锌冶炼新工艺培训教材课件

1、讲 师： 日 期：2014年5月7日锌冶炼新工艺讲 师：锌冶炼新工艺主要内容锌 冶 金 概 况 传统湿法炼锌 锌直接浸出 从二次物料中回收锌12453主要内容锌 冶 金 概 况 传统湿法炼锌 锌直接浸出 1 锌冶金的概况 1 锌冶金的概况1.1 概述 锌是一种重要的有色金属，具有良好的抗腐蚀性，产量仅次于铝、铜。我国是炼锌最早的国家，也是最早使用黄铜的国家。锌的生产方法由我国传到欧洲。目前炼锌发达的国家有:加拿大、澳大利亚、日本、美国、俄罗斯、比利时和中国 。 1.1.1 锌的用途 1). 钢材的镀锌方面，起防腐作用。 2).制作优良的合金，如做装饰品的铜锌合金(黄铜)，Cu-Sn-Zn形成的

2、青铜，作为耐磨合金的Cu-Sn-Pb-Zn合金。 3).锌可以制造用于航天仪表上的Ag-Zn电池。 4). 利用Zn熔点低的特点，还可浇铸精密铸件。 5). 锌在冶金工业中作为还原剂，化学工业中作为制造颜料用的原材料。1.1 概述 锌是一种重要的有色金属，具有良 1.1.2 炼锌的原料 锌在自然中多呈硫化物状态。 锌矿物的种类： 较常见的有：闪锌矿(ZnS)；磁闪锌矿(nZnSmFeS)；菱锌矿(ZnCO3)；硅锌矿(Zn2SiO4)；异极矿(ZnSiO4H2O)等。 自然界中较多的为硫化矿。锌的单金属硫化物非常少见，多与铜铅共生。其中最常见的有铅锌矿，其次为锌铜矿和铜铅锌矿。 除了矿物之外，

3、冶金工业中产生的含锌烟灰、熔铸锌时产出的浮渣和一些氧化锌，也可作为炼锌原料。 1.1.2 炼锌的原料 锌矿物的种类： 锌冶炼主要有火法和湿法两种冶炼工艺。火法炼锌应用较早，有横罐炼锌、竖罐炼锌、电热法炼锌、鼓风炉炼锌等方法。湿法炼锌兴起的较晚，但是第一次世界大战中期才正式工业生产；直到20世纪热酸浸出法取得成功，真正促进了湿法炼锌的高速发展；到20世纪80年代后，湿法炼锌的产量已经占世界总锌产量的80%以上。1.2 锌的冶炼方法 锌冶炼主要有火法和湿法两种冶炼工艺。火法炼锌应用1.3.1劳动生产率低 由上图可见，随着炼锌技术的发展，国内外劳动生产率都在提高，但是提高的速度大不一样，差距也越来越

4、大，60年代国内劳动生产率为国外的1/4，发展到近年已不足1/10。1.3 锌冶金国内外的差距1.3.1劳动生产率低 由上图可见，随着炼锌技术的1.3.2 生产工艺滞后 国内传统的湿法炼锌工艺： 锌精矿直接加压酸浸湿法炼锌工艺，加拿大科明科公司已工业应用多年，世界上共有4家采用这一工艺生产，我国仍处于研究阶段。锌精矿常压富氧直接浸出由芬兰OUTOTEC开发，已经实现工业化生产。 该工艺省去了焙烧、制酸工序，优点十分明显。焙烧浸出熔铸净化电解1.3.2 生产工艺滞后 国内传统的湿法炼锌工艺：焙1.3.3 研究开发力度不够 在锌冶炼新工艺、新技术研究开发方面，国内除中南大学在ZnMn 同槽电积、科

5、学院化冶所在硫化锌精矿加压氧浸、纳米锌制品等课题进行了研究开发外，很少其他报导。国外，德国鲁奇等多家公司在进行氢扩散阳极电积锌研究，可将槽电压下降至15V以下，节电50以上。芬兰奥托昆普进行了铁矾渣硫化浮选试验，渣中银、铅回收率可达80 以上。澳大利亚大洋洲电锌公司利用氧化氮和氧的混台物进行了硫化锌精矿常压酸浸研究，结果表明，这是一种经济而具有开发潜力的新工艺。比利时老山公司将硫化锌精矿用管式釜进行氧压浸出后再进行常压搅拌浸出，锌的浸出率可达995。这些研究动向为锌冶炼工艺创新提供了方向。作为产锌大国，在加人WTO后要继续保持竞争力，必须有先进的技术支撑，就应在研究领域加大开发力度。现在，湿法

6、炼锌朝着缩短流程,节能环保方面发展,锌精矿直接浸出已成熟并规模化生产。1.3.3 研究开发力度不够 在锌冶炼新工 2 传统湿法炼锌 2 传统湿法炼锌 湿法炼锌自20世纪初投入工业生产以来不断发展进步，20世纪60年代以来，湿法炼锌已成为锌冶炼的主导发展方向，传统湿法炼锌由焙烧、浸出、净液、电积、熔铸等主要工序组成。主要优点是环境卫生、劳动条件好，能够综合回收有价金属，金属回收率高，产品质量好，易于实现大规模、连续化、自动化生产。 随着各国对环保要求的日趋严格，湿法炼锌成为锌冶炼的一种主导方法。针对浸出渣火法处理（高温烟化挥发）能耗高、过程复杂、劳动条件差、耐火材料消耗高等弊端，冶金工作者开展了

7、广泛的研究，相继研究成功了浸出渣热酸浸出黄钾铁矾法、针铁矿法、赤铁矿法除铁等湿法处理浸出渣新工艺，解决了湿法炼锌长期以来浸出渣难处理的关键问题，既强化了浸出过程，又简化了渣处理过程，使锌的回收率大幅度提高，促进了湿法炼锌的高速发展。 20世纪80年代后，湿法炼锌的产量已占世界总锌产量的80以上。进入90年代，研究成功了硫化锌精矿和高硅氧化锌矿石直接酸浸法。同时为了降低锌精矿氧压酸浸对温度、压力的要求，进行了催化试验，取得了可喜的成果。为了使湿法炼锌的工艺过程进一步简化，又进行了硫化锌矿直接电积的试验研究，此试验如能成功，将从根本上改变目前的湿法炼锌工艺，使其有更广阔的发展前景。湿法炼锌技术发展

8、现状2.1 湿法炼锌方法 湿法炼锌自20世纪初投入工业生产以来不断发展(1). 传统湿法炼锌方法 湿法炼锌是第一次世界大战期间开始应用的。其本质是用稀硫酸(即废电解液)浸出焙烧矿中（沸腾焙烧）的锌，锌进入溶液后再以电解法从溶液中沉积出来。湿法炼锌可直接得到很纯的锌，不象火法蒸馏炼锌还需精炼。除此之外，操作所需劳动力较少，劳动条件也较好，只是电能消耗大。 总之，火法炼锌的前景远不如湿法炼锌好，湿法炼锌是当前的主导炼锌方法。 下图为传统湿法炼锌原则工艺流程图。(1). 传统湿法炼锌方法传统湿法炼锌原则工艺流程图传统湿法炼锌原则工艺流程图 国内传统的湿法炼锌工艺：焙烧浸出熔铸净化电解（2） 目前,世

9、界上炼锌方法有火法与湿法之分,火法以密闭鼓风炉为主,但由于后来湿法炼锌的高速发展占据了炼锌的主导地位,湿法炼锌的产量占了80%以上。 现在,湿法炼锌朝着缩短流程,节能环保方面发展,锌精矿直接浸出已成熟并规模化生产。 国内传统的湿法炼锌工艺：焙烧浸出熔铸净化电解（2） 109m2沸腾焙烧 烟气常压接触制酸 三段逆锑连续净化 48h长周期电解 剥锌机自动剥片云南驰宏公司曲靖分公司的常规湿法炼锌流程 109m2沸腾焙烧 烟气常压接触制酸 三段逆锑连续净化 3 锌的直接浸出 3 锌的直接浸出 3.1 硫化锌精矿直接浸出 硫化锌精矿直接浸出是锌精矿可不经过焙烧，在一定的氧压和温度条件下，利用氧气直接酸浸

10、获得硫酸锌溶液和元素硫的过程。 硫化锌精矿直接浸出可分为: 高压富氧直接浸出 常压富氧直接浸出 氧压直接浸出 由加拿大科明科公司研发，加拿大科明科公司特雷尔锌厂首次成功应用，目前国内已有2座工厂利用氧压浸出技术生产电锌。 常压富氧直接浸出 由芬兰奥托昆普公司开发，在芬兰首次成功应用，目前世界上有3座工厂利用常压浸出技术生产电锌。反应方程式为：ZnS+Fe2(SO4)3 ZnSO4+2FeSO4+S0 2FeSO4+H2SO4+1/2O2 Fe2(SO4)3+H2O总反应为：ZnS+H2SO4+1/2O2 ZnSO4+H2O+S0 3.1 硫化锌精矿直接 加压浸出工艺在90年代得到了快速的发展。

11、据不完全统计，90年代初已投产的加压浸出厂家已超过10个，其中也包括我国第一次用加压浸出处理高镍硫的工厂新疆阜康冶炼厂。3.1.1 硫化锌精矿氧压浸出 2004年云南永昌铅锌股份有限公司将硫化锌精矿加压浸出技术应用于生产，成为我国采用高压酸浸工艺技术生产电锌的第一个产业化企业。中金岭南丹霞冶炼厂采用了加拿大舍利特高尔登公司的氧压浸出工艺，去年已经开始投产。我们公司呼伦贝尔分公司准备采用加拿大舍利特高尔登公司的氧压浸出工艺。 可以预料，今后一段时间内加压浸出工艺应用的领域会更加广阔，工业化的速度会加快，它将使湿法冶金进入一个崭新的年代。 加压浸出工艺在90年代得到了快速建成1万t/年的一段法加压

12、酸浸湿法炼锌示范厂投产开始对锌精矿氧压浸出技术进行试验研究建成2万t/年两段氧压酸浸高铁锌精矿厂，正在建设14万t/年硫化锌两段氧压酸浸厂20世纪90年代2004年2005年3.1.2云南冶金集团加压湿法冶金发展历史建成1万t/年的一段法加压酸浸湿法炼锌示范厂投产开始对锌精矿3.1.3优越性与作用加压湿法冶金的优越性主要体现在： (1)加压湿法冶金可用于直接处理金属硫化矿，硫化矿不经过氧化焙烧，避免了SO2对大气的污染，是一种清洁冶金技术。 (2)传统的湿法炼锌工艺硫以硫酸形式产出，对市场的依赖性很大。用加压湿法冶金处理硫化矿，硫以单质硫形态产出，便于储存与运输。对于硫酸过剩或交通不便的边远地

13、区，这一点尤其重要。(3)由于加压湿法冶金在较高的温度下进行，过程动力学条件得到很大改善，从而加快了浸出速度，大大缩短浸出时间，能取得较高的生产率。(4) 加压湿法冶金对原料的适应性较强，可以用于处理成分复杂的冶金原料。(5) 加压湿法冶金的规模可大可小，具有很高的机动性。3.1.3优越性与作用加压湿法冶金的优越性主要体现在：(3)3.1.4 加压浸出采用的方法加压浸出可以采用一段和两段浸出。一段浸出适用于与传统的焙烧一浸出一电积工艺配合使用，而两段浸出则适于单独建立新厂。3.1.4 加压浸出采用的方法加压浸出可以采用一段和两段浸出澜沧采用的二段加压工艺流程图 澜沧采用的二段加压工艺流程图 压

14、力釜实物照片永昌公司1段加压浸出釜 压澜沧2段加压浸出车间澜沧2段加压浸出车间 3.2 直接浸出工艺浸出目的：使物料中的Zn尽可能地全部溶解到浸出液中，得到高浸出率；使有害杂质尽可能地进入渣中，达到与锌分离的目的。浸出区分为两段： 低酸浸出和高酸浸出。低酸浸出目的：使矿浆中的锌化物部分溶解在溶液中，并并通过鼓入纯氧，将溶液中的二价铁氧化成三价铁，同时使其他杂质部分水解沉淀。高酸浸出目的：使来自低酸浸出浓密底流和二系统中性浸出的底流中的含锌化物中的锌最大程度浸出到溶液中。 3.2 直接浸出工艺浸出目的：使物料中的Zn尽 低酸浸出反应温度： 98，低酸浸出反应时间：12h，低酸浸出终点酸度：10g

15、/L左右。低酸浸出用氧纯度：为98%纯氧，由制氧站提供气。是从四个槽子的底部鼓入。低酸浸出的浸出率：浸出率为53%；出口溶液含三价铁小于1克/升。3.2.1 低酸浸出条件 低酸浸出反应温度： 98，3.2.1 低酸浸出3.2.2 低酸浸出流程简述 来自球磨区域的合格矿浆被泵入精矿浆化反应器，然后经过螺旋分级把结团的大块分离出来，然后在经浆化后泵到浸出车间低酸富氧直接浸出高位槽，通过溜槽自流到4台低酸富氧直接浸出槽（900立方）浸出，控制低酸直接浸出出口溶液酸度和Fe3+ 1g/L，低酸浸出矿浆通过溜槽到1台低酸浸出浓密机进行液固分离，低酸浸出底流通过底流泵泵入高酸富氧直接浸出高位槽。3.2.2

16、 低酸浸出流程简述 来自球磨区域的合格矿浆被3.2.3 高酸浸出条件高酸浸出的温度： 98，高酸浸出反应时间：12h，高酸浸出终点酸度：30g/L左右。高酸浸出用氧纯度：98%纯氧，由制氧站提供气，是从四个槽子的底部鼓入。液固比：10121 浸出率：97%。3.2.3 高酸浸出条件高酸浸出的温度： 98，低酸浸出底流和二系统中性浸出底流通过底流泵泵入高酸富氧直接浸出高位槽。通过溜槽自流到4台高酸富氧直接浸出槽（V900m3/台）继续浸出，高酸浸出矿浆通过溜槽自流到硫浮选工序浮选。 （低酸高酸流程见下图） 3.2.4 高酸浸出流程简述低酸浸出底流和二系统中性浸出底流通过底流泵泵入高酸富氧直接浸

17、硫化锌精矿的直接浸出工艺主要包括以下5个部分，即：磨矿区、 直接浸出区(低酸,高酸)、 硫浮选区、沉铟区 、沉铁区。与加压浸出相比,常压氧浸有以下优点:1.结构简单，投资省，设备故障少。2.工艺控制简单，金属回收率高。3.原料适应性强，能达配处理浸出渣。4.运行成本低。5.安全性能好。2.1.1 常压富氧直接浸出 硫化锌精矿的直接浸出工艺主要包括以下5个部分，奥托昆普直接浸出槽奥托昆普直接浸出槽 4 从二次物料中回收锌 4 从二次物料中回收锌4.1 二次金属回收率低 我国再生锌只占锌总产量3 左右。我国处理废镀锌钢材、杂黄铜等含锌废料，对锌的回收利用重视不够，处于自流状态，没有形成产业。美国有

18、80多家电炉炼钢厂，处理废镀锌钢材，产出含Zn、Pb、Cd的烟尘，经过进一步处理，作为生产这些金属的原料，有效地提高了二次金属的回收率，目前发达国家二次金属的回收率达到了30%50%，这说明我国二次金属回收潜力巨大。4.1 二次金属回收率低 我国再生锌只占锌总产量34.2 锌二次物料情况锌广泛应用于国民经济的各个领域，约有50%用于钢材镀锌，从废旧钢材镀锌制品回收钢铁时，锌进入烟尘，此类资源每年达数百万吨，是锌二次资源的主要来源。4.2 锌二次物料情况锌广泛应用于国民经济的各个领域，约4.3 锌二次物料的存在形式二次资源成分复杂，钢厂烟尘中的锌主要以氧化物形态存在，根据来源不同，含有不同数量的铅、铁、二氧化硅、氧