利用搭配氧化锌矿粉沸腾焙烧生产锌焙烧矿操作实践

谯 宁，张 冬，曾春燕

（四川会理鑫沙锌业有限责任公司，四川 会理 615105 ）

目前，生产锌锭产品分湿法和火法工艺，以湿法炼锌为主，占锌锭总产量的80%以上[1]。四川某湿法炼锌企业为了寻求发展，开源节流，采购中低品位氧化锌矿粉搭配硫磺渣、锌精矿通过沸腾焙烧脱除杂质，分解碳酸盐，产出锌焙烧矿进行电锌生产，取得了较好的经济效益。

1 原料性质

（1）氧化锌矿粉。试验用氧化锌矿粉来自云南施甸、兰坪等多个矿山，未经任何处理，粒度不均匀，100目以下占10%左右，且有很少一部分大颗粒，含水8%～12%，颜色为黄褐色，个别产地有泥化现象。这种氧化锌矿物为菱锌矿，主要化学成分为ZnCO3，溶于酸并产生大量气泡。用于本次生产试验的氧化锌矿粉主要元素化学成分见下表：

表1 氧化锌矿粉主要化学成分(wb%)

可见，由于产地不同，主品位锌及杂质含量波动也较大，需要进行合理配矿后才能入炉使用。该企业利用外协加工的办法把粗颗粒氧化锌矿粉处理成适宜沸腾焙烧的粒度后再进行配矿。

（2）硫磺渣。硫磺渣来自炼石油后产生的尾渣，含S90-95%，疏松块状，淡黄色，有特殊臭味。熔点119℃，闪点207℃，沸点445℃，相对密度为2.0[2]。需碾压成细颗粒或细粉状后再进行配矿。

（3）锌精矿。本次生产试验所用锌精矿主要化学成分(wb%)：Zn51.0、Cd1.5、Fe1.1、Pb1.2、S29.0、F0.09、Cl0.36、Si020.8。

2 生产试验

2.1 焙烧目的及原理

氧化锌矿粉如果直接用于酸浸回收其有价金属，会产生大量二氧化碳气泡而使生产无法进行，同时有害杂质也被大量浸出来，给ZnSO4溶液净化除杂工序带来麻烦，同时增加生产成本，因此需要焙烧后才能在常规湿法炼锌工艺中使用。焙烧的目的是根据湿法炼锌的工艺原理，使锌精矿中ZnS和氧化锌矿粉中的ZnCO3绝大部分转化为ZnO，少部分转化为ZnSO4，S氧化为SO2用于制酸，同时尽可能完全地除去As、Sb、Ge、F、Cl等杂质。

碳酸锌在350℃～400℃时分解成ZnO和CO2，碳酸锌极易溶解于稀硫酸，生成硫酸锌和CO2，碳酸锌的分解属于吸热反应[3]。为了保证碳酸盐的分解较彻底，同时兼顾锌精矿的分解，焙烧温度宜控制在850℃～900℃。

硫磺的燃烧为碳酸盐的分解提供部分热量，产出硫酸供锌焙烧矿浸出及攀西地区的钛白粉厂和磷肥厂使用。

2.2 原料准备

（1）配矿目的及原则。为了保证下游电锌工序溶液含锌和杂质在正常波动范围内，需要把不同品质的氧化锌矿粉与硫磺渣和锌精矿进行合理配矿。首先要确保沸腾炉的正常运行，因此，入炉料要按照S、Pb、Co、Fe的顺序进行配矿。

（2）配矿及备料操作。为了保证配矿的均匀性需进行二次翻矿经化验分析硫、锌等元素符合入炉要求后再抓到配矿斗，经圆盘给料机、皮带输送机、破碎机后到达炉前料斗。配好的混合矿不能通过干燥窑脱水，否则会有少部分硫磺燃烧，产生的二氧化硫污染环境，因此，配矿时水份应控制在6%～9%。

2.3 生产操作

本次试验在21平方沸腾制酸系统进行，取得的工艺控制条件及经验再用于54平方系统的扩大性生产。

（1）用纯锌精矿开炉。首先用纯锌精矿在21平方系统开炉，沸腾焙烧温度900℃～920℃，矿况及烟气制酸系统均正常，尾气达标排放。

（2）搭配不同比例锌精矿、氧化锌矿粉及硫磺渣试生产。锌精矿、氧化锌矿粉比例依次分别为5：5、3：7、1∶9、0：10。每种比例所配混合矿稳定生产一段时间后再用下一比例混合矿入炉焙烧。详细记录每种配矿比例的操作控制条件，及时处理出现的问题。

3 试生产结果及对54平方沸腾制酸系统生产的启示

21平方系统的生产属于试验性质，搭配氧化锌矿粉和硫磺经过两个月的试生产来看是完全可行的，碳酸盐的分解及杂质的脱除效果都很理想，产出了合格的锌焙烧矿，为54平方系统的顺利生产积累了宝贵的工艺操作条件及经验。

（1）入炉混合矿要求。入炉混合矿矿的粒度应维持在100目左右；含硫控制在24%左右；Pb含量＜3.0%；水分控制在6%～9%。为了保证下游生产的顺利稳定进行，所产焙烧矿的锌含量应不小于40%，因此，入炉料中的氧化锌矿粉搭配比例应不超过50%。

（2）焙烧温度。控制在850℃～900℃，碳酸盐的分解及杂质的脱除效果能满足下游生产使用。

（3）沸腾焙烧炉内氧气含量。炉内氧气含量需控制在8%～12%，以保证硫磺能充分平稳燃烧，以稳定炉温和SO2气浓。

（4）增设二次补风管以控制升华硫的产生。为了控制升华硫的产生，在沸腾炉出口至余热锅炉进口的烟道上增设二次补风管，以使产生的升华硫完全燃烧。

4 结论

使用锌精矿搭配适当比例氧化锌矿粉及硫磺进行沸腾焙烧，产出了满足电锌生产的锌焙烧矿工艺是可行的。沸腾焙烧控制条件为：入炉混合矿含S24%左右，氧化锌矿粉搭配比例不应超过50%，沸腾炉温度控制在850℃～900℃，产出的锌焙烧矿不溶硫含量低于1.2%，Zn含量大于40%，碳酸盐分解及杂质脱除效果好，下游电锌生产正常，产出了合格的锌锭产品。