锌冶金环保及其资源综合利用——锌的冶炼方法

1. 炼锌原料

锌矿物的种类：

1）无自然锌

2）硫化矿：闪锌矿(ZnS)；磁闪锌矿(nZnS-mFeS)

3）氧化锌：菱锌矿(ZnCO3)；硅锌矿(Zn2SiO4)；异极矿(ZnSiO4·H2O)等。

自然界中较多的为硫化矿。锌的单金属硫化物非常少见，多与铜铅共生，还含有银、金、砷、锑、镉和其它有价金属。其中最常见的有铅锌矿，其次为锌铜矿和铜铅锌矿。

菱锌矿

硅锌矿

异极矿

铜铅锌矿

铅锌矿

锌铜矿

选矿后的硫化锌精矿含锌为38~62%，Zn、Fe、S总和为90~95%。锌精矿中还含有SiO2、Al2O3、CaCO3和MgCO3以及Co、In、Ga、Ge、Tl等稀有金属。因此处理锌精矿提炼锌时，必须充分回收其中的有价金属。

锌的氧化矿主要是碳酸锌。含锌高时直接处理；含锌很少（约10%）时可用选矿法、回转窑法和烟化法（将锌富集到烟尘中）富集（ZnO烟尘）。（腐蚀电极，降低电锌质量，使剥锌困难。）

氧化矿含MeO.SiO2，且含有锗、氟、氯，处理时有一定困难。

除了矿物之外，冶金工业中产生的含锌烟灰、熔铸锌时产出的浮渣和一些氧化锌，也可作为炼锌原料。

2.锌的生产方法

现代炼锌方法分为火法炼锌和湿法炼锌。以湿法冶金为主。

（1）火法炼锌工艺

包括焙烧、还原蒸馏和精炼三个主要过程。主要工艺有平罐炼锌、竖罐炼锌、密闭鼓风炉炼锌及电热法炼锌。

A 平罐炼锌和竖罐炼锌都是间接加热，存在能耗高、对原料适应性差等缺点，已基本被淘汰。

B 电热法炼锌虽为直接加热但不产生燃烧气体，生产能力小、能耗高、锌的直收率低，仅适用于电力资源丰富地区。

C 密闭鼓风炉炼锌能处理铅锌复合精矿及含锌氧化物料，在鼓风炉内可同时生产铅、锌，采用燃料直接加热，能量利用率高，是目前主要的火法冶炼方法，产锌量占锌总产量的10%。

A 平罐炼锌

平罐炼锌是20世纪初采用的主要的炼锌方法，一座蒸馏炉约有300个罐，生产周期为24h，每罐一周期生产20~30kg，残渣中含锌约5~10%，锌回收率只有80~90%。

平罐炼锌的生产过程简单，基建投资少，但由于罐体容积少，生产能力低，难以实现连续化和机械化生产。而且燃料及耐火材料的消耗大，锌的回收率还很低，所以目前已基本淘汰。

B 竖罐炼锌

竖罐炼锌是20世纪30年代应用于工业生产，目前已基本淘汰，但目前在我国的锌生产仍占一定的地位。在高于锌沸点的温度下，于竖井式蒸馏罐内，用碳作还原剂还原氧化锌矿物的球团，反应生成的锌蒸汽冷凝成液体金属锌。生产工艺主要包括硫化锌精矿焙烧、焙砂制团和竖罐蒸馏三部分。

工艺过程：

原料是从罐顶加入，残渣从罐底排出，还原产出的炉气与炉料逆向运动，从上沿部进入冷凝器。离开炉子上沿部的炉气的组分为Zn40%、CO45%、H28%、N27%、几乎不含CO2。在冷凝器内，锌蒸气被锌雨急剧冷却成为液态锌，冷凝器冷凝效率为95%左右。

工艺特点：

竖罐炼锌具有连续性作业，生产率、金属回收率、机械化程度都很高的优点，但存在制团过程复杂、消耗昂贵的碳化硅耐火材料等不足。

竖罐炼锌工艺：

a. 硫化锌精矿焙烧：

沸腾焙烧炉，将ZnS转变成ZnO，将S、Pb、Cd、As、Sb等除去；

b. 焙砂制团与焦结：