1.5.1 铅冶炼方法

目前世界上铅的生产方法主要采用火法, 湿法炼铅尚未实现工业化。火法炼铅可分为传统炼铅法和直接炼铅法。传统炼铅法包括烧结—鼓风炉熔炼法、 密闭鼓风炉熔炼法(ISP 法)、 电炉熔炼法等。

传统的烧结—鼓风炉炼铅方法由于工艺简单, 生产稳定, 多年来被广泛采用, 目前仍是世界上最主要的铅冶炼方法, 所生产的粗铅占世界铅产量的70%~80%。由于该工艺存在返料循环量大、 能耗高、 烧结机烟气含SO2浓度偏低、 劳动条件差、 烟气污染环境等问题, 从20世纪90年代始, 世界各国炼铅厂就在进行工艺和设备的改进。主要改进措施有烧结机采用刚性滑道密封和柔性传动, 返烟鼓风烧结, 富氧鼓风烧结, 鼓风炉大型化, 以及采用无炉缸鼓风炉、 放铅放渣连续化等。我国的各大冶炼厂从20世纪70年代就着手进行改造, 取得了一定的效果, 但尚不能真正从根本上解决存在的环境问题。

近年来, 我国建设的铅冶炼项目大多以直接炼铅工艺为主, 一些大中型冶炼企业也多建设直接炼铅系统, 对原有的传统冶炼工艺进行替代。与传统的烧结—鼓风炉熔炼法相比, 直接炼铅法具有流程短, 自动化水平高, 设备紧凑、 占地面积少, 自热熔炼降低能耗, 铅、 锌、 硫回收率高, 烟气SO2浓度高, 环保和劳动卫生水平高等优点。直接炼铅法包括氧气底吹炼铅法(QSL法)、 基夫赛特法、 我国自主研发的底吹—鼓风炉炼铅工艺(SKS法)、 顶吹旋转转炉法(卡尔多法、 TBRC法)、 富氧顶吹喷枪熔炼法(ISA或Ausmelt法)、 奥托昆普闪速熔炼法、 瓦纽科夫法等。

2002年下半年, 我国自主开发的富氧底吹熔炼—鼓风炉还原熔炼工艺(SKS法)在豫光金铅集团和池州有色金属公司应用并成功投产, 铅冶炼行业取得重大技术突破, 由于适合我国铅冶炼行业现状、 符合我国国情, 自此SKS法在国内得到广泛推广。

今后, 我国铅冶炼行业新建项目及改扩建项目将主要向直接炼铅工艺方向发展, 整个行业结构将向产能集中化、 建设大型联合冶炼企业方向发展。

1.5.2 锌冶炼方法

现代炼锌方法分为火法炼锌与湿法炼锌两大类, 以湿法冶炼为主。

火法炼锌包括焙烧、 还原蒸馏和精炼三个主要过程, 主要有平罐炼锌、 竖罐炼锌、 密闭鼓风炉炼锌及电热法炼锌。平罐炼锌和竖罐炼锌都是间接加热, 存在能耗高、 对原料的适应性差等缺点, 平罐炼锌几乎被淘汰, 竖罐炼锌也只有为数很少的3~5家工厂采用。电热法炼锌虽然直接加热但不产生燃烧气体, 也存在生产能力小、 能耗高、 锌的直收率低的问题, 因此发展前途不大, 仅适于电力便宜的地方使用。密闭鼓风炉炼锌由于具有能处理铅锌复合精矿及含锌氧化物料, 在同一座鼓风炉中可生产出铅、 锌两种不同的金属, 采用燃料直接加热, 能量利用率高等优点, 是目前主要的火法炼锌设备, 占锌总产量的12%左右。 

湿法炼锌包括传统的湿法炼锌和全湿法炼锌两类。湿法炼锌由于资源综合利用好、 单位能耗相对较低、 对环境友好程度高, 是锌冶金技术发展的主流, 到20世纪80年代初其产量约占世界锌总产量的80%。

传统的湿法炼锌实际上是火法与湿法的联合流程, 是20世纪初出现的炼锌方法, 包括焙烧、 浸出、 净化、 电积和制酸五个主要过程。一般新建的锌冶炼厂大都采用湿法炼锌, 其主要优点是有利于改善劳动条件, 减少环境污染, 有利于生产连续化、 自动化、 大型化和原料的综合利用, 可提高产品质量、 降低综合能耗、 增加经济效益等。 

全湿法炼锌是在硫化锌精矿直接加压浸出的技术基础上形成的, 于20世纪90年代开始应用于工业生产。该工艺省去了传统湿法炼锌工艺中的焙烧和制酸工序, 锌精矿中的硫以元素硫的形式富集在浸出渣中另行处理。