孙明生

（巴彦淖尔紫金有色金属有限公司，内蒙古 巴彦淖尔 015543）

巴彦淖尔紫金有色金属有限公司现有两个 100 kt/a 锌冶炼系统，均采用热酸浸出-黄钾铁矾除铁炼锌工艺。由于工艺对原料没有选择性和互补性，本地高铁原料适应力差，建设渣场费用及后期维护费用巨大，环保形势日趋严重，改造已经迫在眉睫，目前该工艺主要面临以下问题。

1 工艺改造面临的主要问题

1.1 原料适应性差

巴彦淖尔紫金有色金属有限公司所处的乌拉特后旗有着丰富的锌资源。东升庙、炭窑口铅锌成矿带就在厂区周围，年可供锌精矿25 万t以上。目前，该矿带供应原料有高铁、低锌特点。而热酸浸出-黄钾铁矾法对锌精矿中铁的要求较为敏感。随着焙砂含铁的升高，铁矾渣量急剧增大，溶液中铁升高，造成沉铁困难，此外，沉铁剂消耗量也会增加，带入的杂质元素对净化、电解的正常工作造成危害[1-2]。

1.2 铁矾渣难以适应环保要求

黄钾铁矾类矿物遇水稳定性变差，会对周边环境造成影响。2008年8月1日颁布的《国家危险废物名录》明确指出：有色金属冶炼废物包括“铅锌冶炼过程中，锌焙烧矿热酸浸出黄钾铁矾法产生的铁矾渣”（废物代码331-005-48）。大量堆存的铁矾渣在增大企业环保压力的同时，造成了一定的社会风险。

1.3 渣场投资费用大

目前，《中华人民共和国环境保护法》要求危险废物应堆存至三防渣场，铁矾渣的大量产生，造成渣场投资费用较高。按现有生产规模估算，公司年产出约20 万t 的危废渣，折算成渣场投资费用约1 134 万元/a。目前已建渣场总容量145 万m3，堆渣量为50 万t。

1.4 锌回收率低

现在公司一期铁矾渣含锌约3%，铅银渣含锌3%左右，渣量分别为40 784 t/a，76 704 t/a，基本上是1 t 锌产出1.05 t 渣。根据生产工序，铁矾渣和铅银渣经压滤后含溶液在25%左右，不经洗涤锌损失大，采用水洗涤系统水量膨胀，在生产过程中需大量排水，但由于湿法炼锌工艺流程限制，溶液全部闭路循环，基本无开路，因此对进入系统中的水量有严格要求，否则容易引起系统水量膨胀，生产无法正常进行，所以目前工厂的锌总回收率较低。

2 工艺路线选择

本项目是在原热酸浸出炼锌工艺的基础上进行技改扩建，采用“常规两段浸出—三段净化—电解—镕铸”生产电锌。酸浸渣经银浮选浓密压滤后，采用回转窑挥发—回转窑脱氟氯回收氧化锌，氧化锌再经二段浸出返回锌焙砂浸出系统，回转窑渣经干式磁选和湿式磁选回收煤粉和铁渣。工艺流程分别如图1和图2所示。

设计采用稳定、可靠、先进的连续生产工艺，浸出系统、银浮选、回转窑挥发、回转窑脱氟氯等工序实现自动化控制连续生产[3-5]。本项目在主流程上考虑其先进性的同时，还考虑了可靠性和适用性。

图1 铁闪锌矿湿法冶炼渣回转窑挥发回收氧化锌工艺流程

图2 氧化锌处置工艺流程

3 各工序处理系统

3.1 焙砂上料系统

焙砂均采用干式球磨机进行磨矿，球磨后的焙砂与旋风收尘器、电收尘器收集下来的烟尘均由埋刮板运输机运至球磨机室的中间仓内，然后由气化喷射泵输送到浸出车间或焙砂储库储存。库内焙砂可通过仓下气化喷射泵输送到浸出车间焙砂中间仓，焙烧上料系统不改造，该系统利用原有焙砂上料系统。

3.2 浸出系统

本次改造采用二段常规连续浸出，即一段中性连续浸出和二段连续酸性浸出。一期原有的中浸岗位的3 个焙砂高位料仓、皮带秤和螺旋给料机继续使用，将原来的1 台氧化槽和4 台中浸槽作为新的中浸槽，5 台串联操作，将给原中浸第1 槽输料的螺旋改造成为新的中浸第1 槽加料。

从焙砂仓出来的矿料经过皮带秤和螺旋运输机送入中浸第1、2、3、4 槽，与此同时，废电解液、混合液按酸锌配比加入中浸第1 槽，并通过蒸汽加热，使其保持在65～75℃，通过调节焙砂加入量，保持第5 槽出口pH=5.0～5.2。从中浸槽出来的矿浆自流入原有的2 台Φ21 m 中浸浓密机进行液固分离。浓密溢流流入中浸溢流槽，即为中上清液，经泵送净液车间，中浸底流经泵打入酸浸第1 槽。

将原有的4 台低酸浸出槽作为酸浸槽，串联操作，中浸底流和废电解液同时加入第1 槽，并通过蒸汽加热，使其保持在65～85℃，控制第4 槽出口pH=2.5～3.5。从第4 槽出来的浆液经溜槽自流入2台Φ21 m 酸浸浓密机（原低酸浸出浓密机）。浓密溢流自流入酸浸溢流槽，经泵送入混合液储槽，浓密机底流送往渣过滤工段。

酸浸渣的过滤在5 台压滤机中进行，利用原有的钒渣压滤机中的2 台及高浸渣洗涤厂房内的3 台220 m2的压滤机。压滤产生的渣通过银浮选车间返回的滤液在浆化槽中浆化，然后泵送银浮选车间进入浮选工序。

二期现有中浸出槽5 个，低酸浸出槽5 个，高酸浸出槽5 个，沉矾槽6 个，渣洗槽3 个，预中和槽3 个，二期改造可以相应考虑浸出槽的使用。

3.3 银浮选

来自浸出工段的浸渣经调浆至30%浓度泵送至浮选矿浆搅拌槽，pH=5～6；同时在矿浆搅拌槽内加入浮选药剂，经搅拌均匀后进入浮选工艺，经一粗三扫三精浮选作业后，得到精矿为银精矿；银精矿自流至精矿槽，由泵输送至压滤机压滤得到滤饼，滤饼自卸至楼下精矿堆场；堆场设在银精矿压滤的一层，可堆存600 t 精矿，60 d 左右，银精矿直接外售或用装载机定期将银精矿装车运至银冶炼工段。浮选尾矿自流至尾矿槽，由泵输送至原有Φ21 m 浓密机脱水，浓密机溢流返回回水池，浓密底流泵送至尾矿压滤车间脱水。

浸渣处理量为543.6 t/d、179 391.28 t/a（330 d计），含银品位为183.3 g/t。

3.4 浮选尾渣过滤

由银浮选工段浮选浓密机底流泵送过来的底流矿浆，首先在进入浮选车间浮选尾渣搅拌槽，再泵入尾渣压滤机压滤，滤液自流入压滤液槽，含水22%左右的尾渣通过皮带输送机输送进入浸出渣仓库。部分尾渣采用干燥窑干燥后与含水尾渣一同送入回转窑系统还原挥发。

3.5 回转窑挥发系统

浸出渣仓中的浸出渣与煤或焦粉通过10 t 抓斗起起重机转运至浸出渣料仓及焦粉仓，然后分别通过座式圆盘给料机配料进行混合，用皮带输送到窑尾部料仓，混合料从回转窑的尾部用圆盘给料机连续加入，用煤或焦粉燃烧至高温，将料熔化、鼓入富氧空气，富氧浓度为24%～28%，锌氧化成氧化锌，回转窑烟气经余热锅炉进入表面冷却器、低压脉冲布袋收尘器、输送至氧化锌料仓，烟气由引风机导入脱硫系统经过两级喷淋塔脱硫后，烟气中SO2可达标排放。

脱硫剂采用自产焙烧氧化锌。经过湿式球磨保证脱硫剂粒度较细，之后氧化锌矿浆与脱硫渣压滤滤液混合作为脱硫液。根据循环液的pH 值变化，控制加入脱硫塔的脱硫液量，实现对脱硫液中脱硫剂浓度和pH 的相对稳定控制。新鲜脱硫液先泵至二段脱硫塔脱除残余SO2，之后抽送二段脱硫塔部分脱硫液至一段脱硫塔作为脱硫循环液使用。定期泵送部分一段脱硫液至浸出工序。

3.6 回转窑渣的处理

热回转窑渣通过篦式冷却器冷却，篦式冷却器分为四个冷却室，相互隔离，冷却机一二级热风送窑头作为助然空气，三四级风送干燥窑干燥锌浸出渣，实现窑渣的余热利用。

从篦式冷却器出来的80℃左右的物料，通过高温埋刮板输送机送入窑渣选矿车间的斗式提升机，然后送入料仓，采用干式磁选皮带将渣中大部分煤与铁渣分离。得到的煤返回回转窑配料系统，铁渣用皮带输送到湿法选铁工序料仓，再用振动给料机将铁渣给入湿式球磨机，同时用水泵循环给水，无废水排放。经球磨后的铁渣小于20 目，再流经湿式双筒两级磁选机将铁与含少量煤的渣泥分离，得到的铁粉可作为钢铁企业的原料，含煤的泥可出售给制砖厂和水泥厂作为燃料和原料。

3.7 回转窑脱氟、氯系统

回转窑挥发产出的氧化锌，含F 0.15%，Cl 0.2%，通过制球后送入回转窑脱除氟氯，回转窑采用天然气作为燃料，高温区控制到700～800℃，将90%以上F 和85%以上Cl 脱除进入烟气中，脱氟氯后的氧化锌焙砂运到氧化锌球磨浸出系统。回转窑的烟气经电收尘器收尘后，热烟气并入挥发回转窑系统合并脱硫，收下来的含F、Cl 高的氧化锌烟尘用于生产硫酸锌或外售，或返回焙烧炉。

3.8 氧化锌浸出

将原浸出车间原有的高酸浸出槽改作氧化锌中性浸出槽，利用原高酸浸出槽的后3 槽。来自氧化锌粉球磨车间的ZnO 浆液加入ZnO 中性浸出第1 槽（原高酸浸出槽第2 槽），同时加入废电解液，保持第3槽出口pH=4.8～5.4。从ZnO 中浸第3 槽出来的矿浆自流入1 台φ21 m ZnO 中浸浓密机，浓密溢流自流入ZnO 中浸溢流槽，经泵送入混合液储槽，浓密底流用泵送往ZnO 酸浸槽。

4 经济效益分析

在相同产能情况下，技改后吨锌的加工成本有所增加，但全厂的综合经济效益得到明显提升，锌收率可提高1.5 个百分点，而且无铁矾渣产出，铅在氧化锌浸出时转化成含铅＞31%的铅银渣，可外售；银被选成银精矿后外售；窑渣选矿产出的铁渣含铁＞60%，可外售钢铁厂；选铁，选煤后的窑渣可外售给水泥厂，相比目前系统，技改后每年可以减少危废渣21 万t，减少了工厂对周边环境的压力和渣堆存费用，具有明显的经济和社会效益。

5 结论

改造后，工艺有价金属回收率高、物料适应性强、生产操作简单、自动化程度高，可获得良好的经济效益和社会效益，达到了锌冶炼工艺优化及提高装备水平的目的，提高了金属回收率，降低了生产成本。项目的资源综合利用和技术指标达到行业一流水平，综合竞争能力达到国内外领先水平，具有一定的应用前景和示范推广作用，对实现我国有色金属产业可持续发展具有深远的意义。