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年产21万吨电锌浸出车间的设计潘志刚(材料与化学工程学院，冶金051班31号)摘 要：在查阅了大量文献资料的基础上，以株州冶炼厂锌浸出车间为参考，开展了“年产21万吨电锌浸出车间设计”。设计选用了技术成熟的常规浸出流程，对焙烧、浸出、净化、电积等湿法炼锌主要工序进行了物料平衡计算，对主要技术经济指标进行了选择和论证；对矿粉浸出和氧化锌浸出车间的中浸槽、酸浸槽、浓缩槽等主要设备进行选型计算，选择了标准化、大型化的冶炼设备；将浸出槽进行了阶梯落差式布置，使浸出液能在槽体之间的靠重力作用自由流动，以节省大量动力装置，降低生产成本，提高浸出车间的机械化、自动化水平；还对炼锌厂址进行了选择与论证，对经济状况进行了投资核算，对三废治理及环境保护提出了要求和相应措施。计算结果表明，矿粉浸出率达到83 %，矿粉浸出渣含锌22.0 %，氧化锌浸出率达到96 %，氧化锌浸出渣含锌12.6 %，锌的总回收率高达95.4 %，说明本设计方案是可行的。关键词：湿法炼锌；中性浸出；酸性浸出1 引言湿法炼锌是当今世界上最主要的炼锌方法，其产量占世界总锌产量的85%以上。近期世界新建和扩建的锌冶炼厂均采用湿法炼锌工艺。上世纪90年代以来，我国湿法炼锌技术水平有了比较明显的提高。白银公司建设的109平米焙烧炉、黄钾铁矾法处理、锑盐除钴等技术日趋成熟，国内很多企业都纷纷效仿，目前这种冶炼工艺已经在全国推广。株洲冶炼集团的湿法工艺经过几十年的完善，在国内湿法冶炼技术上也独树一帜。需要特别提到的是云南氧化锌矿资源非常丰富，目前黄木冶炼厂和祥云飞龙公司在处理低品位氧化矿方面取得突破，并形成新的生产能力，祥云飞龙实业公司已经申请多项技术专利，并正在扩建产能。近两年新建的厂在设备大型化、自动化方面也取得实质的进展，如豫光金铅股份有限公司在建的10万吨电锌工程采用了150 平方米沸腾炉，云南冶金集团在曲靖基地建设的10万吨锌冶炼系统中计划引进大型剥锌机等，可以预见，未来几年我国大型锌冶炼企业的装备水平将明显提高。因此，本设计开展电锌浸出车间的设计研究，具有重要的现实意义和较大的理论意义。通过湿法炼锌工艺流程的选择论证，对湿法炼锌过程进行了全流程冶金计算，重点对矿粉浸出车间的主要设备进行了选型，对浸出车间进行了配置优化，使浸出工序在满足基本生产条件下，实现节能降耗，环境友好。2 湿法炼锌流程选择传统湿法炼锌流程主要包括焙烧、中性浸出、酸性浸出以及浸出渣烟化处理等工序，其工艺流程如图1所示。图1 从硫化锌精矿提取电锌的流程上世纪70年代以来，焙烧浸出常规湿法炼锌厂相继出现了热酸浸出黄钾铁矾法、低污染黄钾铁矾法、针铁矿法和赤铁矿法来处理浸出渣。但赤铁矿法在高压釜中进行，设备和操作费用较高而未广泛推广外，其他的热酸浸出和渣处理方法均已广泛运用，但无论是铁矾渣还是针铁矿渣，均存在如何经济、无害化治理和再利用问题。因此，本设计选择技术成熟、环境污染小、操作简便的传统湿法炼锌流程。3 湿法炼锌冶金计算根据株州冶炼厂生产实践数据，确定锌精矿的化学组成如表1所示。表1 锌精矿化学成分为（）ZnCdPbCuFeSCuOMgOSiO2其它47.60 0.48 1.340.4810.6731.10 0.750.42 3.733.43 基于传统湿法炼锌流程和精矿成分，对锌精矿沸腾焙烧、锌焙砂矿浸出、硫酸锌溶液净化、锌电解沉积、焙烧矿浸出渣挥发窑处理、挥发窑氧化锌处理、焙烧氧化锌浸出等工序进行了物料平衡计算，并绘制了年度物料流转表。4 浸出车间主要设备选型根据湿法炼锌冶金计算结果，对矿粉浸出车间和氧化锌浸出车间的主要设备进行了选型计算，主要包括氧化槽、中性浸出槽、酸性浸出槽和酸性浓缩槽。选择了规格为410m，容积为100 m3的标准化槽体，以适应设备大型化、自动化的发展需要。在设备数量确定时，还充分考虑了工厂的改扩建，增加了备用设备，使生产能力有所富余。5 浸出车间设计在浸出车间设计方面，为充分利用空间又有利于生产操作，将厂房设置成上下2层的楼房结构，浸出槽体的大部分放置在1楼，槽体的上部穿过楼板进入2楼，这样有利于工人对浸出槽的操作，同时又可充分利用2楼的有限高度（12 m），来减弱由酸性浸出带来的工作环境污染问题。设计过程中，将浸出槽进行了阶梯落差式布置，使浸出液能在槽体之间的靠重力作用自由流动，以节省大量动力装置，降低生产成本，提高浸出车间的机械化、自动化水平。6 结论a. 通过论证分析，选择了传统湿法炼锌工艺流程，该工艺具有技术成熟、环境污染小、操作简便等特点。b. 将浸出槽进行了阶梯落差式布置，使浸出液能在槽体之间的靠重力作用自由流动，降低了浸出能耗，提高了浸出自动化水平。c. 计算结果表明，矿粉浸出率达到83 %，矿粉浸出渣含锌22.0 %，氧化锌浸出率达到96 %，氧化锌浸出渣含锌12.6 %，锌的总回收率高达95.4 %，说明设计方案是可行的。参考文献：1 铜铅锌冶炼设计参考资料编写组，铜铅锌冶炼设计参考资料中册，（湿法炼锌部分）M，1978冶金工业出版社。2 铅锌冶金学编委会，铅锌冶金学，（湿法炼锌部分）M，2003科学出版社。3 陈国发，重金属冶金学，锌冶金部分M，1992冶金工业出版社。4 陈枫，有色金属冶金工厂设计基础M，2002南方冶金学院出版，2002。5 有色冶金环境保护编委会，有色冶金环境保护M，2002南方冶金学院出版。6 刘天齐编，环境保护概论M，1980中国环境科学学会环境教育委员会编。7 杨家宝主编，冶金工业经济学M，1986冶金工业出版社。8 重有色冶金炉设计参考资料编委会，重有色冶金炉设计参考资料M，1979冶金工业出版社。9 付崇说，有色冶金原理M，1984冶金工业出版社。10 邱竹贤主编，有色金属冶金学M，1988冶金工业出版社。11 东北工学院重冶教研室编