锌冶炼新工艺.ppt

讲 师：日 期：2014年5月7日锌冶炼新工艺主要内容主要内容锌 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 1 锌冶金的概况锌冶金的概况1.1 概述概述 锌锌是是一一种种重重要要的的有有色色金金属属，具具有有良良好好的的抗抗腐腐蚀蚀性性，产产量量仅仅次次于于铝铝、铜铜。我我国国是是炼炼锌锌最最早早的的国国家家，也也是是最最早早使使用用黄黄铜铜的的国国家家。锌锌的的生生产产方方法法由由我我国国传传到到欧欧洲洲。目目前前炼炼锌锌发发达达的的国国家家有有:加加拿拿大大、澳澳大大利利亚亚、日日本本、美美国国、俄俄罗罗斯、比利时和中国斯、比利时和中国。1.1.1 锌的用途锌的用途 1).钢材的钢材的镀锌方面镀锌方面，起防腐作用。，起防腐作用。2).制制作作优优良良的的合合金金，如如做做装装饰饰品品的的铜铜锌锌合合金金(黄黄铜铜)，Cu-Sn-Zn形形成成的青铜，作为耐磨合金的的青铜，作为耐磨合金的Cu-Sn-Pb-Zn合金。合金。3).锌可以制造用于航天仪表上的锌可以制造用于航天仪表上的Ag-Zn电池。电池。4).利用利用Zn熔点低的特点，还可浇铸精密铸件。熔点低的特点，还可浇铸精密铸件。5).锌锌在在冶冶金金工工业业中中作作为为还还原原剂剂，化化学学工工业业中中作作为为制制造造颜颜料料用用的的原原材材料料。1.1.2 炼锌的原料炼锌的原料 锌在自然中多呈硫化物状态。锌在自然中多呈硫化物状态。锌矿物的种类锌矿物的种类：较较常常见见的的有有：闪闪锌锌矿矿(ZnS)；磁磁闪闪锌锌矿矿(nZnSmFeS)；菱菱锌矿锌矿(ZnCO3)；硅锌矿；硅锌矿(Zn2SiO4)；异极矿；异极矿(ZnSiO4H2O)等。等。自自然然界界中中较较多多的的为为硫硫化化矿矿。锌锌的的单单金金属属硫硫化化物物非非常常少少见见，多多与与铜铜铅铅共共生生。其其中中最最常常见见的的有有铅铅锌锌矿矿，其其次次为为锌锌铜铜矿矿和和铜铜铅锌矿。铅锌矿。除除了了矿矿物物之之外外，冶冶金金工工业业中中产产生生的的含含锌锌烟烟灰灰、熔熔铸铸锌锌时时产出的浮渣产出的浮渣和和一些氧化锌一些氧化锌，也可作为炼锌原料。，也可作为炼锌原料。锌锌冶冶炼炼主主要要有有火火法法和和湿湿法法两两种种冶冶炼炼工工艺艺。火火法法炼炼锌锌应应用用较较早早，有有横横罐罐炼炼锌锌、竖竖罐罐炼炼锌锌、电电热热法法炼炼锌锌、鼓鼓风风炉炉炼炼锌锌等等方方法法。湿湿法法炼炼锌锌兴兴起起的的较较晚晚，但但是是第第一一次次世世界界大大战战中中期期才才正正式式工工业业生生产产；直直到到20世世纪纪热热酸酸浸浸出出法法取取得得成成功功，真真正正促促进进了了湿湿法法炼炼锌锌的的高高速速发发展展；到到20世世纪纪80年年代代后后，湿湿法法炼炼锌锌的的产产量量已已经占世界总锌产量的经占世界总锌产量的80%以上。以上。1.2 锌的冶炼方法锌的冶炼方法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锌冶金国内外的差距1.3.2 生产工艺滞后生产工艺滞后 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1.3.3 研究开发力度不够研究开发力度不够 在在锌锌冶冶炼炼新新工工艺艺、新新技技术术研研究究开开发发方方面面，国国内内除除中中南南大大学学在在ZnMn 同同槽槽电电积积、科科学学院院化化冶冶所所在在硫硫化化锌锌精精矿矿加加压压氧氧浸浸、纳纳米米锌锌制制品品等等课课题题进进行行了了研研究究开开发发外外，很很少少其其他他报报导导。国国外外，德德国国鲁鲁奇奇等等多多家家公公司司在在进进行行氢氢扩扩散散阳阳极极电电积积锌锌研研究究，可可将将槽槽电电压压下下降降至至15V以以下下，节节电电50以以上上。芬芬兰兰奥奥托托昆昆普普进进行行了了铁铁矾矾渣渣硫硫化化浮浮选选试试验验，渣渣中中银银、铅铅回回收收率率可可达达80 以以上上。澳澳大大利利亚亚大大洋洋洲洲电电锌锌公公司司利利用用氧氧化化氮氮和和氧氧的的混混台台物物进进行行了了硫硫化化锌锌精精矿矿常常压压酸酸浸浸研研究究，结结果果表表明明，这这是是一一种种经经济济而而具具有有开开发发潜潜力力的的新新工工艺艺。比比利利时时老老山山公公司司将将硫硫化化锌锌精精矿矿用用管管式式釜釜进进行行氧氧压压浸浸出出后后再再进进行行常常压压搅搅拌拌浸浸出出，锌锌的的浸浸出出率率可可达达995。这这些些研研究究动动向向为为锌锌冶冶炼炼工工艺艺创创新新提提供供了了方方向向。作作为为产产锌锌大大国国，在在加加人人WTO后后要要继继续续保保持持竞竞争争力力，必必须须有有先先进进的的技技术术支支撑撑，就就应应在在研研究究领领域域加加大大开开发发力力度度。现现在在，湿湿法法炼炼锌锌朝朝着着缩缩短短流流程程,节能环保方面发展节能环保方面发展,锌精矿直接浸出已成熟并规模化生产。锌精矿直接浸出已成熟并规模化生产。2 传统湿法炼锌传统湿法炼锌 湿法炼锌自湿法炼锌自20世纪初投入工业生产以来不断发展进步，世纪初投入工业生产以来不断发展进步，20世纪世纪60年代以来，湿年代以来，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、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，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。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）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，冶金工作者开展了广泛的研究，相继研究成功了浸出渣热酸浸出高等弊端，冶金工作者开展了广泛的研究，相继研究成功了浸出渣热酸浸出黄钾铁黄钾铁矾法、针铁矿法、赤铁矿法除铁矾法、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。收率大幅度提高，促进了湿法炼锌的高速发展。20世纪世纪80年代后，湿法炼锌的产量已占世界总锌产量的年代后，湿法炼锌的产量已占世界总锌产量的80以上。进入以上。进入90年代，年代，研究成功了研究成功了硫化锌精矿和高硅氧化锌矿石直接酸浸法。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，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。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。湿法炼锌技术发展现状湿法炼锌技术发展现状2.1 湿法炼锌方法湿法炼锌方法(1).传统湿法炼锌方法传统湿法炼锌方法 湿湿法法炼炼锌锌是是第第一一次次世世界界大大战战期期间间开开始始应应用用的的。其其本本质质是是用用稀稀硫硫酸酸(即即废废电电解解液液)浸浸出出焙焙烧烧矿矿中中（沸沸腾腾焙焙烧烧）的的锌锌，锌锌进进入入溶溶液液后后再再以以电电解解法法从从溶溶液液中中沉沉积积出出来来。湿湿法法炼炼锌锌可可直直接接得得到到很很纯纯的的锌锌，不不象象火火法法蒸蒸馏馏炼炼锌锌还还需需精精炼炼。除除此此之之外外，操操作所需劳动力较少，劳动条件也较好，只是电能消耗大。作所需劳动力较少，劳动条件也较好，只是电能消耗大。总总之之，火火法法炼炼锌锌的的前前景景远远不不如如湿湿法法炼炼锌锌好好，湿湿法法炼炼锌锌是是当前的主导炼锌方法。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。下图为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传统湿法炼锌原则工艺流程图 国内传统的湿法炼锌工艺：国内传统的湿法炼锌工艺：焙烧焙烧浸出浸出熔铸熔铸净化净化电解电解（2）目目前前,世世界界上上炼炼锌锌方方法法有有火火法法与与湿湿法法之之分分,火火法法以以密密闭闭鼓鼓风风炉炉为为主主,但但由由于于后后来来湿湿法法炼炼锌锌的的高高速速发发展展占占据据了了炼炼锌锌的的主主导导地位地位,湿法炼锌的产量占了湿法炼锌的产量占了80%以上。以上。现现在在,湿湿法法炼炼锌锌朝朝着着缩缩短短流流程程,节节能能环环保保方方面面发发展展,锌锌精精矿矿直直接浸出已成熟并规模化生产。接浸出已成熟并规模化生产。109m2沸腾焙烧 烟气常压接触制酸 三段逆锑连续净化逆锑连续净化 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 3 锌的直接浸出锌的直接浸出 3.1 硫化锌精矿直接浸出硫化锌精矿直接浸出 硫化锌精矿硫化锌精矿直接浸出直接浸出是锌精矿可不经过焙烧，在一定的氧压和温是锌精矿可不经过焙烧，在一定的氧压和温度条件下，利用氧气直接酸浸获得硫酸锌溶液和元素硫的过程。度条件下，利用氧气直接酸浸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：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：总反应为：ZnS+H2SO4+1/2O2 ZnSO4+H2O+S0 加压浸出工艺在加压浸出工艺在90年代年代得到了快速的发展。据得到了快速的发展。据不完全统计，不完全统计，90年代初已投产的加压浸出厂家已超年代初已投产的加压浸出厂家已超过过10个，其中也包括我国第一次用加压浸出处理高个，其中也包括我国第一次用加压浸出处理高镍硫的工厂镍硫的工厂新疆阜康冶炼厂。新疆阜康冶炼厂。3.1.1 硫化锌精矿氧压浸出硫化锌精矿氧压浸出 2004年年云南永昌铅锌股份有限公司将硫化锌精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。浸出工艺。可以预料，今后一段时间内加压浸出工艺应用可以预料，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。湿法冶金进入一个崭新的年代。建成建成1万万t/年的年的一段法加压酸一段法加压酸浸湿法炼锌示浸湿法炼锌示范厂投产范厂投产开开始始对对锌锌精精矿矿氧氧压压浸浸出出技技术术进行试验研究进行试验研究建成建成2万万t/年两年两段氧压酸浸高段氧压酸浸高铁锌精矿厂，铁锌精矿厂，正在建设正在建设14万万t/年硫化锌两年硫化锌两段氧压酸浸厂段氧压酸浸厂20世世纪90年代年代2004年年2005年年3.1.2云南冶金集团加压湿法冶金发展历史云南冶金集团加压湿法冶金发展历史3.1.3优越性与作用优越性与作用加压湿法冶金的优越性主要体现在加压湿法冶金的优越性主要体现在：l(1)加压湿法冶金可用于直接处理金属硫化矿，硫化矿不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，避免了经过氧化焙烧，避免了SO2对大气的污染，是一种清洁冶对大气的污染，是一种清洁冶金技术。金技术。l(2)传统的湿法炼锌工艺硫以硫酸形式产出，对市场的依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产出，便于储存与运输。对于硫酸过剩或交通不便的边远地区，这一点尤其重要。地区，这一点尤其重要。l(3)由于加压湿法冶金在较高的温度下进行，过程动力学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。时间，能取得较高的生产率。l(4)加压湿法冶金对原料的适应性较强，可以用于处理成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。分复杂的冶金原料。l(5)加压湿法冶金的规模可大可小，具有很高的机动性。加压湿法冶金的规模可大可小，具有很高的机动性。3.1.4 加压浸出采用的方法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。澜沧采用的二段加压工艺流程图 压力釜实物照片永昌公司1段加压浸出釜澜沧2段加压浸出车间 3.2 直接浸出工艺直接浸出工艺浸出目的：使物料中的使物料中的ZnZn尽可能地全部溶解到浸出液中，得到高浸出率；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。u低酸浸出反应温度：98，u低酸浸出反应时间：12h，u低酸浸出终点酸度：10g/L左右。u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。u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3.2.2 3.2.2 低酸浸出流程简述低酸浸出流程简述 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。3.2.3 3.2.3 高酸浸出条件高酸浸出条件u高酸浸出的温度：98，u高酸浸出反应时间：12h，u高酸浸出终点酸度：30g/L左右。u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。u液固比：10121 浸出率：97%。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 高酸浸出流程高酸浸出流程简述简述 硫化锌精矿的直接浸出工艺主要包括以下硫化锌精矿的直接浸出工艺主要包括以下5个部个部分，即：分，即：磨矿区、磨矿区、直接浸出区直接浸出区(低酸低酸,高酸高酸)、硫浮选硫浮选区、沉铟区区、沉铟区、沉铁区。、沉铁区。与加压浸出相比与加压浸出相比,常压氧浸有以下优点常压氧浸有以下优点:1.结构简单，投资省，设备故障少结构简单，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。原料适应性强，能达配处理浸出渣。4.运行成本低。运行成本低。5.安全性能好。安全性能好。2.1.1 常压富氧直接浸出常压富氧直接浸出奥托昆普直接浸出槽 4 从二次物料中回收锌从二次物料中回收锌4.1 二次金属回收率低二次金属回收率低 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。4.2 锌二次物料情况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。4.3 锌二次物料的存在形式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、氧化钙等，含Cl、F较高，同时含有不等量的钾、钠，氯含量410%，甚至高达20%以上。此物料处理难点在：锌含量低，20%以下；铁、氟、氯等常规湿法流程难容忍的杂质高。4.4 处理的核心技术处理的核心技术-溶剂萃取技术溶剂萃取技术西班牙西班牙RD公司针对含锌废料，低品位含锌氧化矿，于公司针对含锌废料，低品位含锌氧化矿，于20世纪世纪70年代开发出溶剂萃取技术用于西班牙年代开发出溶剂萃取技术用于西班牙AXPE厂。目前，世界厂。目前，世界上已有上已有4家工厂采用该技术。由于低品位含锌物料经酸性浸出后，家工厂采用该技术。由于低品位含锌物料经酸性浸出后，上清液含锌浓度低上清液含锌浓度低(4050 gL Zn)及含杂质，不能达到锌电及含杂质，不能达到锌电积浓度积浓度(140 gL Zn)要求，因此，采用溶剂萃取提高上清液含要求，因此，采用溶剂萃取提高上清液含锌浓度及萃取除杂质。锌浓度及萃取除杂质。工艺流程：含锌物料经酸性浸出，浸出液经一段萃取后经反工艺流程：含锌物料经酸性浸出，浸出液经一段萃取后经反萃，再经二段萃取后经反萃，合格上清液送锌电积生产电锌。萃，再经二段萃取后经反萃，合格上清液送锌电积生产电锌。优点：该工艺流程短，萃取剂可再生循环使用，可单独处理优点：该工艺流程短，萃取剂可再生循环使用，可单独处理其它冶炼方法不宜处理的低品位含锌物料，经济效益好。其它冶炼方法不宜处理的低品位含锌物料，经济效益好。祥云飞龙所采用的钢厂烟尘处理工艺祥云飞龙所采用的钢厂烟尘处理工艺祥祥云云飞飞龙龙所所采采用用的的钢钢厂厂烟烟尘尘处处理理流流程程图图（一）（一）操操 作作 方方 法法 最后 诚祝各位领导及同事 工作顺利！万事如意！谢谢 谢！谢！