铅冶炼过程中的资源综合回收利用

铅锌冶金过程工业综合利用技术进展 ( 姓名：孟裕松 学号：1504210533 )

摘 要：简述了冶金资源的综合利用的途径即就是解决资源短缺、治理污染、改善环境和实施可持续发展战略的。同时介绍了铅冶炼企业在资源综合利用方面的进展情况，以及在冶炼过程中的“三废”即固体废弃物、冶金废水、废气和阳极泥中有价金属的综合回收。并且简述了铅冶炼未来的发展同循环经济，资源综合利用的结合，即就是铅锌联合工艺对铅冶炼和有价资源的充分综合利用的趋势和展望。 关键词：资源综合利用 阳极泥 “三废”

Abstract: The comprehensive utilization of metallurgical resources is to solve the shortage of resources,control pollution improve the environment and implement the strategy of sustainable development. At the same time,it introduces the lead smelting enterprises in the progress of comprehensive utilization of resources,as well as in the smelting process of "three wastes" that solid waste,metallurgy waste water,waste gas and anode slime have comprehensive recovery of valuable metals. And described the future development of lead smelting with circular economy,comprehensive utilization of resources,that is,the comprehensive utilization of lead and zinc smelting and valuable resources of the trend and prospects.

Keywords: Comprehensive utilization of resources; Anode mud; “Three wastes”

1 我国冶金过程工业综合利用的现状 中国资源综合利用是我国经济和社会发展的一项长远的战略方针，对于贯彻落实节约资源和保护环境的基本国策，缓解工业化和城镇化进程中日趋强化的资源环境约束，加快经济发展方式的转变，增强可持续发展能力都具有重要意义。开展资源综合利用也是解决我国矿产资源短缺的重要途径，是实现矿业可持续发展战略目标的现实选择，在国民经济发展中占有举足轻重的地位。

资源综合利用主要包括：在开发矿产资源过程中，对伴生、共生矿物进行综合开采、回收和利用，在生产过程中对废渣、废水(废液)、废气、余热、余压和水资源加以充分利用，在产品使用过程中各种废弃、废旧物资的回收和加工利用。

伴随着我国铅锌工业的迅速发展，从其冶炼过程中回收得来的副产品产量也连年攀升，中国的白银产量、铟产量、铋产量、镉产量都已经居世界首位。归纳铅的各种冶炼工艺可以知道综合回收的原料是红白镉尘、酸泥、氧化锌、铜镉渣，沉钒后液、钴渣、铅渣、大窑渣、蒸馏残渣、铁矾渣等，主要产品铅、铟、镉、银、汞、镓、钴、铊等有价金属。而现在我国对于铅冶炼过程综合回收利用得比较好的厂就有豫光集团、株洲冶炼厂，深圳岭南中金集团、葫芦岛有色金属公司等。

由于铅锌冶炼企业数量多，采用的工艺多种多样，分布的范围广，因而在铅锌冶炼过程综合回收利用还存在着许多现实的问题：因此，我国有色冶金资源综合利用存在的问题主要集中在科学的行业规划与有效的行业监管缺位、产业结构失衡和技术水平落后等方面，具体体现在：

1、企业规模小，资源开采无序；副产品太多，不值得单独投资，给回收带了很大的困难。

2、产品技术含量低，产业结构失衡分析手段有限，对伴生产品品位不清楚，造成浪费。

3、资源综合利用水平低，循环利用力度弱对铅锌冶炼规模扩大而对副产品的回收没有同步。

4、回收技术的制约导致副产品回收率不高，资源开发和生态环境保护之间矛盾尖锐。

2 铅锌冶炼过程的资源综合利用 2.1铅锌资源现状 我国铅锌资源广泛，矿石类型复杂，共伴生组分多。铅锌资源的特点和开发的总体条件是特大型、大型矿山数量较少，但储量较丰富；伴生元素较多，矿石类型复杂；分布上是贫矿多富矿少；采矿及矿物加工水平已处于世界前列；矿山外部基础设施较为完善；矿山资源开发利用的秩序和矿山环境治理需加强。

自然界中铅锌矿石主要有两种：硫化矿石和氧化矿石。铅锌矿石类型主要有硫化铅矿、硫化锌矿、氧化铅矿、氧化锌矿、硫化铅锌矿、氧化铅锌矿以及混合铅锌矿等。以锌为主的铅锌矿床和铜锌矿床较多，而铅为主的铅锌矿床不多，单铅矿床更少。我国铅锌矿矿床物质成分复杂，共伴生组分多，大多数矿床普遍共伴生Cu、Fe、S、Ag、Au、Sn、Sb、Mo、W、Hg、Co、Cd、In、Ga、Ge、Se、Tl、Sc等元素，有些矿床伴生元素达50多种，许多铅锌矿开采不完全，资源浪费现象严重。 而铅锌冶炼行业是高能耗、高水耗、高资源消耗的行业，同时又是副产品较多、资源浪费严重、环境污染严重的行业。我国的铅锌行业企业数量迅速增加，生产规模不断扩大，但由于铅锌矿产资源不足，对外依存度逐年提高，能源消耗大、污染严重、资源综合利用低、技术水平落后等因素制约着铅锌冶炼行业的发展，因此，实现可持续发展是必由之路。

2.2 铅锌冶炼工艺

我国现有铅产量的50%由国有大型铅冶炼企业生产，另50%则由其它所有制形式的企业生产。生产工艺主要有烧结鼓风炉法、密闭鼓风炉法、英国帝国熔炼公司密闭鼓风炉法及德国齐鲁公司QSL法等。技术较为先进的ISP及QSL法的铅产量仅占总产量的16%左右，其余则为烧结鼓风炉或密闭鼓风炉法生产的。特别值得指出的是，还有相当一部分企业采用的是污染严重，已被国家明令禁止的烧结锅生产工艺。铅冶炼基本都是是火法冶炼，湿法还处在试验阶段。火法冶炼可以简单概括为传统炼铅法和直接炼铅法两大类。传统法即烧结焙烧-鼓风炉熔炼法；近年国内外研发出多项直接炼铅的新工艺，如富氧底吹熔池熔炼（QSL）法、基夫塞特（Kivcet）法、富氧顶吹熔池（Ausmelt/Isasmelt熔炼）法、卡尔多炼铅（Kaldo) 法、氧气底吹熔炼 -鼓风炉还原炼铅（水口山炼铅/SKS)法等。 图1 铅冶炼典型工艺流程图 锌冶炼方法主要是湿法和火法两种，火法包括竖罐炼锌、横罐炼锌、电热法炼锌、密闭鼓风炉炼锌（ISP) 等方法。其中，横罐炼锌已经基本上被淘汰了，竖罐炼锌在国外也已经基本被淘汰，在我国只有葫芦岛锌厂和部分中小型锌厂还在使用该工艺。湿法炼锌有常规浸出法、热酸浸出黄钾铁矾法、热酸浸出赤铁矿法、热酸浸出针铁矿法、氧压浸出法等。湿法炼锌是目前世界上应用最广泛的炼锌方法，用该方法生产的电锌产量约占总锌产量的80%。

图2 锌冶炼典型工艺流程图 图3 企业资源闭路循环示意图 由于我国铅锌冶炼企业部分规模小、生产工艺及设备落后的小型企业，我国铅锌原料矿品位较低，成份复杂，铅锌冶炼工艺流程长，生产技术复杂，铅锌冶炼行业的废气中含工业粉尘、汞、镉、铅、砷等重金属，且SO2浓度较高，废渣、废水排放量较大，污染严重。另一方面，我国有色金属尾矿的综合利用率仅为7％左右，其中含有价金属量很高，可作为二次资源回选，不仅会降低环境污染，在一定程度上能够补充矿产资源。虽然我国铅锌冶炼行业有价金属回收不尽如人意，但一些大型的铅锌冶炼企业具有对铜、银、镉、锡、铟、金等多种有价金属进行综合回收利用的技术和能力。

我国现有的铅锌冶炼工艺远远落后于国际铅锌冶炼水平，国家应鼓励开发铅锌冶炼新技术，在冶炼过程中对金属进行回收或消除，这样既解决了铅锌冶炼渣的污染问题，又能有效地利用资源，最终实现无害化和清洁化生产。

2.3 铅锌冶炼的资源回收利用

2.3.1 铅锌冶炼中废气处理 一、铅锌冶炼厂在烧结焙烧中废气主要包括粉尘、烟尘和烟气，烟粉尘主要是铅、锌、砷、镉、汞、铜、铁等重金属及其氧化物，烟气主要有 SO2、NO2、CO 等。烟灰中除含Zn外，还含Pb、Fe、As、Sb、Cu、C等，大多以氧化物形态存在，经过电收尘后的无尘烧结烟气，主要含SO2。

二、烧结时产生的烟气经过锅炉余热利用和电收尘(除尘)后的烟气中，约含SO2为4%～5%，可送制取硫酸作原料用。一般制酸的基本工艺为：含SO2烟气→净化→干燥→转化→吸收(制H2SO4)→尾气排放。可制98%H2SO4产品(达国标工业H2SO4要求) 。全国铅生产中所产生的烟气量，制成工业H2SO4约为90万t/a。

三、排出的鼓风炉熔炼烟气，经收集除尘后，其含Pb及Cd、Se、Te等可返回炉料配料用，以利用有价金属。排出的无尘尾气中含Pb很少，符合排放标准而放空。

四、通常锌精矿中含硫30％左右，铅精矿含硫20％左右，铅锌混合精矿含硫波动在22～26％之间。精矿进行焙烧或烧结焙烧时，精矿中硫被氧化为SO2，随烟气进入烟气净化系统，大多采用生产硫酸加以回收利用，同时减少SO2污染。从烧结烟气中回收SO2，采用两转两吸接触法制取工业硫酸，每年可减少尾气 SO2排放量9.20万t，年产成品工业硫酸(以96%硫酸计)约13.90万t，实现了硫资源的回收，同时回收的硫酸可作为辅料用于焦化厂回收铵制取硫酸铵。

五、用烟化炉法烟化鼓风炉熔炼炉渣时排出了烟化烟气，其含尘中有Pb 10.6%、Zn 60%(ZnO形态存在)，除去尘后(含ZnO)进行回收ZnO，最终用于炼Zn的原料。排出的尾气合格而排空。其它在电解精炼中排出的少量酸气，经过排风系统稀释后而放空。火法精炼粗Pb时排出的烟气(尘量少)可回收In等金属。

六、冶炼烟气治理技术进步主要集中在烟气除尘、低浓度SO2综合利用及炼铅工艺技术升级三个方面，本节仅探讨后两个方面。

七、低浓度SO2利用技术进步对策 1. 非稳态氧化制酸技术： 2. 由原苏联科学院亚伯利亚催化剂分院获得的这一技术成果为解决低浓度SO2烟气制酸问题提供了经验。非稳态转化技术具有烟气中SO2浓度在2%～3%时，仍能维持自热平衡的特点。但由于转化能媒冷热交换频繁、受损快，导致转化效率快速下降。目前，国内采用此工艺的烟气SO2转化率在80%～90%之间，处理后尾气中SO2仍不能达标。这一技术虽然解决了低浓度SO2烟气制酸的热平衡问题，但需采用低温水来解决水平衡问题，而且由于触媒粉化率高，而造成硫酸产品的质量严重不合格，实际应用仍有许多问题须解决。