2.1.1锌矿物、锌矿石及锌精矿

自然界未发现有自然锌。锌的矿物列于表2-1中,自然界中较常见的矿物为表中前5种。

锌矿石按所含矿物不同分为硫化矿与氧化矿两种。在硫化矿中锌呈ZnS或nZnS·mFeS,以ZnS状态为多。在氧化矿中锌多呈ZnCO3与ZnSiO4·H2O。氧化矿一般是次生的,它是在硫化矿床上部由于硫化矿长期风化结果而产生的。在自然界的矿石中较多的还是硫化矿,因而目前炼锌的主要原料也是硫化矿,氧化矿仅有次要意义。我国铅锌矿蕴藏甚为丰富,分布也广,在我国东北、西南、中南、西北、华北等地区都有铅锌矿的矿藏。我国铅锌矿除云南会泽地区为工业价值甚高、属于独特类型的氧化矿外,其余有工业价值的皆为硫化矿,并且有储量不等的次生氧化矿。

单金属氧化矿在自然界中发现的很少。一般多与其他金属硫化矿伴生,最常见的为铅锌矿,次为铜锌矿、铜锌铅矿。这些矿物除含主要矿物铜、铅、锌外,还常含有银、金、砷、锑、镉及其他有价金属。这样复杂的矿石称作多金属矿石。多金属矿石的矿床除含有这些金属之外,还有由黄铁矿、石英、硅酸盐等组成的脉石。各种多金属矿的成分不一,含锌为8.8%~16%。表2-2是铅锌矿石化学成分的示例。

由于多金属矿石中欲提炼的金属含量不高,通常不直接进行冶金处理,而是首先选矿,分开矿石中的主要金属,成为各种金属的精矿。选矿一般采用优先浮选法。

选矿所得的锌精矿含锌为38%~62%。表2-3是几种含锌不同的硫化锌精矿主要成分示例。

锌精矿除含有列表中成分外,还含有SiO2、Al2O3、CaCO3、MgCO3脉石成分以及钴、铟、镓、锗、铊等稀有金属。因此冶金处理锌精矿提炼锌时,必须充分注意其他有价金属的提取。由于国民经济和科学技术的发展,对稀散金属的需要量日益增长,因而综合处理锌精矿就具有更重大的意义。

硫化锌精矿含锌量通常为40%~60%。我国根据锌精矿化学成分将其分为8个等级。锌精矿主要等级的行业标准见表2-4。处理富锌精矿更易于达到较高的技术经济指标,因而提高锌精矿质量(提高含锌量,减少杂质量)是提取金属的重要任务之一。浮选所得的锌精矿是非常细的粉料,其中50%~90%的粒子能通过0.074mm的筛子,大于0.6mm的粒子含量超过0.1%~0.3%。浮选所得锌精矿皆含有水分。精矿含水高时会给运输带来困难,特别是在寒冷地区,精矿结冻就更难处理。通常要求精矿含水不大于12%,在冬季则不大于8%。

氧化矿含锌很高时可直接冶金处理。含锌很少(10%左右)的贫氧化矿可以通过选矿法富集,也可以采用回转窑或烟化法处理。火法富集氧化锌的一般流程见图2-1。

上述硫化锌精矿及氧化锌矿是炼锌的主要原料,除此之外,镀锌所得的锌灰、熔铸锌时所得的锌渣及处理含锌物料(如黄铜、高锌炉渣)所得氧化锌亦可作为炼锌原料。本文主要阐述以硫化锌精矿为原料的竖罐炼锌过程。