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從粗鉛冶煉鼓風爐水淬渣中回收鋅的試驗研究

文檔作者：朱國邦文檔來源：云南永昌鉛鋅股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年10月06日
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從粗鉛冶煉鼓風爐水淬渣中回收鋅的試驗研究*
朱國邦
(云南永昌鉛鋅股份有限公司，云南保山678307)
摘要: 研究了粗鉛冶煉鼓風爐水淬渣的常規(guī)浸出與氧壓浸出過程各種因素對鋅浸出率、浸出液成份、渣率
等的影響。試驗結(jié)果表明: 采用稀硫酸浸出鼓風爐水淬渣，常規(guī)浸出鋅浸出率＞ 86%，鐵浸出率＞ 90%，渣率不
穩(wěn)定; 氧壓浸出鋅浸出率＞ 86%，鐵浸出率＜ 20%。通過對比兩種浸出方法的各項指標，確定采用氧壓浸出工藝
處理鼓風爐水淬渣。
關鍵詞: 水淬渣; 浸出時間; 浸出溫度; 浸出率; 渣率
中圖分類號: TF813 文獻標識碼: A 文章編號: 1006－0308 (2017) 05－0039－04
The Experimental Study on Zinc Ｒecovery from the Water －quenched Slag
of Crude Lead Smelting Furnace
ZHU Guo －bang
(Yunnan Yongchang Lead ＆ Zinc Co． ，Ltd． ，Baoshan，Yunnan 678307，China)
ABSTＲACT: The research is focus on the effect of all kinds of factors in conventional leaching and oxygen pressure leaching of water
－ quenched slag from crude lead smelting blast furnace on the zinc leaching rate，leaching agent composition，slag rate and so on． The
experiment results show: by using of diluted sulfuric acid to leaching water － quenched slag from blast furnace，in the conventional leaching
process，zinc leaching rate ＞ 86%，iron leaching rate ＞ 90%，the slag rate is unstable; in the oxygen pressure leaching process，the zinc
leaching rate ＞ 86%，iron leaching rate ＜ 20%． By comparison of parameters of two kinds of leaching methods，it is confirmed that oxygen
pressure leaching process shall be applied for treatment of the water－quenched slag from the blast furnace．
KEY WOＲDS: water－quenched slag; leaching time; leaching temperature; leaching rate; slag rate
隨著我國濕法煉鋅的不斷發(fā)展，優(yōu)質(zhì)的鋅資源
逐漸消耗，資源供應出現(xiàn)較為緊張局面。面對高價
位原料、低迷的有色金屬市場，企業(yè)對外購鋅原料
進行加工出現(xiàn)虧本現(xiàn)象。為了企業(yè)的正?；\轉(zhuǎn)，
只有做到合理利用周邊的鋅資源，才能增加企業(yè)的
經(jīng)濟和社會效益，并得到持續(xù)發(fā)展。
鉛的冶煉幾乎全是火法，濕法煉鉛至今仍處于
試驗階段。火法煉鉛普遍采用傳統(tǒng)的燒結(jié)焙燒—鼓
風爐熔煉流程，該工藝仍占世界鉛產(chǎn)量的70% 以
上［1］。我國現(xiàn)有的鉛生產(chǎn)廠大多采用燒結(jié)焙燒—
鼓風爐熔煉法。即硫化鉛精礦經(jīng)燒結(jié)焙燒后得到燒
結(jié)塊，然后在鼓風爐中進行還原熔煉產(chǎn)出粗鉛。煉
鉛過程，爐渣由渣口連續(xù)放出水淬成為水淬渣，通
常含鉛3% ～ 5%、鋅5% ～ 15%， 還有CaO、
SiO2、FeO 以及其他有價金屬。鼓風爐渣量大、成
分復雜、有價金屬含量偏低、處理困難，因而多數(shù)
企業(yè)僅經(jīng)水淬后即堆放，既占用場地，又浪費資
源，還留下了環(huán)境污染的隱患［2］。目前，用于處
理鼓風爐水淬渣的方法主要有煙化爐煙化法、回轉(zhuǎn)
窯法和電熱煙化法［3］等?；鸱ㄌ幚硭阍拇?
量燃料和還原劑煤，而且只能得到粗氧化鋅產(chǎn)品，
燃燒過程產(chǎn)生有害氣體; 另外煙化揮發(fā)法對于鋅品
位低于10% 的含鋅物料，在揮發(fā)富集時加工成本
過高，所以這種方法的應用正受到挑戰(zhàn)［4］。濕法
冶金工藝可大幅度提高金屬回收率，又能簡化處理
過程，降低生產(chǎn)成本，因此已成為世界上各種有色
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2017 年10 月
第46 卷第5 期(總第266 期)
云南冶金
YUNNAN METALLUＲGY
Oct． 2017
Vol. 46． No. 5 (Sum266)
* 收稿日期: 2017－04－24
作者簡介: 朱國邦(1972－)，男，云南保山人，高級工程師。
金屬冶煉的主要方法。
1 試驗的理論基礎
1. 1 堿洗除F －、Cl － 的理論基礎
鋅電積液中含氟高時，將對剝鋅造成困難; 氯
的存在影響鋅電積過程，使鉛陽極和設備遭受腐
蝕，電積液含鉛升高，陰極洗出鋅質(zhì)量降低; Cl －
半徑小，易從陽極保護膜細小孔隙中滲入到陽極內(nèi)
部與鉛作用。堿洗除氟、氯法: 基本原理是使氟、
氯進入堿洗液，而Zn 以ZnCO3
進入沉淀得到回
收，主要的化學反應有:
ZnCl2 + Na2CO3→2NaCl + ZnCO3↓ (1)
ZnF2 + Na2CO3→2NaF + ZnCO3↓ (2)
1. 2 水淬渣浸出原理
用硫酸或廢電解液浸出堿洗水淬渣或直接浸出
水淬渣，浸出在機械攪拌槽內(nèi)進行，先加入廢電解
液、在加入經(jīng)球磨之后的水淬渣，由于設備限制，
水淬渣浸出的液固比控制在8∶ 1，選擇適當溫度。
浸出過程的主要化學反應有:
ZnO + H2SO4→ZnSO4 + H2O (3)
ZnCO3 + H2SO4→ZnSO4 + H2O + CO2
(4)
其中渣率的計算方式為: 渣率= 試驗結(jié)束后的
總渣量/試驗開始前的總渣量。
2 試驗流程
圖1 試驗工藝流程
Fig. 1 The process flow of the experiment
3 試驗原料、設備及方法
3. 1 試驗原料
電解廢液、水淬渣、氧氣、工業(yè)碳酸鈉，水淬
渣分析結(jié)果見表1:
表1 水淬渣分析結(jié)果
Tab. 1 The analysis results of water－quenched slag %
元素Zn Pb Fe F Cl
水淬渣12. 41 3. 03 19. 95 0. 42 0. 0017
元素MgO CaO SiO2 Ag /(g /t)
水淬渣12. 45 4. 65 17. 49 5. 74
3. 2 試驗設備
燒杯、量筒、機械攪拌裝置、可調(diào)溫電爐、溫
度計、鈦質(zhì)加壓釜、多功能抽濾機等。
4 試驗結(jié)果分析及討論
4. 1 常規(guī)浸出
4. 1. 1 對比堿洗水淬渣脫F 后浸出與直接浸出
對比堿洗水淬渣脫F 后浸出與直接浸出，鋅
的浸出率與浸出液含F(xiàn) 的情況，堿洗: 溫度80 ～
85℃、時間40 min、液固比8∶ 1、碳酸鈉加入量為
礦量的5%; 浸出: 溫度70 ～ 80℃、時間2 h、液
固比8∶ 1。試驗結(jié)果見表2。
從表2 可看出，水淬渣經(jīng)堿洗后浸出，浸出后
液含F(xiàn) 量相對較不堿洗的低; 直接浸出水淬渣，
后液含F(xiàn) 量，電鋅系統(tǒng)可承受，從節(jié)約成本考慮，
不需要進行堿洗脫氟。水淬渣浸出過程，渣性不穩(wěn)
定，導致渣率不穩(wěn)定; 常壓下在始酸150 g /L 以
上，液固比8∶ 1 的條件下浸出，水淬渣的渣計鋅浸
出率可達99%，回收率不穩(wěn)定，渣率小時，回收
率較高; 浸出液Fe2 + 含量較高，給后段除鐵增加
了負擔。
表2 常規(guī)浸出試驗結(jié)果
Tab. 2 The conventional leaching test results
始酸
g /L
備注
浸出液/ (g /L)
H+ Fe2 + Zn F / (mg /L)
渣成份/%
Zn Zn水
Zn 浸出率/% Zn 回收率/%
153. 55
直接浸出21. 61 25. 69 53. 82 39. 76 7. 21 7. 18 99. 54 ＜ 0
堿洗浸出6. 87 23. 03 53. 51 32. 42 4. 19 3. 31 89. 39 48. 44
110. 74
直接浸出10. 50 23. 03 42. 84 39. 71 6. 90 6. 03 89. 12 13. 71
堿洗浸出PH2. 0 23. 31 42. 06 29. 36 4. 52 2. 23 90. 56 66. 93
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2017 年10 月
第46 卷第5 期(總第266 期)
云南冶金
YUNNAN METALLUＲGY
Oct． 2017
Vol. 46． No. 5 (Sum266)
4. 1. 2 浸出時間對水淬渣含鋅、鐵浸出率、渣率
的影響
相同條件: 溫度70 ～ 75℃、液固比8∶ 1、始酸
100 g /L。試驗結(jié)果圖2:
圖2 浸出時間對浸出率、渣率的影響
Fig. 2 The effect of leaching time on leaching rate，slag rate
從上圖可看出，在始酸為100 g /L，液固比8
∶ 1，浸出時間0. 5 ～ 2. 5 h 的條件下浸出水淬渣，
渣率在0. 8 ～ 1. 4，鋅浸出率達86%、鐵達90% 以
上; 隨著浸出時間延長，鋅、鐵的浸出率無明顯升
高; 時間超過2 h，一次浸出鋅回收率降低。常壓
條件下浸出，選擇浸出時間為0. 5 ～ 1 h。
4. 1. 3 浸出始酸對水淬渣鋅、鐵浸出率、渣率的
影響
相同條件: 常溫、液固比8∶ 1、試驗結(jié)果圖3:
圖3 浸出始酸對浸出率、渣率的影響
Fig. 3 The effect of leaching initial acid
on leaching rate，slag rate
從上圖可得出: 隨著溶劑濃度( 酸度) 的增
大，過程溶解速度和溶解程度均隨之而增大，Zn、
Fe 的浸出率總體呈上升趨勢。但溶劑濃度過高，
將會引起雜質(zhì)進入浸出液的量增多，且渣性改變，
渣率大幅增加，渣帶走的鋅金屬增加，鋅的回收率
反而低。結(jié)合生產(chǎn)試驗情況，酸度控制在90 ～ 105
g /L 左右較適宜。
4. 1. 4 浸出溫度對水淬渣鋅、鐵浸出率、渣率的
影響
相同條件: 液固比8∶ 1、始酸100 g /L、時間1
h。試驗結(jié)果見圖4:
圖4 浸出溫度對鋅浸出率、渣率的影響
Fig. 4 The effect of leaching temperature
on leaching rate，slag rate
從上表可看出，隨著溫度升高，水淬渣中鋅、
鐵的浸出率呈升高趨勢，但升高幅度較小; 渣率基
本一致。常壓下浸出水淬渣，可在常溫下浸出。
4. 2 氧壓浸出
4. 2. 1 壓力對鋅、鐵浸出率的影響
相同條件: 溫度: 110 ～ 120 ℃、液固比8∶ 1、
始酸100 g /L、時間1. 5 h。試驗結(jié)果見圖5:
圖5 壓力對鋅、鐵浸出率的影響
Fig. 5 The effect of pressure on zinc，iron leaching rate
從圖5 可以看出，隨著氧壓的增大，鋅、鐵的
浸出率均隨之提高。但當氧壓大于0. 8 MPa 時，
鋅的浸出率無明顯提升，鐵的浸出率卻基本穩(wěn)定。
試驗表明，氧壓在1. 0 ～ 1. 4 MPa 范圍內(nèi)，鋅浸出
率變化不大，在0. 4 ～ 0. 6 MPa 區(qū)間內(nèi)，鋅浸出率
較低，因此合適的氧壓浸出氧氣壓力為0. 8 ～
1. 0 MPa。
4. 2. 2 初始酸濃度對鋅、鐵浸出率的影響
相同條件: 溫度: 110 ～ 120 ℃、液固比8∶ 1、
時間1. 5 h、壓力: 1. 0 MPa。試驗結(jié)果見圖6:
圖6 初始酸濃度對鋅、鐵浸出率的影響
Fig. 6 The effect of initial acid concentration
on zinc，iron leaching rate
41
朱國邦從粗鉛冶煉鼓風爐水淬渣中回收鋅的試驗研究
如圖6 所示，隨著硫酸濃度從60 g /L 升至120
g /L，鋅浸出率從70. 26% 升至96. 86% ; 鐵浸出
率從10. 42% 升至65. 24%; 渣率基本一致。說明
氧壓浸出處理水淬渣時不宜用高濃度酸，避免鐵大
量浸出進入溶液。合適的硫酸濃度為75 ～ 90 g /L。
4. 2. 3 浸出溫度對鋅、鐵浸出率的影響
相同條件: 始酸: 90 g /L、液固比8∶ 1、時間
1. 5 h、壓力: 1. 0 MPa。試驗結(jié)果見圖7:
圖7 溫度對鋅、鐵浸出率的影響
Fig. 7 The effect of leaching temperature
on zinc and iron leaching rate
如圖7 所示，隨著溫度升高，浸出液中的亞鐵
容易被氧氣氧化成三價鐵，有利于鐵礬的生成，使
大部分鐵留在渣中，總體上計算鐵的浸出率呈下降
趨勢; 鋅的浸出率無明顯升高。結(jié)合后段工序的處
理，選擇加壓浸出的溫度110 ～ 120 ℃較適宜。
4. 2. 4 時間的影響
相同條件: 溫度: 110 ～ 120 ℃、始酸: 90 g /
L、液固比8∶ 1、壓力: 1. 0 MPa。試驗結(jié)果見圖8:
圖8 時間對鋅、鐵浸出率的影響
Fig. 8 The effect of time on zinc and iron leaching rate
如圖8 所示，隨著浸出時間的延長，浸出液中
的亞鐵慢慢被氧氣氧化成三價鐵，有利于鐵礬的生
成，使大部分鐵留在渣中，總體上計算鐵的浸出率
呈下降趨勢; 水淬渣物料中鋅浸出率沒有增加。當
浸出時間持續(xù)1. 5 h 后，鋅和鐵的浸出率基本保持
平穩(wěn)。綜合考慮來看，浸出時間最佳范圍為1 ～
1. 5 h。
5 結(jié)語
通過上述常規(guī)浸出和氧壓浸出試驗指標的對
比，應選用氧壓浸出的工藝處理鼓風爐水淬渣。最
佳工藝條件為: 氧氣壓力0. 8 ～ 1. 0 MPa、初始硫
酸濃度75 ～ 90 g /L、反應溫度110 ～ 120℃、浸出
時間1 ～ 1. 5 h。在此條件下可以試現(xiàn)鋅浸出率＞
86% ，鐵浸出率＜ 20%?？梢詫\浸出與除鐵在
一道工序中完成，實現(xiàn)了鋅回收率高、鐵縮富集效
果好，縮短工藝流程。
參考文獻:
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社，2006，6－128．
［2］ 何啟賢，陸璽爭． 鉛銻冶金生產(chǎn)技術［M］． 北京: 冶金工業(yè)
出版社，2005: 43－60．
［3］ 何啟賢，覃毅力． 煙化處理鉛銻鼓風爐渣回收鋅銦的生產(chǎn)試
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研究［J］． 礦冶，2010，19 (1): 44－46．
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2017 年10 月
第46 卷第5 期(總第266 期)
云南冶金
YUNNAN METALLUＲGY
Oct． 2017
Vol. 46． No. 5 (Sum266)

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