國(guó)內(nèi)外鋅冶煉技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)向

陳燕彬

（湖南有色金屬職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 412006）

目前依然在使用的鋅冶煉技術(shù)主要包括有火法冶煉與濕法冶煉兩種類型，其中火法冶煉中許多常規(guī)的冶煉方法已經(jīng)逐漸被淘汰，而剩余的技術(shù)中適應(yīng)較為廣泛的是密封鼓風(fēng)爐冶煉技術(shù)，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的需求，其在物料選擇方面也存在一定的差異[1,2]。在技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用過程中，我國(guó)的鋅冶煉技術(shù)也取得了突破性的進(jìn)展，但是同樣也出現(xiàn)了不少問題。為了進(jìn)一步介紹鋅冶煉技術(shù)發(fā)展動(dòng)向，現(xiàn)就國(guó)外冶煉技術(shù)的發(fā)展歷程闡述如下。

1 國(guó)外鋅冶煉技術(shù)發(fā)展歷程概述

濕法煉鋅技術(shù)第一次得到規(guī)模化應(yīng)用可以追溯到上個(gè)世紀(jì)初，當(dāng)時(shí)美國(guó)一家企業(yè)采用橫罐煉鋅的技術(shù)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，此后該煉鋅方法也持續(xù)了百年的歷史。目前，濕法煉鋅技術(shù)在全球總產(chǎn)量中占據(jù)了80%以上的比例，由此可見，濕法冶煉依然是現(xiàn)階段主要的冶煉方式[3]。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，到了30年代美國(guó)出現(xiàn)了電熱煉鋅法。到了上個(gè)世紀(jì)的中期，英國(guó)開始出現(xiàn)鼓風(fēng)爐煉鋅法，這種冶煉方法是通過加熱火冶煉的方式來進(jìn)行處理的，其在十多年的時(shí)間內(nèi)發(fā)展成為除了濕法冶煉之外第二大冶煉技術(shù)，產(chǎn)量約達(dá)到當(dāng)時(shí)總產(chǎn)量的12%左右。隨著技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，濕法冶煉技術(shù)也有了進(jìn)行的突破與進(jìn)展，通過黃鉀鐵礬處理的方式解決了鋅冶煉回收的問題，大大提升了回收效率。在80年代的中期，硫化鋅鐵礦壓浸技術(shù)開始進(jìn)入技術(shù)應(yīng)用階段，由于該技術(shù)本身具有保護(hù)環(huán)境的特征，所以也得到了各個(gè)國(guó)家的大力發(fā)展。

2 我國(guó)鋅冶煉技術(shù)發(fā)展情況

作為一個(gè)對(duì)于鋅金屬需求較大的發(fā)展中國(guó)家，我國(guó)可以說是各種煉鋅方法的集散地。當(dāng)前我國(guó)共建有各種規(guī)模的煉鋅廠數(shù)百家，其中除了硫化鋅精礦處理技術(shù)之外，其他各種技術(shù)在國(guó)內(nèi)都有應(yīng)用。從生產(chǎn)規(guī)模上來看，我國(guó)在上個(gè)世紀(jì)末就達(dá)到了全球鋅產(chǎn)量總比例的20%，并在改革開放后不久就實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口大國(guó)向著出口大國(guó)的轉(zhuǎn)變。在技術(shù)選取方面，大多數(shù)企業(yè)都會(huì)選取成本低、生產(chǎn)難度低以及市場(chǎng)普及率較高的技術(shù)類型，對(duì)于新技術(shù)的研發(fā)與成本投入則稍顯不足。除此之外，未來冶煉技術(shù)的主要發(fā)展方向是高回收率、高環(huán)保附加值以及較為均衡的生產(chǎn)壽命周期，在這個(gè)方面的研發(fā)與技術(shù)推進(jìn)我國(guó)還處于空白階段，由此可見，我國(guó)鋅冶煉技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展依然有很長(zhǎng)的路要走。

3 鋅冶煉技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與動(dòng)向解析

目前無論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外都主要采用了兩種鋅冶煉技術(shù)，分別是鼓風(fēng)爐煉鋅技術(shù)以及濕法煉鋅技術(shù)，兩種技術(shù)在全球技術(shù)生產(chǎn)中的占比高達(dá)90%左右。為了進(jìn)一步分析鋅冶煉技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與動(dòng)向，分別就兩種主要技術(shù)的情況介紹如下。濕法煉鋅技術(shù)是一種較為傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝技術(shù)類型，但是，歷經(jīng)百年的發(fā)展，現(xiàn)在的濕法煉鋅逐漸成為一種既可以滿足環(huán)境生產(chǎn)要求又可以滿足產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量要求的工藝類型。由此可見，濕法煉鋅技術(shù)在未來相當(dāng)長(zhǎng)的周期內(nèi)依然是主要的冶煉生產(chǎn)技術(shù)類型。從冶煉技術(shù)革新方面來看，其主要需要發(fā)展的技術(shù)革新內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：

（1）沸騰焙燒。沸騰焙燒是濕法煉鋅中的重要工藝流程之一，目前我國(guó)西北部許多煉鋅廠在濕法煉鋅系統(tǒng)中都選擇了魯奇沸騰爐，其運(yùn)行效率較高且生產(chǎn)中能夠有效控制氣流的速度延長(zhǎng)煙塵的停留時(shí)間，所以對(duì)于確保煙氣質(zhì)量并優(yōu)化生產(chǎn)效率都具有一定的幫助。不過，由于許多冶煉廠為了提升生產(chǎn)效率都選擇提升焙燒的溫度，所以在進(jìn)行爐底的維護(hù)時(shí)要注意定期排出各種粘結(jié)的物料，或者直接設(shè)置底部的排料孔來完成相關(guān)作業(yè)內(nèi)容。除此之外，通過添加富氧設(shè)備來讓焙燒更為充分，提升燃燒水平對(duì)于降低煙氣濃度并提升焙燒質(zhì)量也具有一定的效果。

（2）渣的處理。目前連續(xù)浸出技術(shù)在焙燒中獲得了一定的應(yīng)用，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)液固分離的大型化，為自動(dòng)化技術(shù)提供了技術(shù)支撐與保障。不過，由于鋅精礦中含有大量的鐵，所以在進(jìn)行冶煉時(shí)也不可避免的會(huì)出現(xiàn)鐵酸鋅物質(zhì)，所以近些年來鋅冶金領(lǐng)域也在重點(diǎn)研究解決該問題的策略。隨著技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，黃鉀鐵礬法逐漸被引入到該領(lǐng)域當(dāng)中，其不但使得勞動(dòng)條件變得不那么復(fù)雜，同時(shí)也改善了回收率，提升了冶煉工藝的完整性，所以在進(jìn)行渣的處理工藝優(yōu)化中，需要對(duì)該技術(shù)繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化才能夠?qū)崿F(xiàn)工藝質(zhì)量的控制。

（3）溶液凈化。目前對(duì)硫酸鋅水溶液進(jìn)行凈化的主要技術(shù)選擇手段為兩種，一種是選擇利用有機(jī)試劑來進(jìn)行清洗，另外一種則是采用特殊試劑來進(jìn)行處理。目前國(guó)外應(yīng)用亞硝基粉進(jìn)行處理的案例不少，但是在國(guó)內(nèi)推廣的可能性并不到。從技術(shù)應(yīng)用的覆蓋面上來看，國(guó)內(nèi)選擇凈液技術(shù)還是以砷鹽法和銻鹽法等技術(shù)方法。通過合理的組織可以實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬的回收，進(jìn)而降低鋅粉的消耗量。不過目前國(guó)外一些國(guó)家采用沸騰凈液器來進(jìn)行處理，效果同樣不錯(cuò)。

（4）電積。產(chǎn)出高質(zhì)量的電鋅是鋅電積的主要處理目標(biāo)。目前國(guó)內(nèi)外在進(jìn)行電解過程控制方面都取得了一定的技術(shù)應(yīng)用成果。根據(jù)技術(shù)需求來看電流效率高于90%基本就符合設(shè)計(jì)要求，能夠提升的潛能十分有限。所以，當(dāng)前鋅電積技術(shù)的研發(fā)基本都集中在電解槽大型化以及裝槽、剝鋅等領(lǐng)域中，這也是降低成本并降低勞動(dòng)強(qiáng)度的重要途徑，國(guó)內(nèi)外差距相對(duì)較大。

4 鼓風(fēng)爐煉鋅

鼓風(fēng)爐煉鋅技術(shù)出現(xiàn)于上個(gè)世紀(jì)的七八十年代，該技術(shù)的特點(diǎn)是技術(shù)成熟度高，對(duì)于復(fù)雜物料的處理能力相對(duì)優(yōu)秀，所以在我國(guó)的鋅冶煉領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。目前，該技術(shù)在生產(chǎn)中存在爐床面積以及生產(chǎn)適應(yīng)性方面的問題，所以其未來的技術(shù)研發(fā)方向可以歸結(jié)為如下幾個(gè)方面：首先，繼續(xù)提升熱風(fēng)的溫度，提升氧的含量，在風(fēng)口噴煤粉時(shí)需要做好物料的保護(hù)工作；其次，做好鼓風(fēng)去濕工藝的管理工作，提升低熱值煤氣的利用率，并充分利用熱冷團(tuán)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)不同含鋅物料的生產(chǎn)任務(wù)。最后，不斷提升爐床面積，降低能源消耗并減少對(duì)于環(huán)境帶來的影響和損害。通過提升鼓風(fēng)爐的運(yùn)轉(zhuǎn)效率并加大自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用覆蓋面，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度并減少現(xiàn)場(chǎng)工人的毒害情況，以此為來鼓風(fēng)爐煉鋅技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展創(chuàng)造新的條件。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在眾多金屬中，鋅以其獨(dú)特的性質(zhì)決定了冶煉難度較大的結(jié)果。特別是在過去一個(gè)世紀(jì)的前幾十年，鋅冶煉技術(shù)的發(fā)展可以說十分緩慢，再加上傳統(tǒng)工藝的能耗較高，冶煉效率較低，所以使得技術(shù)應(yīng)用一直存在凈化效果不好的問題，這些問題直到上個(gè)世紀(jì)的中后期才逐漸改善。結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外鋅冶煉方法與主要發(fā)展趨勢(shì)，未來鋅冶煉技術(shù)依然會(huì)從完善濕法煉鋅與鼓風(fēng)爐煉鋅的角度出發(fā)，不斷提升冶煉技術(shù)的應(yīng)用水平，提升冶煉效率，降低雜質(zhì)含量，為相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展創(chuàng)設(shè)條件。