6.7萬(wàn)噸、精鉛3.3萬(wàn)噸，副產(chǎn)品有工業(yè)硫酸、鉛冰銅、陽(yáng)極泥等。

4.葫蘆島鋅業(yè)股份有限公司

該廠位于遼寧省葫蘆島市，始建于2004年，2006年投產(chǎn)，ISP設(shè)計(jì)規(guī)模年產(chǎn)精鋅6萬(wàn)噸、精鉛3萬(wàn)噸、硫酸13萬(wàn)噸，與其13萬(wàn)噸電解鋅系統(tǒng)工藝互補(bǔ)，平均年處理1.5萬(wàn)噸電解鋅鉛泥等中間物料，增強(qiáng)了企業(yè)次生原料和稀貴金屬的綜合利用水平。

ISP 工藝的優(yōu)勢(shì)及問(wèn)題

1.工藝優(yōu)勢(shì)

原料適應(yīng)性強(qiáng)、采購(gòu)成本低。ISP工藝對(duì)原料具有廣泛的適應(yīng)性，除能處理鉛鋅混合精礦外，還能搭配處理濕法煉鋅難以處理的低品位復(fù)雜精礦（如高富含銅、鉛、銀的鋅精礦）以及含鋅二次資源（如鋅浸出渣、鋼廠煙灰、電鍍污泥、含鋅廢電路板等危險(xiǎn)廢物）。由于原料適應(yīng)性強(qiáng)，采購(gòu)成本相對(duì)更低，能實(shí)現(xiàn)較高經(jīng)濟(jì)效益。

資源綜合回收好。ISP工藝在同一冶煉爐窯中不僅能同時(shí)產(chǎn)出鋅和鉛，還能實(shí)現(xiàn)高效的銅、金、銀、銦、鍺、銻、鉍等伴生有價(jià)金屬富集和回收，其中金、銀回收率達(dá)到98%以上。如白銀第三冶煉廠的ISP工藝每年能產(chǎn)4 500噸粗銅，同時(shí)產(chǎn)硫酸15 萬(wàn)噸、精鎘300 噸、金500千克、銀40噸。

危險(xiǎn)廢物產(chǎn)率低。ISP工藝生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的氧化物料，如藍(lán)粉、浮渣、次氧化鋅、收塵煙灰等，又可回到系統(tǒng)內(nèi)處理，危險(xiǎn)廢物處置量和處置成本低于濕法煉鋅，基本可實(shí)現(xiàn)全部固體廢物（危險(xiǎn)廢物）資源化、減量化和無(wú)害化。

精鋅產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)。ISP工藝生產(chǎn)出高純度鋅（鋅含量可達(dá)99.997%），鐵、鎘等雜質(zhì)含量遠(yuǎn)低于濕法電解鋅，應(yīng)用于船舶、電池、合金等特定領(lǐng)域，較電解鋅錠溢價(jià)800～1 000 元/噸。以韶關(guān)冶煉廠為例，其精鋅產(chǎn)品包括高純鋅（SHG）和電池鋅錠（LF），內(nèi)控質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分別優(yōu)于《鋅錠》（GB/T 470-2008）、《低鐵鋅錠》（YS/T 1153-2016）。

2.存在問(wèn)題

環(huán)保壓力大，風(fēng)險(xiǎn)隱患仍然存在。雖然現(xiàn)有ISP企業(yè)單位產(chǎn)品排污系數(shù)均低于《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，“三廢”排放滿足了國(guó)家和地方生態(tài)環(huán)境管理要求。但是通過(guò)實(shí)地考察，各家企業(yè)在環(huán)保投入和治污水平上參差不齊，個(gè)別企業(yè)環(huán)保水平仍有提升空間，環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)隱患依然存在。

能耗偏高，余熱利用等未得到充分挖掘。根據(jù)企業(yè)的數(shù)據(jù)，ISP工藝的精鋅綜合能耗達(dá)到《鋅冶煉企業(yè)單位產(chǎn)品能源消耗限額》（GB 21249-2014）限值，多數(shù)企業(yè)的精鋅單位產(chǎn)品綜合能耗低于1 450千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸，優(yōu)于國(guó)家先進(jìn)值。但是，相較濕法煉鋅工藝1 100千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸，整體能耗仍偏高。據(jù)調(diào)研，生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的余熱利用潛力較大，降低能耗仍有空間。

我國(guó)ISP 升級(jí)改造主要進(jìn)展

近幾年，通過(guò)企業(yè)持續(xù)投入，ISP工藝在環(huán)保升級(jí)、能效提升、經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益等方面取得了不少進(jìn)展。

解決了長(zhǎng)期困擾企業(yè)的環(huán)保問(wèn)題。各ISP企業(yè)近4年來(lái)累計(jì)投入約8億元，持續(xù)進(jìn)行升級(jí)改造，廢氣、廢水、廢渣均實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。其中，二氧化硫排放濃度低于100毫克/立方米，韶關(guān)冶煉廠等企業(yè)達(dá)到特別排放要求，廢水實(shí)現(xiàn)“零排放”，固廢均得到有效處置。

提高了能源利用效率，減少了碳排放。通過(guò)改造升級(jí)和優(yōu)化，ISP工藝的能耗平均下降了2%；如韶冶在鋅精餾工序率先應(yīng)用多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)，每年節(jié)省燃?xì)?50萬(wàn)立方米、減少鋅渣1 600余噸、減排二氧化碳13 000噸，降低成本3 000萬(wàn)元。

產(chǎn)業(yè)協(xié)同能力不斷提升。ISP工藝不僅搭配處理濕法煉鋅產(chǎn)出的氧化物料、含鉛鋅酸泥等雜料，還處理鋼廠煙灰等二次物料，推進(jìn)了再生循環(huán)利用發(fā)展，為區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)提供了有力支撐。以韶關(guān)冶煉廠為例，每年可處理城市礦產(chǎn)1.7萬(wàn)～4萬(wàn)噸。

ISP 工藝轉(zhuǎn)型升級(jí)和綠色發(fā)展的幾點(diǎn)思考

我國(guó)正以數(shù)智化、綠色化賦能傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，推進(jìn)再生資源高值化循環(huán)利用，ISP工藝面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇并存，我們應(yīng)該發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)其缺點(diǎn)，具體應(yīng)該做好以下幾個(gè)方面：

一是推進(jìn)與鋼鐵行業(yè)耦合。建議針對(duì)當(dāng)前ISP工藝大規(guī)模處理城市礦產(chǎn)存在的金屬回收率不高、能源利用率低及樹(shù)脂、冶煉渣資源再利用難等問(wèn)題，開(kāi)展ISP工藝鉛鋅-城市礦產(chǎn)協(xié)同冶煉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大宗鉛鋅冶煉、鋼鐵、電鍍及其他（電子廢棄物）等領(lǐng)域固廢的高效安全處置。

二是做好ISP工藝環(huán)保和能耗等方面的升級(jí)改造工作。加大燒結(jié)機(jī)煙氣余熱利用技術(shù)推廣，加強(qiáng)ISF 風(fēng)口噴吹、浸沒(méi)溜槽余熱發(fā)電等方面研究，進(jìn)一步提升環(huán)保水平和能效利用。

三是不鼓勵(lì)新建ISP工藝項(xiàng)目，但鑒于ISP工藝生產(chǎn)的鋅錠有其獨(dú)特性，建議政府部門客觀評(píng)價(jià)ISP工藝的價(jià)值，支持其在數(shù)智化、綠色化等方面改造升級(jí)。

四是加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和科技創(chuàng)新。ISP 工藝脫胎于鋼鐵冶煉工藝，在“雙碳”目標(biāo)背景下，氫冶金是替代碳還原最為可行的途徑，鋼鐵行業(yè)正在研究并實(shí)踐把氫冶金作為深度脫碳乃至“凈零碳”決定性技術(shù)。ISP 工藝也可借鑒相關(guān)技術(shù)，加強(qiáng)研究，探索氫還原的降碳技術(shù)路線。