富氧侧吹铅锌浸出渣冶炼再生工艺浅述

锌冶炼工艺主要分为火法和湿法两种工艺，其中湿法炼锌产能占全球范围内总锌冶炼产能的80%以上。 湿法炼锌工艺产出的浸出渣均含有铅、砷、镉等重金属，国内已将锌浸出渣定性为危险废物。2020年，工信部发布的《铅锌行业规范条件》规定，锌湿法冶炼工艺须配套浸出渣无害化处理系统及硫渣处理设施。

因此，新建的锌冶炼企业需配套锌浸出渣无害化处置设施；现有采用危废渣场堆存浸出渣的锌冶炼企业，受限于环保压力，也将建设锌浸出渣无害化处理设施。 锌浸出渣的无害化处置技术路线的选择，成为锌冶炼企业可持续发展的重中之重。

锌浸出渣的处理通常采取火法高温挥发工艺该工艺既可实现渣的无害化，又能实现有价金属的回收。 目前主流的火法工艺包括回转窑、烟化炉、顶吹炉以及侧吹炉等。

富氧侧吹处理锌浸出渣目前在国内已经在多家企业得到应用，其优势是采用高富氧浓度熔炼，床能力高，余热回收效率高，煤耗低，并且侧吹炉产生的烟气的二氧化硫浓度高，可直接用于制酸，低成本实现硫的资源化。 实践证明，侧吹工艺相比现有其他工艺具有较大优势，具有操作简单、能耗低、有价金属回收率高、环保效果好等特点。

1、锌浸出渣熔池熔炼的机理（富氧侧吹）

锌浸出渣中的Zn主要是以 ZnO·Fe2O3、ZnO、ZnS、ZnSO4、ZnO·SiO2的形态存在，其中ZnO·Fe2O3、ZnO含量占渣中锌总量的90%，Pb主要是以 PbSO4为主。 铅、锌的化合物主要是氧化物和硫酸盐，均为不发热物料。 锌金属的沸点为907℃，铅金属及其化合物在高温下容易挥发。 侧吹熔炼技术正是利用铅、锌金属高温下易挥发的特点，通过熔池熔炼实现铅、锌的还原挥发，铅、锌金属蒸汽在气相区和氧气接触，被重新氧化生成氧化锌和氧化铅小颗粒，并随烟气进入后续收尘设施，收集在氧化锌烟尘当中。

锌浸出渣的火法熔炼主要分为化料和挥发两个阶段。 由于化料阶段处理的是锌浸出渣冷料，各种物质的熔化分解吸热量大，其热量消耗大。 而挥发阶段处理的是热熔渣，铅和锌的还原挥发需要消耗一部分热量，其热量消耗相对较低。 因此，化料阶段采用高富氧空气助燃的侧吹炉，实现节省能耗的目的；挥发阶段采用烟化炉，通过提供强烈搅拌并控制强还原性气氛，实现铅和锌的挥发。

经过侧吹炉熔化 ＋ 烟化炉还原挥发工艺，锌浸出渣中的锌、铅、银、铟、锗、金等元素在高温下挥发进入气相区，通过后续锅炉及收尘器进行收集，烟尘送铅锌冶炼系统；烟气送制酸、脱硫系统，生产硫酸；

炉渣为一般固废，堆存或外卖。

该工艺富氧浓度高，燃烧产生的烟气量少，大大减少了烟气带走的热量，有效降低燃料使用率。 侧吹炉熔池温度控制在 1200 ～1400℃，锌浸出渣中的硫酸盐分解产生二氧化硫烟气，部分锌、铅挥发进入烟尘；炉渣通过流槽流入烟化炉中；烟气经余热锅炉降温、收尘器净化，得到氧化锌烟尘。

2、氧化锌法矿化吸收再生锌冶炼烟气中SO2

再生铅锌冶炼行业普遍采用湿法脱硫技术，包括：石灰/石灰石-石膏法、钠碱法、氧化锌法、氨法、离子液法等。其中，石灰/石灰石-石膏法存在产物石膏难以综合利用的难题，且每处理1 t  SO2将产生2.69 t 脱硫石膏；氨法存在生产成本高、易腐蚀、净化后尾气中含有气溶胶等问题；离子液法运行过程吸收剂损耗量较大，增加了运行成本。 随着国家环保政策对于烟气中SO2的排放限制越来越严格，为了满足生态环境及经济发展的要求，再生铅锌冶炼行业中中低浓度SO2的高效、经济、环保、稳定脱除成为烟气治理的重点。

氧化锌脱硫法，主要用于富氧侧吹炼锌烟气治理。同时，氧化锌法脱硫可与锌冶炼生产系统有机结合，解决脱硫产物的去处问题，所用吸收剂为自产的氧化锌尘或氧化锌焙砂，可大大节约脱硫剂成本，从而大幅降低脱硫系统的运行成本。 相对其他工艺，氧化锌吸收工艺可作为铅锌冶炼企业脱硫的首选方法。

在实际运行过程中， 氧化锌首先制成料浆进行SO2吸收，生成亚硫酸锌产物后，在脱硫塔底部继续氧化生成硫酸锌，当硫酸锌继续循环到一定浓度后返回电解车间。SO2吸收是氧化锌脱硫工艺的核心部分，由于脱硫过程中亚硫酸锌氧化速率较低， 导致浆液中亚硫酸锌含量累积，浆液中固含量增加，容易在脱硫塔内壁、进料筒、喷嘴、除雾器等部位结垢。 针对上述问题，浙江朗泰环境工程有限公司对气动乳化脱硫除尘工艺经过多年研发及深入研究，结合氧化锌脱硫法获得了一定的工程成果及实际经验（拥有气动乳化脱硫自动控制系统发明专利（专利号ZL202410550823.5）以及气动乳化脱硫塔实用专利（专利号ZL202323038032.4））。

气动乳化脱硫塔凭借高脱硫效率（可达99.99%）、耐腐蚀性强、运行成本低等优势，结合氧化锌脱硫，特别适合再生铅锌冶炼行业中高硫烟气处理场景。符合当前及以后的环保政策与法规形式，实现绿色发展，保障公共健康等。

氧化锌脱硫机理：

同时吸收后的亚硫酸锌浆料在喷吹搅拌反应器中对低浓度 SO2吸收过程的规律，通过增加曝气设置，实现亚硫酸锌的高氧化率。

氧化锌脱硫浆液的pH值变化可分为3个阶段：缓慢下降阶段，迅速下降阶段以及基本不变阶段（pH值由5~6下降至 3~4）。 随着ZnO浓度的增加，浆液的pH值下降缓慢，而随着SO2浓度、通气流量及硫酸锌浓度的增加，浆液的pH值下降速度加快。