广西南国铜业有限责任公司
摘要：因为我国环保要求和供给侧结构改革加强以及市场需求扩大，许多冶炼厂都在探究更有效的有价金属高效回收利用新工艺。基于此，本文先概述锌冶炼工艺现状，主要列举几种常见的工艺，再分析高温高酸浸出—稀散金属循环累积富集—渣两液三路分离回收有价金属工艺，给相关工作者以参考。
关键词：锌冶炼工艺；有价金属；回收利用新工艺
引言
我国为锌资源总量较多的国家，产量大，销售量多。锌精矿具有较多的伴生金属，例如 Cu、Pb、Cd、Hg、Ni、As 等等，所以，锌冶炼在得到主金属锌的时候，同时，会生产众多副产物，其中有价金属的含量较多，如是不能科学的对其进行有效的处理，则会对生态环境产生严重破坏。
一、锌冶炼工艺现状
1.常规浸出法
焙烧矿常规浸出的终极目的是尽量使得锌溶解进人到溶液当中，通过利用水解法除去 Fe、As、Si 等很多的有毒杂质，固液分离分出的溶液经过净化之后，使得合格的中性硫酸锌溶液送去电解可以得到纯度更高的电锌。通过常规浸出法所产出的锌浸出渣含锌率大概是在 20%左右，通常情况下，都是通过回转窑烟化法进行锌的回收处理以及堆存待处理，这也是常规浸出法需要改进的方面。
2.纯火法炼锌
纯火法的锌冶炼方法是将含氧化锌的焙烧矿，用还原剂还原得到锌金属的过程。由于氧化锌较难还原，所以纯火法炼锌必须在强还原和1273K以上的温度下生产。还原出来的锌蒸汽通过降温后得到液体锌。
还原蒸馏法主要包括竖罐炼锌、平罐炼锌、鼓风炉炼锌和电炉炼锌。竖罐和平罐 炼锌 不是直接加热，鼓风炉炼锌和电炉炼锌为直接加热。其共同特征是：炉气中锌蒸汽度大，而且含二氧化碳含量少，容易得到液体锌。
3.湿法炼锌
在湿法炼锌的发展中，首先攻克的是中性浸出、净化、电解几个过程，到20世纪60年代后将发展的重点又转移到中性浸出渣及有价金属的综合回收上。因中性浸出渣的量大，渣含锌高（20％～30％），怎样回收其中的锌成为一个重要问题，在科研工作的不断努力下，又发展出火、湿两种处理中性浸出渣的方法。火法是用高温烟化挥发，以ZnO烟尘的形式，返回浸出回收其中的锌；湿法是高温高酸浸出，使锌进入溶液，同时大量的铁也随之进入溶 液，随后使用黄钾铁钒法、针铁矿法或赤铁矿法除铁，使含锌液再返回到中性浸出，回收其中的锌[1]。
4.热酸浸出黄钾铁矾法
热酸浸出黄钾铁矾法沉铁具体包含 5 个步骤：中性浸出、热酸浸出、预中和、沉矾以及矾渣的酸洗，相比于常规浸出法，其使得热酸浸出得到了很大程度的提高。另外，沉矾与铁矾渣酸洗等过程也促使着锌的浸出率的提高，根据统计，其大概能够提高 97%，无需进行浸出渣处理设施的建立。此方法最大的特点是，不仅可以利用高温高酸浸出溶解中性浸出渣中的铁酸锌，还能够使得溶出的铁通过铁矾晶体形态从溶液当中进行沉淀分离。然而渣量非常大，渣含铁只占据了 30%，无法回收利用，在堆存的时候其中的可溶重金属会造成环境的污染与破坏。为了能够进行常规铁矾法的改进处理，赤峰冶炼厂成功的开发研制出了具备着自主知识产权的“低污染铁矾法”，从而获得了“纯”的铁矾渣，促进金属回收率的大大幅度提高，也有效控制了环境污染。
5.热酸浸出针铁矿法
热酸浸出针铁矿法沉铁具体包含：中性浸出、热酸浸出、超热酸浸出、还原、预中和、沉铁等多个步骤，其能够有效的提高锌的浸出率。针铁矿法的沉铁实际上是将氧气作为氧化剂，将二价铁离子氧化成为三价铁离子，然后通过 Fe2OH 的形态进行沉淀。
6.热酸浸出赤铁矿法
此方法是通过 SO2 在高温高酸的介质下对浸出渣进行热酸还原浸出，铁通过赤铁矿（Fe2O3，）的形式进行沉淀，能够一次性获得低锌的高铁渣（Fe：58～60％，Zn：0．5％），渣率非常小，大概占据着黄钾铁矾渣量的50%左右，然而因为除铁反应一般都是在高温高压的状态下进行，其无论是对于设备、还是原材料都有着非常高的要求，投资成本也比较高。
二、有价金属高效回收利用新工艺
为了解决目前锌冶炼过程中的锌及其伴生有价金属损失大、低含量有价元素不能富集回收利用、金属回收利用率过低、经济效益损失巨大和环境污染风险大等问题[2]，本文提出采用高温高酸浸出—稀散金属循环累积富集—渣两液三路分离回收有价金属工艺。
1.高温高酸浸出
高温高酸强化浸出是提高有价金回收率的关键。各种含锌原料经中性浸出后得到中性浸出渣或是稀散金属富渣，中性浸出渣再用高温高酸浸出，稀散金属富渣经低酸浸出分离稀散金属富液后得到的低酸浸出渣也采用高温高酸浸出，中和渣也返回高温高酸浸出。该过程锌、镉、铜、钴、镍、镓、铟、铊、锗等浸出率为90%~99%，锡、锑、铋、铁、砷、铝的浸出率为70%~95%。
2.稀散金属循环累积富集
富集过程：中性浸出结束 时（pH值为5.2~5.4），溶液中的镓、铟、铊、锗、锡、锑、铋等金属几乎全部水解生成氢氧化物沉淀，进入中性浸出渣中，接着中性浸出渣再进行高温高酸浸出，这些氢氧化物沉淀又被溶解进入高温高酸浸出液（以下简称 “高浸液”）中，同时，锌原料中在中性浸出时未溶解的镓、铟、铊、锗、锡、锑、铋等金属也充分溶解进入高浸液，高浸液返回中性浸出。中性浸出结束时，溶液中的镓、铟、铊、锗、锡、锑、铋等金属又几乎全部水解生成氢氧化物沉淀进入中性浸出渣中。每次投入原料中的镓、铟、铊、锗、锡、锑、铋等金属最终都被富集到中性浸出渣中，或者说在浸出系统中得到循环累积富集。此外，由于在终点pH值酸度条件下，溶液中铜离子的活度小于0.6g/L[28]，当使用高铜的锌原料时，铜也会循环累积富集。当高浸液中的镓、铟、铊、锗、锡、锑、铋等金属的循环累积富集浓度达到便于回收利用时，在高温高酸浸出时投入亚硫酸锌（或锌精矿、或铅精矿）还原Fe3+，或在中性浸出时投入亚硫酸锌、锌渣、铁屑还原Fe3+，使Fe3+生成Fe2+，让铁从中性浸出液中开路后，得到渣量少、含铁低的中性浸出渣即为稀散金属富渣，稀散金属富渣再用低酸浸出，得到富含镓、铟、铊、锗、锡、锑、铋的稀散
3.一渣两液三路分离回收有价金属
所谓一渣，即整个浸出系统产出的渣，只有一条高浸渣开路。所谓两液，即整个浸出系统有两条溶液开路：一是中性浸出液，二是稀散金属富液。中性浸出液中含有投入原料中９３％～９９％ 的锌、镉、铜、钴、镍，约７０％的铁和约５％ 的砷。镉、铜、钴在置换时进入置换渣中，从置换渣中回收利用，铁用赤铁矿法除去，得到含锌低、铁高的赤铁矿，作为炼铁原料或生产铁红涂料使用。稀散金属富液中含有投入原料中 ６０％ ～９０％的镓、铟、铊、锗、锡、锑、铋、铝和砷。通过加碱调节溶液的ｐＨ值，分步沉淀分别得到锡、锑、铋、铊富集物和镓、铟、锗、铝、砷富集物，再经碱浸得铟富集物和富锗、镓、铝、砷溶液。
结语
总而言之，以往传统的锌冶炼工艺容易导致低含量有价元素无法富集回收利用，造成积极损失和埋藏环境污染风险。本文提出的高温高酸浸出—稀散金属循环累积富集—渣两液三路分离回收有价金属的锌冶炼新工艺所得锌总回收率高，并可综合回收稀贵金属，实现有价金属的资源化、高值化和无害化，且社会、经济、环保效益显著，具有良好的应用前景，有望成为冶炼锌的新工艺。
参考文献：
[1]何耀.锌冶炼工艺现状及有价金属高效回收利用新工艺[J].矿冶，2020，29（04）：73-79.
[2]单亚志，李文军，安睿.锌冶炼系统冶炼废渣回收银技术研究[J].内蒙古科技与经济，2019（11）：93+96.