浅谈火法练锌工艺中常见的几种方法

浅谈火法练锌工艺中常见的几种方法

摘要：由于锌在工业中的广泛使用和消费, 促进锌冶金的迅速发展,火法炼锌工艺是锌冶金工艺中一种常见的施工工艺，国际上约有20%左右的原生锌锭是通过此工艺生产出来的，因此，值得我们进一步的研究，本文主要是对火法炼锌工艺中常见的几种方法进行了分析，以供同仁参考！

关键词：火法炼锌，平罐炼锌、竖罐炼锌、电热法、密闭鼓风炉法锌冶金主要原料是闪锌矿和高铁闪锌矿选矿得到的硫化锌精矿, 少量的是红锌矿、菱锌矿和异极矿等。由这些锌矿物冶金生产出锌锭的工艺分为两大类: 火法炼锌工艺和湿法炼锌工艺。火法炼锌工艺有平罐、竖罐、电热法和密闭鼓风炉法等。其共同的特点是利用锌的沸点较低, 在冶炼过程中用还原剂将其从氧化物中还原成金属锌, 并挥发进入冷凝系统中冷凝成为金属锌, 从而与脉石和其它杂质分开。硫化锌精矿通常通过焙烧和烧结氧化为氧化物,然后进行还原、冷凝得到粗锌, 粗锌经精馏得精锌。锌火法冶金工艺中由于使用还原剂, 产生大量的温室气体, 在不同程度上对大气环境都有污染。火法炼锌因还原设备的不同分为如下几种方法。

1、平罐炼锌工艺

第一台平罐炼锌于1807年投入工业化生产,开创现代锌冶金的先河。平罐炼锌具有设备简单、不用焦炭、耗电少、便于建设等优点。但劳动条件差, 劳动生产率低和耗煤量大, 已逐步被淘汰。平罐炼锌是将含硫< 1% 焙砂配入适量的还原剂后装入平罐蒸馏炉中的小罐内, 然后加热升温到1000℃以上, 炉料中锌被还原成锌蒸气从罐内挥发到罐外的小冷凝器中冷凝成液体锌, 残余的锌蒸气与CO一道进延伸器中冷凝成蓝粉, 剩余的CO在延伸口自燃。平罐炼锌的罐渣含锌5%～10% , 需要进一步处理, 加上其它挥发损失, 锌的回收率仅为80%～90%；罐子的体积小, 难以实现完善的机械化,劳动强度比较大; 环境污染严重, 燃料及耐火材料的消耗均比较大。因此, 平罐炼锌技术落后, 基本上已被淘汰。世界上仅我国的一些小厂仍然采用该技术进行生产粗锌。

2、竖罐炼锌

竖罐炼锌是由平罐炼锌的基础上发展起来的，实现了设备大型化和机械化操作，劳动条件得到一定改善, 提高了劳动生产率, 在缺少电力和焦炭的地区, 这种方法具有独特的适应性。此法由于不能避免间接加热和单罐产锌能力低、热效率低, 同时采用价格高昂的碳化硅制品作为换热设备, 炉料准备工序较长, 作业费用高, 单罐产锌能力低等缺点, 目前世界上大多数竖罐炼锌厂被迫减产、停产或转产。但我国的葫芦岛锌厂的竖罐炼技术通过不断完善和改进, 如锌精矿采用高温流态化焙烧、选优混合配煤、改造和简化制团工艺, 精制优质团矿, 强化蒸馏过程, 实行竖罐大型化, 并以廉价煤为燃料, 多层次回收废热以弥补间接加热的不足, 开拓旋涡熔炼技术, 扩大综合回收等, 以提高该方法的技术水平。故此, 它目前还是我国主要的炼锌工艺之一。

3、ISP 炼锌工艺

ISP 是英国帝国熔炼公司在鼓风炉熔炼法的基础上开发出来的处理工艺, 于1950年投入工业化生产, 因此该法也称密闭鼓风炉熔炼法或帝国熔炼法。ISP 法炼锌是将铅锌比为0.45～0.82 的铅锌矿与溶剂混合后在烧结机上进行烧结, 热烧块(800℃) 和预热焦碳(400℃) 通过双料钟加料器加入到密闭鼓风炉的顶部。预热空气(800℃) 从鼓风炉底部的风嘴鼓入鼓风炉并在炉内迅速燃烧产生大量的热量和CO。锌则在鼓风炉内被还原挥发,然后从炉顶与烟气一道进入冷凝器冷凝获得锌, 铅和铜等有色金属则还原后进入鼓风炉的炉底炉缸中。与其它的炼锌法相比, ISP 法具有生产能力大, 燃料消耗少, 建设投资省, 操作维护简单, 原料适应性广, 有色金属回收好等优点。密闭鼓风炉炼锌法的特点是能够同时炼锌和铅, 可以处理复杂的铅锌矿、钢厂烟尘等各种杂料, 在炼锌工业中, 该法具有一定的地位。目前用该技术生产的锌占世界锌产量的14%左右。

4、电炉炼锌工艺

电炉炼锌工艺是在早期的火法炼锌工艺上发展起来的。早期的火法炼锌如平罐、竖罐炼锌过程中是采用煤等加热到1200℃～1300℃。19世纪末, 瑞典的德拉瓦尔建立了第一座炼锌电炉, 将电极直接插入熔池中, 利用渣电阻热加热, 为电炉炼锌作出了重大贡献。随后挪威和瑞典的其它锌生产厂采用该技术建立了处理锌矿石的生产厂, 1914 年美国的哈德福特在康纳州建立了一座炼锌电炉, 熔炼含锌37% 的焙烧矿。这些电炉炼锌过程中主要采用液态炉渣。与此同时, 不熔团块法的出现, 开创电热竖炉的先例。美国新泽西锌公司和圣#约瑟夫铅公司就采用此技术。我国的电炉炼锌始于1985年, 当时采用矩形电炉, 随着电炉的增大, 又开始使用圆形电炉。我国的电炉炼锌和锌粉主要采用熔炼液态渣的办法。该技术最先在邯郸冶炼厂采用, 随后推广到我国的河南、陕西、甘肃和青海等。现在甘肃天水市锌冶炼厂采用该技术生产锌2000 t /天。电炉炼粗锌和锌粉, 对原料成分的适应性很强。不论是高铁锌还是高硅锌矿以及各类含锌中间物料, 电炉熔炼工艺都能很好地对这些锌物料进行处理。但电炉炼锌由于耗电量太大, 使该炼锌工艺的应用受到一定限制。

总之，火法炼锌中电炉炼锌由于其工艺简洁,投资省等优点在电力丰富的地区将具有较强的优势。但是随着科学技术的发展，积极的探索新的锌冶金方式，是值得我们摸索的。目前，湿法练锌工艺由于技术的不断成熟，逐渐成为了主要的生产工艺。因此，火法练锌工艺必须不断的采用新技术，新的方法，更加有效的节约资源，减少环境污染，更好的服务于锌冶金行业。

参考文献

【1】孟波,王吉坤,张红耀. 锌冶金技术的发展概况[J]. 云南冶金. 2010(02)

【2】高保军. 锌冶炼技术现状及发展探讨[J]. 中国有色冶金. 2008(03)

【3】孙德堃. 国内外锌冶炼技术的新进展[J]. 中国有色冶金. 2004(03)