关于ISP锌冶炼工艺转型升级和绿色发展的几点思考

周遵波 夏丛｜文

本文分享了近年来我国ISP 锌冶炼工艺取得的进展以及转型升级和绿色发展的几点思考。

目前，我国铅锌冶炼技术比较成熟，铅冶炼以侧吹或底吹熔池熔炼为主的三连炉工艺，锌冶炼以湿法浸出为主的工艺，在环保和能耗方面都处于国际领先水平。密闭鼓风炉炼铅锌工艺（以下简称“ISP工艺”）则是一种比较成熟的铅锌联合冶炼方法，也是当今世界最主要的火法炼锌工艺，具有原料适应性强、综合回收利用水平高、经济效益好、锌锭品质高等优势，但同时也因能耗较高、环保风险大等问题受到广泛关注。

为更好地掌握国内ISP工艺技术装备发展水平，环保、能耗现状，定位其功能价值，为政府部门制定相关政策提供参考依据。2023年3月起，中国有色金属工业协会对国内4家ISP冶炼企业进行了调研，并于10月17日组织国内ISP企业、长沙有色设计院、宝武环科等多家单位，在广东省韶关市召开专题研讨会，分享各自在环保技改方面的工作，总结成功经验，探讨下一步工作重点。

在此基础上，形成本篇文章，分享近年来ISP工艺取得的进展，以及转型升级和绿色发展的几点思考。

ISP 工艺发展现状

深圳市中金岭南有色金属股份有限公司韶关冶炼厂含锌渣烟化炉吹炼资源利用与环保升级改造项目

ISP工艺于20世纪60年代由英国帝国熔炼公司开发，是唯一能够处理铅锌混合原料，又能搭配锌二次氧化物料，生产高品质精锌产品的短流程冶炼工艺。截至2023 年年底，全球有接近10台套ISP工艺稳定在产，约占全球锌产量的7%，其中，国外运行较好、工艺技术指标比较先进的是日本八户冶炼厂。我国现有4台套在产，合计年产能约45万吨，基本情况如下：

1.深圳市中金岭南有色金属股份有限公司韶关冶炼厂

该厂位于广东省韶关市，于1975年建成了我国第一座炉身面积为17.2平方米的ISF炉，设计年产粗铅锌5万吨，后扩能到10万吨/年，目前该系统已停产并拆除。1996年，韶关冶炼厂兴建了第二座炉身面积为17.2平方米（后增大到27.96平方米）ISF炉，目前Ⅱ系统ISF炉设计粗铅锌年产能15万吨（10万吨锌和5万吨铅）。

2.白银有色集团股份有限公司第三冶炼厂

该厂位于甘肃省白银市，始建于1966年，1978年试生产，该ISP系统具备年产精锌8万吨、电解铅2万吨、精镉300吨、铅基合金5万吨、金金属量500千克、银金属量40吨、铟金属量10吨、氧化锌6 700吨、硫酸15万吨、粗铜4 500吨的生产能力。

3.陕西东岭冶炼有限公司

该厂位于陕西省宝鸡市，成立于2006 年12 月12 日，其ISP炉身面积30平方米，铅锌冶炼能力10万吨/年，年产精锌6.7万吨、精铅3.3万吨，副产品有工业硫酸、铅冰铜、阳极泥等。

4.葫芦岛锌业股份有限公司

该厂位于辽宁省葫芦岛市，始建于2004年，2006年投产，ISP设计规模年产精锌6万吨、精铅3万吨、硫酸13万吨，与其13万吨电解锌系统工艺互补，平均年处理1.5万吨电解锌铅泥等中间物料，增强了企业次生原料和稀贵金属的综合利用水平。

ISP 工艺的优势及问题

1.工艺优势

原料适应性强、采购成本低。ISP工艺对原料具有广泛的适应性，除能处理铅锌混合精矿外，还能搭配处理湿法炼锌难以处理的低品位复杂精矿（如高富含铜、铅、银的锌精矿）以及含锌二次资源（如锌浸出渣、钢厂烟灰、电镀污泥、含锌废电路板等危险废物）。由于原料适应性强，采购成本相对更低，能实现较高经济效益。

资源综合回收好。ISP工艺在同一冶炼炉窑中不仅能同时产出锌和铅，还能实现高效的铜、金、银、铟、锗、锑、铋等伴生有价金属富集和回收，其中金、银回收率达到98%以上。如白银第三冶炼厂的ISP工艺每年能产4 500吨粗铜，同时产硫酸15 万吨、精镉300 吨、金500千克、银40吨。

危险废物产率低。ISP工艺生产过程中产生的氧化物料，如蓝粉、浮渣、次氧化锌、收尘烟灰等，又可回到系统内处理，危险废物处置量和处置成本低于湿法炼锌，基本可实现全部固体废物（危险废物）资源化、减量化和无害化。

精锌产品质量优。ISP工艺生产出高纯度锌（锌含量可达99.997%），铁、镉等杂质含量远低于湿法电解锌，应用于船舶、电池、合金等特定领域，较电解锌锭溢价800～1 000 元/吨。以韶关冶炼厂为例，其精锌产品包括高纯锌（SHG）和电池锌锭（LF），内控质量标准分别优于《锌锭》（GB/T 470-2008）、《低铁锌锭》（YS/T 1153-2016）。

2.存在问题

环保压力大，风险隐患仍然存在。虽然现有ISP企业单位产品排污系数均低于《铅、锌工业污染物排放标准》的规定，“三废”排放满足了国家和地方生态环境管理要求。但是通过实地考察，各家企业在环保投入和治污水平上参差不齐，个别企业环保水平仍有提升空间，环保风险隐患依然存在。

能耗偏高，余热利用等未得到充分挖掘。根据企业的数据，ISP工艺的精锌综合能耗达到《锌冶炼企业单位产品能源消耗限额》（GB 21249-2014）限值，多数企业的精锌单位产品综合能耗低于1 450千克标准煤/吨，优于国家先进值。但是，相较湿法炼锌工艺1 100千克标准煤/吨，整体能耗仍偏高。据调研，生产环节中的余热利用潜力较大，降低能耗仍有空间。

我国ISP 升级改造主要进展

近几年，通过企业持续投入，ISP工艺在环保升级、能效提升、经济社会效益等方面取得了不少进展。

解决了长期困扰企业的环保问题。各ISP企业近4年来累计投入约8亿元，持续进行升级改造，废气、废水、废渣均实现达标排放。其中，二氧化硫排放浓度低于100毫克/立方米，韶关冶炼厂等企业达到特别排放要求，废水实现“零排放”，固废均得到有效处置。

提高了能源利用效率，减少了碳排放。通过改造升级和优化，ISP工艺的能耗平均下降了2%；如韶冶在锌精馏工序率先应用多孔介质燃烧技术，每年节省燃气750万立方米、减少锌渣1 600余吨、减排二氧化碳13 000吨，降低成本3 000万元。

产业协同能力不断提升。ISP工艺不仅搭配处理湿法炼锌产出的氧化物料、含铅锌酸泥等杂料，还处理钢厂烟灰等二次物料，推进了再生循环利用发展，为区域生态文明建设提供了有力支撑。以韶关冶炼厂为例，每年可处理城市矿产1.7万～4万吨。

ISP 工艺转型升级和绿色发展的几点思考

我国正以数智化、绿色化赋能传统制造业转型升级，推进再生资源高值化循环利用，ISP工艺面临的挑战和机遇并存，我们应该发挥其优势，弥补其缺点，具体应该做好以下几个方面：

一是推进与钢铁行业耦合。建议针对当前ISP工艺大规模处理城市矿产存在的金属回收率不高、能源利用率低及树脂、冶炼渣资源再利用难等问题，开展ISP工艺铅锌-城市矿产协同冶炼技术，实现大宗铅锌冶炼、钢铁、电镀及其他（电子废弃物）等领域固废的高效安全处置。

二是做好ISP工艺环保和能耗等方面的升级改造工作。加大烧结机烟气余热利用技术推广，加强ISF 风口喷吹、浸没溜槽余热发电等方面研究，进一步提升环保水平和能效利用。

三是不鼓励新建ISP工艺项目，但鉴于ISP工艺生产的锌锭有其独特性，建议政府部门客观评价ISP工艺的价值，支持其在数智化、绿色化等方面改造升级。

四是加强基础研究和科技创新。ISP 工艺脱胎于钢铁冶炼工艺，在“双碳”目标背景下，氢冶金是替代碳还原最为可行的途径，钢铁行业正在研究并实践把氢冶金作为深度脱碳乃至“净零碳”决定性技术。ISP 工艺也可借鉴相关技术，加强研究，探索氢还原的降碳技术路线。