炼铅厂氧化锌烟尘锌综合回收流程选择

炼铅厂氧化锌烟尘锌综合回收流程选择

许惟玲1郭明2段继铭3石晓岚4

(1. 河南省冶金规划设计研究院; 2. 河南省冶金研究所; 3. 云南瑞升科技有限公司; 4. 中国钢铁集团公司)

摘要针对豫光金铅股份有限公司铅冶炼系统铅渣烟化炉产出的氧化锌烟尘特点、生产规模及企业所处的环境条

件等因素,进行了各种工艺的分析对比,最后选定氧化锌烟尘焙烧→中浸→酸浸→三段净液→电积工艺流程综合

回收氧化锌烟尘中的锌金属。

关键词氧化锌烟尘综合回收锌冶炼

F LOW SE L ECTIO N OF ZINC COMPREHENSIVE RECO V ER Y FR OM ZINC

O X I D E SMO KE FR OM L EAD SME L TING FACTO R Y

Xu Weiling1 G uo Ming2 Duan Jiming3 Shi X iaolan4

(1. Metallurgical Planning , Design and Research Institute of Henan Province ; 2. Metallurgical Research Institute of

Henan Province ; 3. Ruisheng Science & T echnology C o ., Ltd. Y unnan ; 4. China Iron & S teel G roup C o .,Ltd)

ABSTRACT Based on the characteristics of zinc oxide sm oke produced by Lead slag fuming furnaces under the Lead smelting system ,the scale of production and the environmental conditions of plant in the Y uguang G old & Lead C o . ,Ltd and other related factors , and after analysis and com paris on of different production processes , the zinc oxide sm oke roasting→neutral leaching →acidic leaching →three stages s olution purification →electrowinning flow of Z n com prehensive recovery from zinc oxide sm oke has

been finaly decided.

KE Y WO R DS zinc oxide sm oke copm prehensive recovery zinc smelting

河南豫光金铅股份有限公司电解铅现年产量为10 万吨以上,产销量在全国排名第二, 从铅冶炼过程综合回收的金、银、硫酸等产品无论产量还是效益都很可观,但铅系统烟化炉产出的氧化锌烟尘由于铅和砷、锑等含量高而外销困难,价格很低。为了解决这一难题,发挥铅和锌互补的优势,使铅渣中的锌得到综合利用,公司拟在铅冶炼厂老厂区内充分利用现有设施,建设年产电解锌2 . 5 万吨的锌系统。

公司铅冶炼系统年副产氧化锌烟尘含金属锌约2 万吨。为工艺流程所需,尚须配用约1 . 1 万吨( 金属量) 锌焙烧矿。

1 几种锌冶炼工艺的分析对比

炼锌方法可分为火法和湿法两大类。火法炼锌工艺中除了密闭鼓风炉炼锌( ISP) 法因其适用于冶炼铅锌混合精矿、含贵金属的铅锌复杂精矿具有一定的生命力外,平罐、竖罐、电热等火法炼锌工艺已趋淘汰。目前世界锌的总产量中,85 %以上为湿法炼锌工艺所生产。

湿法炼锌由精矿焙烧、浸出、净液和电积四大工序组成。其中焙烧仍为火法过程,主要目的是精矿脱硫。各种湿法炼锌工艺流程的主要不同之处都表现在锌焙烧矿(氧化锌焙砂和烟尘) 的浸出和净液工艺。本项目的主要原料是公司铅冶炼系统副产的氧化锌烟尘,配用部分外购的氧化锌焙烧矿,无须再设置以脱硫为主要目的的精矿焙烧工序。但氧化锌烟尘含有较多氟、氯、砷、锑等有害成份,为脱除氟、氯, 目前,效果较好、经济可行的方法有多膛炉焙烧和碱液洗滤1 。多膛炉焙烧方法脱除氟、氯效果好,但设备配套较复杂,投资较高; 碱液洗滤脱氯效果好,设备简单,操作容易,劳动条件好,投资少,但其脱氟能力差,尤其对粒度较粗的烟道氧化锌脱氟效果更差。对于砷、锑杂质,湿法炼锌工艺主要依靠锌焙烧矿中足量的铁在浸出工序先溶解进入溶液后又氧化水解沉淀的过程,与砷、锑形成复盐以吸附共沉淀的方法脱除2 。由于氧化锌烟尘含铁量很少,单独处理氧化锌烟尘难以除净砷、锑,致使难以生产高等级锌。因此,通常氧化锌烟尘要搭配相当数量的含铁锌焙烧矿一起使用1 。浸出工序使用的浸出液是来自电积的循环电解

(废) 液。就浸出工艺而言,目前国内外普遍采用且技术成熟的有常规浸出工艺(中性浸出+ 酸性浸出, 酸度和温度均较低) 和各种热酸浸出工艺( 高温、高

联系人:许惟玲,高级工程师,河南. 郑州(450053) ,河南省冶金规划设计研究院总工办; 收稿日期:2003 —3 —14

酸浸出) 。常规浸出工艺浸出渣量大,渣含锌高( 在20 %左右) ,一般需配置回转窑处理浸出渣以提高锌的总回收率。回转窑渣无毒,无论弃置还是填坑垫路对环境影响均较小。各种热酸浸出工艺锌的直收率高,渣量少,渣含锌低,一般不再处理,但渣中含有大量对环境有害的可溶成份,难以处置,不适于在城市和人口稠密地区应用。

除了上述氟、氯、砷、锑、铁等杂质通常应在焙烧和浸出工序全部或大部脱除之外,进入浸出液的铜、镉、钴、镍等有害杂质必须在专门的净液工序中予以深度脱除。目前普遍应用的净液工艺有锌粉—黄药法、砷盐法、反向锑盐法和铅锑合金锌粉法等。净液有一段、二段、三段甚至四段之分,采用较多的是二段或三段净液。锌粉—黄药法操作温度低、控制简单,蒸汽和锌粉单耗均较低,但该法的砷、锑、镍净化效果差。砷盐法先在较高温度下用砷盐作锌粉的活化剂脱除铜、镍、钴和部分镉,而后适当降温再用锌粉除残余镉。可实现深度净化,但各种杂质不易分别处理,且有砷毒污染问题。反向锑盐法近来在国内外湿法炼锌行业应用最多3 。先在较低温度(50 ℃～55 ℃) 加锌粉除铜、镉,再升温至85 ℃～90 ℃加锌粉和锑盐除镍、钴,最后再加少量锌粉去除残余(复溶) 镉。此工艺可深度净化并无砷毒污染,大规模生产时有利于铜、镉、镍、钴的综合回收。不足之处是蒸汽和锌粉消耗较多。铅锑合金锌粉法类似反向锑盐法,需用含铅、锑的特殊锌粉。

锌电积各种工艺的本质区别不大,各厂的主要不同仅在于电流密度、电解液酸度、电解槽结构与大小、不同阳极材质以及阴极电积周期等。

电积产出的阴极锌片通常采用人工剥片的方法从阴极铝板上剥下,部分大型锌电解车间( 年产10 万吨以上) 使用机械装备剥锌。锌片经工频感应炉熔化铸锭。

常规浸出工艺产出的锌浸出渣含锌约20 %左右,我国湿法炼锌厂多采用回转窑挥发回收浸出渣中的锌、铅等有价金属。若浸出渣中贵金属或铅含量较高时,也可考虑将浸出渣送铅冶炼系统处理。

2 项目原料特点

河南豫光金铅股份有限公司铅冶炼系统铅渣烟化炉产出的粗、细两种氧化锌烟尘典型成份见表14 ,一般锌精矿经沸腾炉流态化焙烧后产出的锌焙烧矿成份范围列于表2 。

表1 烟化炉氧化锌烟尘成份%

S iO2

项目Zn Pb Cu As Sb Cd Fe F C l S 产出比

粗烟尘细烟尘平均41 . 28

50 . 22

47 . 09

18 . 15

8. 39

11 . 81

0 . 052

0 . 033

0 . 040

0. 34

0. 25

0. 28

0. 46

0. 35

0. 39

0 . 013

0 . 015

0 . 014

2 . 60

1 . 44

1 . 85

0 . 82

1 . 04

0 . 96

0 . 08

0 . 11

0 . 10

0 . 20

0 . 26

0 . 24

3 . 22

3 . 64

3 . 50

35

65

100

表2 锌焙烧矿成份一般范围%

Zn Pb Cu As + Sb Cd Fe F C l S S iO2 50～60 < 2 0 . 2～0 . 5 < 0. 4 0 . 2～0 . 5 3～6 < 0 . 02 < 0 . 02 < 1 < 3 注:表中Fe 、S iO2 含量指可溶铁、可溶硅的含量。

由表中数据可知,本项目的主要原料氧化锌烟尘铅含量和砷、锑含量高于一般锌焙烧矿,而其铜、镉、铁的含量则较低。铜、镉含量低可减少净液时锌粉的消耗,但砷、锑高铁低却增大了净液除砷、锑的难度。因此,一是需配用部分含可溶铁较多而砷、锑含量低的锌焙烧矿,二是需适当添加二价铁(硫酸亚铁) 的用量以利于除砷、锑。铅含量高增加了硫酸耗量。

本项目除了以公司铅冶炼系统副产的氧化锌烟尘为主要原料外,尚须补充含锌金属量约11000 吨的锌焙烧矿,其参考成份见表3 。3 项目工艺流程选择

根据原料特点、生产规模和企业所处的环境条件等因素,本项目选用的湿法炼锌工艺流程见图1 。

氧化锌烟尘先经多膛炉焙烧脱除氟氯,经干式球磨(干式分级闭路循环) 后,单独进行一次中性浸出。氧化锌烟尘中浸上清液泵送另一槽内,与经球磨磨细的锌焙烧矿在氧化状态进行锌焙砂的一次中性浸出(补充废电解液) 。分别进行一段中浸后,氧化锌烟尘中浸底流和锌焙砂中浸底流混合进行二段酸性浸出。二段酸浸后经洗滤、干燥的浸出渣送铅冶炼烧结配料,浸出操作条件见表4 。

之所以选上述浸出工艺流程和浸出渣处理方案,主要是考虑本项目所用原料的60 %以上为铅系统铅渣烟化炉产出的氧化锌烟尘,其氟、氯、砷、锑等杂质较高而可溶铁含量低。采用多膛炉焙烧脱氟、

表3 选用的锌焙烧矿成份% Zn Pb Cu As + Sb Cd Fe F C l S S iO2 50 . 00 2 . 0 0 . 40 0 . 36 0 . 30 6 . 0 <0.02<0.02 0 . 6 3 . 0

注:表中Fe 、S iO2 含量指可溶铁、可溶硅的含量。