關于ISP鋅冶煉工藝轉型升級和綠色發展的幾點思考

周遵波 夏叢｜文

本文分享了近年來我國ISP 鋅冶煉工藝取得的進展以及轉型升級和綠色發展的幾點思考。

目前，我國鉛鋅冶煉技術比較成熟，鉛冶煉以側吹或底吹熔池熔煉為主的三連爐工藝，鋅冶煉以濕法浸出為主的工藝，在環保和能耗方面都處于國際領先水平。密閉鼓風爐煉鉛鋅工藝（以下簡稱“ISP工藝”）則是一種比較成熟的鉛鋅聯合冶煉方法，也是當今世界最主要的火法煉鋅工藝，具有原料適應性強、綜合回收利用水平高、經濟效益好、鋅錠品質高等優勢，但同時也因能耗較高、環保風險大等問題受到廣泛關注。

為更好地掌握國內ISP工藝技術裝備發展水平，環保、能耗現狀，定位其功能價值，為政府部門制定相關政策提供參考依據。2023年3月起，中國有色金屬工業協會對國內4家ISP冶煉企業進行了調研，并于10月17日組織國內ISP企業、長沙有色設計院、寶武環科等多家單位，在廣東省韶關市召開專題研討會，分享各自在環保技改方面的工作，總結成功經驗，探討下一步工作重點。

在此基礎上，形成本篇文章，分享近年來ISP工藝取得的進展，以及轉型升級和綠色發展的幾點思考。

ISP 工藝發展現狀

深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司韶關冶煉廠含鋅渣煙化爐吹煉資源利用與環保升級改造項目

ISP工藝于20世紀60年代由英國帝國熔煉公司開發，是唯一能夠處理鉛鋅混合原料，又能搭配鋅二次氧化物料，生產高品質精鋅產品的短流程冶煉工藝。截至2023 年年底，全球有接近10臺套ISP工藝穩定在產，約占全球鋅產量的7%，其中，國外運行較好、工藝技術指標比較先進的是日本八戶冶煉廠。我國現有4臺套在產，合計年產能約45萬噸，基本情況如下：

1.深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司韶關冶煉廠

該廠位于廣東省韶關市，于1975年建成了我國第一座爐身面積為17.2平方米的ISF爐，設計年產粗鉛鋅5萬噸，后擴能到10萬噸/年，目前該系統已停產并拆除。1996年，韶關冶煉廠興建了第二座爐身面積為17.2平方米（后增大到27.96平方米）ISF爐，目前Ⅱ系統ISF爐設計粗鉛鋅年產能15萬噸（10萬噸鋅和5萬噸鉛）。

2.白銀有色集團股份有限公司第三冶煉廠

該廠位于甘肅省白銀市，始建于1966年，1978年試生產，該ISP系統具備年產精鋅8萬噸、電解鉛2萬噸、精鎘300噸、鉛基合金5萬噸、金金屬量500千克、銀金屬量40噸、銦金屬量10噸、氧化鋅6 700噸、硫酸15萬噸、粗銅4 500噸的生產能力。

3.陜西東嶺冶煉有限公司

該廠位于陜西省寶雞市，成立于2006 年12 月12 日，其ISP爐身面積30平方米，鉛鋅冶煉能力10萬噸/年，年產精鋅6.7萬噸、精鉛3.3萬噸，副產品有工業硫酸、鉛冰銅、陽極泥等。

4.葫蘆島鋅業股份有限公司

該廠位于遼寧省葫蘆島市，始建于2004年，2006年投產，ISP設計規模年產精鋅6萬噸、精鉛3萬噸、硫酸13萬噸，與其13萬噸電解鋅系統工藝互補，平均年處理1.5萬噸電解鋅鉛泥等中間物料，增強了企業次生原料和稀貴金屬的綜合利用水平。

ISP 工藝的優勢及問題

1.工藝優勢

原料適應性強、采購成本低。ISP工藝對原料具有廣泛的適應性，除能處理鉛鋅混合精礦外，還能搭配處理濕法煉鋅難以處理的低品位復雜精礦（如高富含銅、鉛、銀的鋅精礦）以及含鋅二次資源（如鋅浸出渣、鋼廠煙灰、電鍍污泥、含鋅廢電路板等危險廢物）。由于原料適應性強，采購成本相對更低，能實現較高經濟效益。

資源綜合回收好。ISP工藝在同一冶煉爐窯中不僅能同時產出鋅和鉛，還能實現高效的銅、金、銀、銦、鍺、銻、鉍等伴生有價金屬富集和回收，其中金、銀回收率達到98%以上。如白銀第三冶煉廠的ISP工藝每年能產4 500噸粗銅，同時產硫酸15 萬噸、精鎘300 噸、金500千克、銀40噸。

危險廢物產率低。ISP工藝生產過程中產生的氧化物料，如藍粉、浮渣、次氧化鋅、收塵煙灰等，又可回到系統內處理，危險廢物處置量和處置成本低于濕法煉鋅，基本可實現全部固體廢物（危險廢物）資源化、減量化和無害化。

精鋅產品質量優。ISP工藝生產出高純度鋅（鋅含量可達99.997%），鐵、鎘等雜質含量遠低于濕法電解鋅，應用于船舶、電池、合金等特定領域，較電解鋅錠溢價800～1 000 元/噸。以韶關冶煉廠為例，其精鋅產品包括高純鋅（SHG）和電池鋅錠（LF），內控質量標準分別優于《鋅錠》（GB/T 470-2008）、《低鐵鋅錠》（YS/T 1153-2016）。

2.存在問題

環保壓力大，風險隱患仍然存在。雖然現有ISP企業單位產品排污系數均低于《鉛、鋅工業污染物排放標準》的規定，“三廢”排放滿足了國家和地方生態環境管理要求。但是通過實地考察，各家企業在環保投入和治污水平上參差不齊，個別企業環保水平仍有提升空間，環保風險隱患依然存在。

能耗偏高，余熱利用等未得到充分挖掘。根據企業的數據，ISP工藝的精鋅綜合能耗達到《鋅冶煉企業單位產品能源消耗限額》（GB 21249-2014）限值，多數企業的精鋅單位產品綜合能耗低于1 450千克標準煤/噸，優于國家先進值。但是，相較濕法煉鋅工藝1 100千克標準煤/噸，整體能耗仍偏高。據調研，生產環節中的余熱利用潛力較大，降低能耗仍有空間。

我國ISP 升級改造主要進展

近幾年，通過企業持續投入，ISP工藝在環保升級、能效提升、經濟社會效益等方面取得了不少進展。

解決了長期困擾企業的環保問題。各ISP企業近4年來累計投入約8億元，持續進行升級改造，廢氣、廢水、廢渣均實現達標排放。其中，二氧化硫排放濃度低于100毫克/立方米，韶關冶煉廠等企業達到特別排放要求，廢水實現“零排放”，固廢均得到有效處置。

提高了能源利用效率，減少了碳排放。通過改造升級和優化，ISP工藝的能耗平均下降了2%；如韶冶在鋅精餾工序率先應用多孔介質燃燒技術，每年節省燃氣750萬立方米、減少鋅渣1 600余噸、減排二氧化碳13 000噸，降低成本3 000萬元。

產業協同能力不斷提升。ISP工藝不僅搭配處理濕法煉鋅產出的氧化物料、含鉛鋅酸泥等雜料，還處理鋼廠煙灰等二次物料，推進了再生循環利用發展，為區域生態文明建設提供了有力支撐。以韶關冶煉廠為例，每年可處理城市礦產1.7萬～4萬噸。

ISP 工藝轉型升級和綠色發展的幾點思考

我國正以數智化、綠色化賦能傳統制造業轉型升級，推進再生資源高值化循環利用，ISP工藝面臨的挑戰和機遇并存，我們應該發揮其優勢，彌補其缺點，具體應該做好以下幾個方面：

一是推進與鋼鐵行業耦合。建議針對當前ISP工藝大規模處理城市礦產存在的金屬回收率不高、能源利用率低及樹脂、冶煉渣資源再利用難等問題，開展ISP工藝鉛鋅-城市礦產協同冶煉技術，實現大宗鉛鋅冶煉、鋼鐵、電鍍及其他（電子廢棄物）等領域固廢的高效安全處置。

二是做好ISP工藝環保和能耗等方面的升級改造工作。加大燒結機煙氣余熱利用技術推廣，加強ISF 風口噴吹、浸沒溜槽余熱發電等方面研究，進一步提升環保水平和能效利用。

三是不鼓勵新建ISP工藝項目，但鑒于ISP工藝生產的鋅錠有其獨特性，建議政府部門客觀評價ISP工藝的價值，支持其在數智化、綠色化等方面改造升級。

四是加強基礎研究和科技創新。ISP 工藝脫胎于鋼鐵冶煉工藝，在“雙碳”目標背景下，氫冶金是替代碳還原最為可行的途徑，鋼鐵行業正在研究并實踐把氫冶金作為深度脫碳乃至“凈零碳”決定性技術。ISP 工藝也可借鑒相關技術，加強研究，探索氫還原的降碳技術路線。