1中国铅锌冶炼技术进展与发展思路

全国第十二届铅锌冶金学术年会论文集1中国铅锌冶炼技术进展与发展思路中国恩菲工程技术有限公司蒋继穆摘要：本文就中国近十年铅锌冶金工业取得的成就进行阐述，并就我国铅锌工业的发展方向提出建议。关键词：铅锌技术发展中国2012年生产精铅4646kt、锌锭4829kt；占同年世界铅总产量（10485kt）的44.31%，占同年世界锌总产量（12625kt）的38.25%，是世界最主要的铅锌生产国。就铅、锌生产工艺技术而言，中国近十年取得了长足的进步。1铅冶炼从上世纪80年代起，中国已着手为淘汰铅冶炼落后工艺，改善环境开展了多项工作。1984年由科技部立项，在湖南水口山开展氧气底吹熔炼——电热焦炭还原火法炼铅半工业试验；在沈阳冶炼厂开展了氯化物浸出电积的湿法炼铅半工业试验；经过两年多的研发工作，铅底吹熔炼取得了阶段性成果，而电热焦炭还原设施受资金影响，建设简陋，试验无果而终。铅湿法冶炼试验，技术上没有任何问题，但加工成本偏高、不经济，无法产业化。1986年政府决定引进鲁奇公司的QSL炼铅工艺，在白银有色金属公司建设一座年产50kt精铅的冶炼厂。由于是第一家产业化，投产碰到一些工程问题，几经修改，又赶上铅价低迷期，生产赔本，白银公司决定停止QSL生产线运行，直至今日。国家环保政策日趋严格，政府决定2000年关闭所有烧结锅炼铅工艺。这些工厂急需一种清洁工艺取代烧结过程造成的铅尘及SO2的低空污染。恩菲与三家企业联合在水口山开展了氧气底吹熔炼——鼓风炉还原炼铅半工业试验，取得了良好的结果。1999年由恩菲设计，在豫光和池州所建的两座示范性底吹熔炼——鼓风炉还原炼铅厂于2002年建成并顺利投产运行。该新的炼铅工艺，不仅有效解决了烧结过程严重的铅尘及SO2的低空污染，实现了清洁生产，同时能耗由烧结——鼓风炉熔炼工艺的680Kgce/t粗铅，降至380Kgce/t粗铅，银回收率提高了1~2个百分点，硫捕集率＞99%。用该工艺改造烧结——鼓风炉炼铅厂，原有设施得到充分利用，改造费用低、深受用户欢迎。短短几年内用此新工艺改造或新建的铅冶炼厂有32家（单系列设计产能为精铅60、80、100、200kt/a等四种规格），其中有17家、20条生产线已投产运行，总产量已达1640kt/a。氧气底吹熔炼——鼓风炉还原炼铅工艺，虽已获快速推广应用，并已出口印度，建成投产了100kt/a精铅的Dariba冶炼厂，但工艺并不完美。采用鼓风炉还原，液态氧化铅渣需用铸渣机浇铸并冷却成块，渣的显热白白浪费，过程能耗增加；为连续冷却渣中国铅锌冶炼技术进展与发展思路——蒋继穆2块，铸渣机拉得较长，增大了厂区占地面积；鼓风炉还原需用价格较高的冶金焦作还原剂，增大了粗铅成本。为此，中国开展了底吹炉液态氧化铅渣直接还原的研发工作，已有四种工艺用于工业生产：第一种是侧吹炉供焦炉煤气加粒煤还原，第二种是用底吹炉供天然气加粒煤或碎焦还原，第三种是用侧吹炉供氧气加块煤和焦粒还原，第四种是电热底吹还原。四种方式均解决了鼓风炉还原存在的不足，能耗由380kgce/t粗铅降至230~260Kgce/t粗铅，成本下降了100~150元/t粗铅。已有十多条生产线采用液态渣直接还原技术，并投产运行，包括由“ENFI”设计的单系列年产200kt粗铅的河南金利铅厂。底吹炼铅工艺在开创资源综合利用方面也有多项成果，如云南祥云飞龙集团及河南安阳岷山等铅厂参杂处理大量锌渣及铅银渣，综合回收铅、锌、铟、镉、银等有价金属；水口山矿务局处理高铜含铅物料回收铜独有诀窍；河南豫光用其处理二次金属回收蓄电池铅膏中的硫和铅，获去年国家科技进步二等奖，为蓄电池铅膏的经济、环保、有效综合回收利用提供了新途径。河南灵宝市鑫华铅业有限公司，与北京矿冶研究总院合作，经多年研发，成功开发了铅闪速熔炼——电炉还原炼铅工艺。于2011年建成投产了年产100kt铅的冶炼厂。该工艺的特点是在闪速炉熔池加焦炭还原，使渣含铅降至8%左右直接排至电热焦还原炉，将铅进一步还原的同时挥发锌，电炉可替代烟化炉。这较现有炼铅工艺流程更短。中国还引进了国外所有炼铅新工艺。前面已提到1986年白银有色金属公司引进了QSL炼铅工艺。1999年云南曲靖引进ISA富氧顶吹熔炼——鼓风炉还原炼铅工艺，产能80kt/a铅。建成投产至今，运行稳定。受氧浓限制，熔炼炉需添加少量燃煤补热，单位能耗略高于底吹熔炼。2003年西部矿业引进了kaldo熔炼铅工艺，产能粗铅50kt/a，2005年建成投产。运行表明铅精矿氧化、还原由单炉间断作业完成，存在炉衬寿命短、作业率低、中间物料多而难以全部搭配处理、造成积压。制酸系统复杂化，其能耗偏高、以上造成炼铅成本高、投产两年后停产至今。2006年云南锡业股份有限公司引进Ausmelt富氧顶吹炼铅工艺。用单炉分阶段完成氧化、还原、烟化三步作业，设计产能100kt/a铅。2010年5月投产至今，据介绍运行情况良好。目前存在的工程问题是，难以将烟化期产出的高锌尘与氧化、还原期的高铅尘有效分离。2009年江西铜业公司和株洲冶炼厂先后购买了意大利Kivcet铅许可证，各建一个年产100kt的冶炼厂，两厂均已建成投产。江铜九江的kivcet一直在运行，尚存在上升烟道铅结，清理频繁及直收率偏低等工程问题而未达产。株冶kivcet炉正在试生产阶段。中国粗铅一直采用电解精炼。1986年白银公司随QSL一起引进了德国鲁奇公司的全火法精中国铅锌冶炼技术进展与发展思路——蒋继穆3炼铅的工艺，也随着QSL工厂的停产而终止运行，中国仍清一色的采用电解精炼。传统的电解厂规模一般单系列在50-80kt/a以下，大都采用小板手工操作，劳动生产率较低。1999随曲靖冶炼厂引进大板技术，阳极立模浇铸、DM机组、阴极制造机组、阴阳极自动排板等机械化生产线。使电解单系列规模提高到100kt/a，电解机械化水平提升了一大步，劳动生产率大幅度提高。该技术也被河南豫光、内蒙呼伦贝尔、山东恒邦、云锡铅厂、江铜九江、株冶等采用。2锌冶炼2.1火法炼锌中国是唯一还有4%左右的锌由竖罐生产的国家。因为葫芦岛锌厂开发的高温沸腾焙烧、大型竖罐、大型精馏塔、罐渣漩涡挥炉等技术，将竖罐炼锌技术推向极致。但随着中国燃料价格的上升，竖罐炼锌的竞争力日趋下降。西南边远地区建有80多台小型电炉，采用热焙砂加焦炭电热蒸锌、用锌雨冷凝器生产粗锌或供湿法炼锌净液用的锌粉。由于利用了热焙砂的显热吨锌电耗只有4000KWh，电炉炼锌流程简短、投资抵、铅、镉、铟等伴生元素回收率较高，环保达标，生产成本较低、有一定竞争力。因单炉最大电功率仅为4000KW，规模小，劳动生产率低，多被具有小型锌矿山的县级或乡镇企业采用，可解决当地就业、财政与远途矿石运输等难题。中国有5条ISP鼓风炉炼锌生产线，总产能铅加锌为500kt/a。由于烧结过程环保难以达标，韶关冶炼厂两条生产线其中1条已关闭，另1条已列入限期关闭，正在选择清洁工艺异地兴建铅厂与锌厂。广西等省区用锌焙砂加还原媒压团，通过韦氏炉蒸锌生产工业用氧化锌粉，2010年产量折金属锌127kt。中国火法炼锌不超过锌总产量的20%，近10年技术上无大进展。2.2湿法炼锌中国以湿法炼锌为主，占锌总产量的80%以上。湿法炼锌工业中以硫化锌精矿沸腾炉焙烧——焙砂浸出——浸出液净化——新液电积——电锌铸锭为主要生产工艺，其中只有浸出工序各不相同，分为常规法和热酸浸出法。常规法浸出渣含锌约20%，以前多用回转窑挥发，存在能耗高、粉尘污染严重、劳动条件差等缺点，发展受限。热酸浸出在中国以“黄钾铁矾法”及自主研发的“低污染铁矾法”为主，中小型锌厂有的采用“喷淋除铁法”，目前国内尚无采用锌焙砂浸出——“针铁矿法”和“赤铁矿法”除铁工艺的锌冶炼厂。中国铅锌冶炼技术进展与发展思路——蒋继穆4硫化锌精矿直接浸出是中国锌冶炼近年来重要技术进展之一。株洲冶炼厂引进Outotec公司的常压氧浸工艺，以硫化锌精矿和常规酸浸含锌20%左右的浸出渣为原料，规模为年产电锌130kt。通过试生产调试后运行情况良好，较常规法大幅度提高了锌和铟的回收率，较回转窑挥发浸出渣，能耗大幅度下降，所产硫和浮选尾矿送铅冶炼工段处理，达到了资源综合利用、改善环境的目的。云南冶金集团自主研发硫化锌精矿氧压浸出工艺取得成果，相继在云南和内蒙建设了年产电锌10kt至20kt的氧压浸出示范厂3座，均已投入运行；正在建设的内蒙呼伦贝尔年产电锌150kt将在今年投产。中金岭南有色公司，引进加拿大硫化锌精矿氧压浸出工艺，在广东丹霞建设了年产100kt电锌的冶炼厂，已投产运行近两年。由于取消了精矿焙烧，没有SO2烟气和粉尘污染，流程短，金属回收率高、操作环境优异。常压氧浸蒸汽消耗量较高，DL反应器设备庞大效率低、底部搅拌器密封难度较大，但操作控制相对容易，可适应F、Cl含量较高的原料。反之，氧压浸出设备效率高，占地面积小，但操控及维护要求更严格，难以适应于高F、Cl原料。常压与加压氧浸均有一些工程问题有待解决，如渣硫有效分离等。另外渣中Ag较分散，不利于高Ag精矿回收Ag。加压氧浸有待进一步优化降低作业成本。锌冶炼另一重要技术进展是对氧化锌矿、锌浸出渣及含氧化锌二次物料处理，如含锌高炉灰、电炉炼钢含锌烟尘等的冶炼工艺创新。云南祥云飞龙集团开发了熔剂萃取技术从氧化矿、锌浸出渣、钢厂含锌烟尘中回收锌的工艺。先后建成投产了年产电锌15kt的直接浸出萃取处理高F、Cl的氧化锌物料的生产线和年产电锌80kt的直接浸出萃取处理高F、Cl的钢厂含锌烟尘的生产线。解决了大量工程问题，获多项国家专家，取得了良好的经济和社会效益。锌冶炼另一技术进展是大极板新型电解槽的采用，较小板电解减少槽数达80%，厂房面积减半，实现了电解液深度净化、长周期电解、机械化剥锌，劳动生产率成倍提高。中国锌冶炼总体而言，近十年集中度有明显提高、100kt/a以上的锌厂达25家。整体装备水平达到国外同类企业标准。多数工厂的制酸尾气加了脱硫装置，生产污水采用生物净化和膜处理等新技术，实现了100%循环利用。浸出渣大多送铅厂处理，不仅提高了资源综合利用水平，还减少了锌浸渣的堆存量，环境状况明显改善。3发展思路3.1继续提高企业集中度，进一步减少铅的污染点由于环保因素，我国各级政府已花大力气关停了千多家小铅厂，但目前仍有400多家涉铅中国铅锌冶炼技术进展与发展思路——蒋继穆5企业在运营，平均铅产能不足12kt/a。含铅原料的运输、冶炼及废杂铅的再生过程，无论多么严格的环保措施，均有一定数量的含铅物料及铅蒸汽形成的微尘扩散于厂区周围大气之中，对周围土壤含铅构成不利影响，通过大气和农作物而影响周围人群的血铅含量。据称血铅含量高低影响人的智力指数，故美国已将人体血铅含量降至＜10µg/l，这也是国外铅产量多年没有增长的主要原因。为此建议，将我国涉铅企业控制在100家以内，将平均铅产能提高至50kt/a以上,达到大幅度减少涉铅污染点的目的。3.2开发低耗、环保、短流程的铅锌互补新工艺基于铅锌资源多为共生矿，现在大都采用分选工艺，选出铅精矿采用火法冶炼生产铅,选出锌精矿多用湿法冶炼生产锌。由于铅锌难以通过选矿彻底分离，致使铅精矿中有锌，锌精矿中有铅。现在的处理工艺多数将铅冶炼含锌炉渣烟化挥发出ZnO尘送湿法炼锌厂处理。锌厂常规酸浸渣一般通过选矿产出银精矿或热酸浸出铅银渣交铅厂处理，形成铅锌厂互补实现综合利用。随环保政策日益严格，湿法炼锌的浸出渣，不管是常规法、热酸浸出法、常压或氧压浸出法，也不管是硫化矿、氧化矿或二次含锌物料，所有浸出渣要求进行无害化处理否则随意堆存都会污染地下水源。尽管中国已成功开发了锌渣测吹挥发锌的装置，可实现锌渣无害化，但锌渣侧吹炉挥发锌、铅渣挥发锌、或回转窑挥发锌，吨锌能耗都超过1500kg标煤，且仅产出氧化锌中间物料。ISP工艺的优点是一炉同时生产铅锌，致使选矿简化，去掉了铅锌分选工序，可降低精矿成本。ISP的缺点是烧结过程环保问题难以彻底解决，精矿的化学热不能有效利用，鼓风炉熔炼附加的热风炉、焦炭预热炉，烧结块保温仑等设施庞杂、投资偏高，还原需用价格较高的冶金焦等。展望将