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中华人民共和国国家标准



P


GB 51445 - 2021


睇冶炼厂工艺设计标准

Standard for process design of antimony smelter


2021 - 06 - 28 发布


2021 -12 - 01 实施


中华人民共和国住房和城乡建设部 国家市场监督管理总局


中华人民共和国国家标准

锌冶炼厂工艺设计标准

Standard for process design of antimony smelter

GB 51445 - 2021

主编部门:中国有色金属工业协会 批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部

施行日期2 0 2 11 21


中国计划出版社


2021 北 京


中华人民共和国住房和城乡建设部公告

2021年第122


住房和城乡建设部关于发布国家标准 《锦冶炼厂工艺设计标准》的公告


现批准《锌冶炼厂工艺设计标准》为国家标准,编号为GB 51445-2021,2021 12 1 日起实施。其中,第 5. 7. 105. 8. 125. 8. 135. 9. 10.5. 10. 11^5. 10. 12条为强制性条文,必须严格执行。

本标准在住房和城乡建设部门户网站(WWw. mohurd. gov. cn) 公开,并由住房和城乡建设部标准定额研究所组织中国计划出版 社有限公司出版发行。


中华人民共和国住房和城乡建设部

2021628


前 言


根据住房和城乡建设部《关于印发〈2017年工程建设标准规 范制修订及相关工作计划〉的通知》(建标〔20161248号)的要求, 标准编制组经广泛调查研究,总结了有色金属行业锦冶炼的实践 经验,参考有关国际标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基 础上,制定了本标准。

本标准的主要技术内容是:总则,术语,原料、辅助材料和燃 料,物料贮存及准备,火法粗炼,火法精炼,湿法工艺,火法生产睇 白,综合回收,冶金计算,车间配置。

本标准中以黑色字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。

本标准由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解 释,由中国有色金属工业工程建设标准规范管理处负责日常管理, 由长沙有色冶金设计研究院有限公司负责具体技术内容的解释。 执行过程中如有意见或建议,请寄送长沙有色冶金设计研究院有 限公司(地址:湖南省长沙市雨花区木莲东路299号中铝科技大 厦,邮编410014).

本标准起草单位:长沙有色冶金设计研究院有限公司 昆明有色冶金设计研究院股份公司 锡矿山闪星睇业有限责任公司 湖南辰州矿业有限责任公司 中南大学

广西华锡集团股份有限公司 河南豫光金铅股份有限公司 中铝国际工程股份有限公司长沙分 公司


• 1・


本标准主要起草人员:陈阜东

谭荣和

陈智和

邓孟俐

王志刚

罗韵泽

舒见义

李志强

杨雅历

刘志宏

汤裕源

任新平

韩煜生

李卫锋

本标准主要审查人员:杨天足

刘勇

陆磊

陈为亮

何启贤

金贵忠

陈正

邓兆磊

尹湘华

赵振波


• 2・


目 次


1 总    则 .........................................................(1

2 术    语 .........................................................(2

3原料、辅助材料和燃料 ..........................................(4 )

3. 1  原料............................................................4 )

3.2 辅助材料 ......................................................4 )

3.3  燃料............................................................5 )

4物料贮存及准备 ................................................7 )

4. 1  物料贮存......................................................7 )

4.2 物料准备 ......................................................7 )

5 火法粗炼 .........................................................9 )

5. 1 一般规定 ......................................................(9

5.2平炉挥发焙烧...................................................9 )

5.3鼓风炉挥发熔炼................................................10 )

5.4鼓风炉富氧挥发熔炼 ..........................................(11

5.5沸腾焙烧 ......................................................12 )

5.6 烧结焙烧 ......................................................13 )

5.7鼓风炉还原熔炼................................................(13

5.8 侧吹熔池熔炼...................................................(14 )

5.9铅锦合金吹炼...................................................15 )

5.10 底吹还原熔炼 ................................................(16

5.11反射炉还原熔炼 .............................................(17

6火法精炼.........................................................18)

6.1 一般规定 ......................................................18 )

6.2反射炉精炼 ...................................................18 )


• 1 •


7 湿法工艺.........................................................(20)

7. 1  一般规定 ......................................................(20 )

7.2 酸性湿法工艺...................................................(20 )

7.3 碱性湿法工艺...................................................(21 )

7.4 矿浆电解工艺................................................... (22 )

8 火法生产睇白 ...................................................(24 )

8. 1  一般规定 ......................................................(24 )

8.2 合金生产锦白...................................................(24 )

8.3 睇锭生产锦白...................................................(25 )

9 综合回收 .........................................................(26 )

9. 1  一般规定 ......................................................(26 )

9.2 金回收.........................................................(26 )

9.3 碑碱渣处置 ...................................................(27 )

9.4 铅渣回收 ......................................................(27 )

10 冶金计算.........................................................(29 )

11 车间配置.........................................................(31 )

11.1 一般规定......................................................(31 )

11.2物料贮存及物料准备..........................................(31 )

11.3鼓风炉挥发熔炼 .............................................(31 )

11.4反射炉还原熔炼、精炼 .......................................(32 )

11.5 湿法车间 ......................................................(32 )

本标准用词说明 ......................................................(33)

引用标准名录.........................................................(34)

附:条文说明.........................................................(37)


• 2 •


Contents


1  General provisions ............................................. ( 1 )

2  Terms ............................................................ ( 2 )

3  Raw materials 9 auxiliary materials and fuels ............ ( 4 )

3. 1  Raw materials ................................................ ( 4 )

3. 2  Auxiliary materials ............................................. ( 4 )

3. 3  Fuels............................................................ ( 5 )

4  Storage and preparation of materials ..................... ( 7 )

4. 1  Storage ......................................................... ( 7 )

4.2 Preparation ................................................... ( 7 )

5 Pyrometallurgical treatments ................................. ( 9 )

5. 1  General requirements .......................................... ( 9 )

5. 2  Volatilization roasting in open-hearth furnace ............... ( 9 )

5. 3  Volatilization smelting in blast furnace........................ ( 10 )

5. 4  Volatilization smelting in oxygen enriched blast furnace ......... ( 11 )

5. 5  Fluidized roasting ............................................. ( 12 )

5. 6  Sinter roasting ................................................ ( 13 )

5. 7  Reduction smelting in blast furnace ........................... ( 13 )

5. 8  Bath smelting in side-blown furnace........................... ( 14 )

5. 9  Blowing of iead-antimony alloy .............................. ( 15 )

5. 10  Reduction smelting in bottom-blown furnace ............... ( 16 )

5. 11  Reduction smelting in reverberatory furnace ............... ( 17 )

6 Pyrometallurgical refining .................................... ( 18 )

6. 1  General requirements .......................................... ( 18 )

6. 2  Refining in reverberatory furnace.............................. ( 18 )


• 3・


7 Hydrometallurgical processes .............................. ( 20 )

7. 1  General requirements .......................................... ( 20 )

7. 2  Acidic hydrometallurgical process ........................... ( 20 )

7. 3  Alkaline Rydrometaliurgical process ........................... ( 21 )

7. 4  Slurry electrolysis process  .................................... ( 22 )

8 Pyrometallurgical processes for antimony white production......................................................... ( 24 )

8. 1 General requirements .......................................... ( 24 )

8. 2 Blowing antimony white from alloy ........................... ( 24 )

8. 3 Blowing antimony white from refined antimony ............ ( 25 )

9  Comprehensive recovery ....................................... ( 26 )

9. 1  General requirements .......................................... ( 26 )

9. 2  Gold recovery ................................................ ( 26 )

9. 3  Treatment for arsenic-alkali residue ........................... ( 27 )

9. 4  Recycling of lead slag .......................................... ( 27 )

10 Metallurgical calculations .................................... ( 29 )

11 Workshop configuration .................................... ( 31 )

11. 1 General requirements ....................................... ( 31 )

11. 2 Storage and preparation of materials ........................ ( 31 )

11.3 Volatilization smelting in blast furnace ..................... ( 31 )

11.4 Reduction smelting and refining in reverberatory furnace ...................................................... ( 32 )

11. 5 Hydrometallurgical workshop .............................. ( 32 )

Explanation of wording in this standard ..................... ( 33 )

List of the quoted standards .................................... ( 34 )

Addition Explanation of provisions ........................... ( 37 )


• 4・


1总 则


i.o.i为规范锌冶炼厂工艺设计,促进技术进步,做到经济合理、 节能环保、安全可靠,制定本标准。

1.0.2本标准适用于新建、扩建和改建的锦冶炼厂工艺设计。

1.0.3睇冶炼厂厂址的选择应符合厂址所在地土地利用总体规 划及城乡规划,并应合理利用建设用地。

1.0.4锌冶炼厂工艺设计应采用适应原料特性的工艺技术和 装备。

1.0.5锦冶炼厂工艺设计应利用有色金属资源,并应综合回收有 价元素。

1. 0. 6锦冶炼厂工艺设计应合理利用能源,并宜回收生产过程的 烟气余热。

1.0.7睇冶炼厂工艺设计,除应符合本标准外,尚应符合国家现 行有关标准的规定。


• 1 •


2术 语


2. 0. 1 挥发熔炼 volatilization smelting

将物料中睇硫化物、睇氧化物熔炼、挥发,得到睇氧、粗睇、睇 毓和炉渣的过程。

2. 0. 2 还原熔炼 reduction smelting

锌氧化(氧化铅锌)物料采用煤、焦炭等还原剂生产睇(铅锌) 金属的熔炼方法。

2. 0. 3 火法粗炼    primary smelting by Pyrometallurgical process

通过火法冶金过程处理含睇物料得到粗锦的冶炼工艺。

2. 0. 4 贵睇 precious antimony

含贵金属的锌合金。

2. 0. 5 泡渣 foam slag

睇氧还原熔炼产出的含锌、硅等呈蜂窝状的炉渣。

2. 0. 6 碑碱渣 arsenic-alkali residue

粗睇精炼加碱除碑产出的渣。

2. 0. 7 睇毓 antimony matte

挥发熔炼产生的含锌、铁的硫化物共熔体。

2. 0. 8 睇白 antimony white

锌冶炼的产品之一,又称三氧化二锌。

2. 0. 9 睇氧 antimony oxides

锌冶炼的一种中间产物,由锦的各种氧化物组成,主要成分为 三氧化二锌。

2. 0. 10 次睇氧 secondary antimony oxides

反射炉还原熔炼与精炼过程产出的烟气在冷凝收尘系统中收 集的氧化睇尘,主要为反射炉加料时飞扬的睇氧粉尘,另夕卜,锦在


• 2 •


高温下氧化挥发随烟气带出的氧化睇。

2. 0.11 睇烟灰 antimony flue dust

火法工艺处理含锦等有色金属的其他物料时,产出的富集了 锦等有价金属的烟尘。

2. 0.12 睇渣 antimony slag

火法工艺处理含锌等有色金属的其他物料时,产生的含睇、 铅、秘、碑的氧化物共熔体。

2. 0. 13 铅锌合金    lead-antimony alloy

火法处理铅锌精矿、操烟灰、睇渣时产生的含铅、睇、碑等金属 的粗合金。

2. 0. 14 碱性湿法工艺 alkaline Hydrometallurgical process for antimony production

硫化锌精矿经碱性溶液浸出和电积沉淀处理产出金属锌的 过程。

2. 0.15 阴极睇 cathode antimony

电解液中的睇离子,在直流电的作用下,在阴极上沉积的纯度 较高的睇或睇合金产品。

2. 0.16 铅渣 lead slag

火法精炼除铅过程中产生的渣。


• 3 •


3原料、辅助材料和燃料

3.1原 料

3.1.1睇精矿的质量应符合现行行业标准《睇精矿》YS/T 385 的有关规定。

3.1.2铅锌精矿的质量应符合现行行业标准《铅睇精矿》YS/T 882的有关规定。

3.1. 3睇金精矿含睇宜大于12% ,含金宜为30g/t70g/t

3.1.4睇烟灰含睇宜大于35%

3.1.5锦渣含锦宜大于18%

3.1.6其他原料含歸宜大于12%

3.2辅助材料

3.2.1熔剂应符合下列规定:

1硅石应符合现行行业标准《硅石》YB/T 5268的有关 规定;

2石灰石应符合现行行业标准《冶金用石灰石》YB/T 5279 的有关规定;

3石灰应符合现行行业标准《冶金石灰》YB/T 042的有关 规定。

3.2.2硫铁矿含铁宜大于35%

3.2.3化学品应符合下列规定:

1氢氧化钠应符合现行国家标准《工业用氢氧化钠》GB/T 209的有关规定;

2碳酸钠应符合现行国家标准《工业碳酸钠及其试验方法 第1部分:工业碳酸钠》GB/T 210. 1的有关规定;


• 4 •


3盐酸应符合现行国家标准《工业用合成盐酸》GB/T 320 的有关规定;

4硝酸应符合现行国家标准《工业硝酸稀硝酸》GB/T 337. 2的有关规定;

5硫酸应符合现行国家标准《工业硫酸》GB/T 534的有关 规定;

6氨水应符合现行国家标准《化学试剂氨水》GB/T631 的有关规定;

7氯化铁应符合现行国家标准《工业氯化铁》GB/T 1621的 有关规定;

8硫化钠应符合现行国家标准《工业硫化钠》GB/T 10500 的有关规定;

9硫代硫酸钠应符合现行行业标准《工业硫代硫酸钠》HG/T 2328的有关规定。

3.3燃 料

3.3.1焦炭质量应符合现行国家标准《冶金焦炭》GB/T 1996的 有关规定。

3.3.2 冶炼使用无烟煤时,无烟煤理化指标宜符合表3. 3. 2的 规定。


3.3.2无烟煤理化指标


固定碳(%)

挥发分(%)

干基灰分(%)

低发热值(MJ/kg)

>70

89

12 15

≥25


3. 3. 3使用粉煤做燃料时,粉煤质量指标宜符合表3. 3. 3的要求。


3. 3.3粉煤质量指标


粒度

挥发分 (%)

灰分 (%)

灰分熔点 (eC)

水分 (%)

低发热值 (MJ∕kg)

通过0. 074mm筛孔>80%

15 25

<15.0

>1200

<1.5

>25


• 5 •


3.3.4天然气应符合现行国家标准《天然气》GB 17820的有关 规定。

3.3.5柴油应符合现行国家标准《车用柴油》GB 19147的有关 规定。

3.3.6重油应符合现行国家标准《焦化重油》GB/T 28298的有 关规定。

3.3.7煤气低发热值不宜小于5. 23MJ/m

3.3.8液化石油气应符合现行国家标准《液化石油气》GB 11174 的有关规定。

3.3.9还原煤质量指标宜符合表3. 3. 9的规定。


3.3.9还原煤质■指标


固定碳(%)

粒度mm)

灰分(%)

水分(%)

>80

<5

<10.0

<5


• 6 •


4物料贮存及准备


4.1物料贮存

4.1.1原料不应采用露天贮存方式。

4.1.2块状硅石、石灰石、铁矿石等熔剂宜在室内贮存。

4.1.3焦炭、烟煤宜采用有屋盖的仓库贮存方式。

4.1.4粉状物料贮存应设有防尘、降尘设施。

4.1.5不同物料应分类贮存,有腐蚀性物料的贮料仓应采取防 腐、防渗措施。

4.1.6原料、辅助材料及燃料的贮存时间宜为15d30d

4.1.7化学品贮存应符合现行国家标准《常用化学危险品贮存通 则》GB 15603的有关规定。

4.2物料准备

4.2.1采用火法工艺处理的块状含睇物料宜进行破碎处理,块度 宜小于100mm

4.2.2采用湿法工艺处理的含锌物料宜进行破碎、磨矿处理。

4.2.3配料工序应设置物料抓取设备,并宜为抓斗桥式起重机或 铲车。

4.2.4配料方式宜采用仓式配料。

4.2.5配料仓的贮存量宜大于8h的用量。块状及无黏结性粉料 的配料仓壁倾角宜大于60°,烟尘仓壁倾角宜大于65°,熔剂仓壁 倾角宜大于55oo

4.2.6配料仓应设置给料设备和计量设备。

4.2.7仓式配料宜采用自动控制系统,配料质量偏差宜小


• 7 ♦


2%

4. 2.8配料系统中粉尘逸散部位应设置通风除尘装置。

4. 2.9粉状入炉物料宜进行混合、制粒作业。


• 8 •


5火法粗炼

5. 1 -般规定

5.1.1工艺流程应根据原料性质、生产规模、产品方案、燃料供 应、综合回收要求等,经技术经济论证后确定。

5.1.2年均生产时间宜大于300d

5.1.3燃料宜采用焦炭、天然气和液化石油气。

5.1.4冶金炉的烟气处理应符合下列规定:

1应设置尾气净化处理设施,尾气应达标排放;

2宜设置余热利用设施。

5.1.5工艺过程宜采用自动化控制。

5.1.6铅锌精矿的焙烧工艺应符合下列规定:

1含铜不大于0.5%、秘不大于0.1%的铅锌精矿,宜采用沸 腾焙烧-烧结焙烧工艺;

2含铜大于0.5%、秘大于0.1%的铅锦精矿,宜直接采用烧 结焙烧。

5.1.7熔池熔炼炉冷却水应采用软化水或除盐水。

5.1.8冶金炉的进料口、放锦口、放合金口、放渣口及溜槽应设置 通风除尘、净化设施。

5.2平炉挥发焙烧

5.2.1处理原料宜为中低品位含锌矿。

5.2.2入炉物料应符合下列规定:

1含锦宜为10%30%

2 锌精矿粒度宜为10mm~40mm;

3 无烟煤粒度宜为50mm~80mmo


• 9・


5.2.3平炉单台炉床面积宜大于8m2

5.2.4平炉炉床能力宜大于1.0t/(m2 ∙ d)

5.2.5焙烧宜采取分批作业方式。

5.2.6 配煤比例宜小于45%

5.2.7平炉挥发焙烧技术条件应符合下列规定:

1焙烧温度宜为700℃〜IIOO℃;

2 鼓风强度宜为 7. 2m3/(m2 ∙ min)~7. 6m3/(m2 ∙ min)

3 鼓风风压宜为4. 6kPa~5. 6kPa

4焙烧周期宜为6h7h

5.2.8睇的回收率应大于93%

5.2.9挥发焙烧产物应符合下列规定:

1睇氧含睇宜大于75%

2炉渣含睇宜小于0.8%

5.3鼓风炉挥发熔炼

5.3.1处理原料宜为硫化锌精矿、混合锦精矿、氧化睇精矿、锦金 精矿及泡渣等。

5.3.2入炉物料应符合下列规定:

1原料含睇宜大于30%

2粉精矿应进行配料、混合、制团或制块处理;

3 制团粒度宜为8mm40mm,水分含量宜为4%10%

4 块矿、泡渣块度宜为IOmmIOomm,水分含量宜小于1%

5铁矿石等熔剂块度宜为30mm70mm,水分含量宜小 于2%

6燃料及还原剂宜为焦炭,粒度宜为25mm80mm

5.3.3鼓风炉单台炉床面积应大于1m,

5. 3. 4 鼓风炉炉床能力宜为25t∕(π? ∙ d)~35t∕(m2 ∙ d) „

5.3.5鼓风炉水套宜为汽化冷却水套。

5.3.6鼓风炉熔炼宜采用低料柱、薄料层作业。


♦ 10 •


5.3.7焦率宜为30%40%

5.3.8鼓风炉挥发焙烧技术条件应符合下列规定:

1 熔炼温度宜为1150°C1250

2 炉顶烟气出口温度宜为800℃〜IOOO℃;

3 炉顶烟气出口压力宜为一50PaIOOPa;

4 鼓风强度宜为 50m3 /(m2 ∙ min) ~80m3/(m2 ∙ min)

5鼓风风压宜为4kPa~6kPa;

6熔炼渣铁硅比宜为0.40.8,钙硅比宜为0.40.5

5.3.9锌的回收率宜大于95%

5.3.10睇氧质量应符合下列规定:

1表面冷却器睇氧含锦宜大于78%,含硫宜小于0.3%

2布袋收尘器锌氧含锦宜大于79%,含硫宜小于0.5%

5.3.11炉渣含睇宜小于1.5%

5.4鼓风炉富氧挥发熔炼

5.4.1处理原料宜符合本标准第5. 3.1条的规定。

5.4.2入炉物料应符合本标准第5. 3. 2条的规定。

5. 4. 3鼓风炉单台炉床面积应大于1 m2o

5. 4. 4 鼓风炉炉床能力宜为40t∕(m2 ∙ d)~60t∕(m2 ∙ d)

5.4.5富氧鼓风炉炉壁结构宜为汽化冷却水套或铜水套。

5.4.6富氧鼓风炉熔炼宜采用低料柱、薄料层作业。

5.4.7焦率宜为20%30%

5.4.8鼓风炉富氧挥发焙烧技术条件应符合下列规定:

1富氧浓度宜为23%30%

2熔炼温度宜为Π50°C1350℃;

3炉顶烟气出口温度宜为900℃〜1200℃;

4 炉顶烟气出口压力宜为一50Pa..IOOPa;

5 鼓风强度宜为 30m3∕(r∏2 ∙ min)~60m3∕(m2 ∙ min)

6鼓风风压宜为4kPa~9kPa;


♦ 11 •


7 熔炼渣铁硅比宜为O. 4~0. 8,钙硅比宜为O. 4O. 5

5.4.9锌的回收率宜大于96%

5.4.10锌氧质量应符合本标准第5. 3. 10条的规定。

5.4.11炉渣含锦宜小于1.3%

5.5沸腾焙烧

5.5.1处理原料宜为含铜不大于0. 5%、强不大于0. 1%的铅锦 精矿。

5.5.2入炉物料应符合下列规定:

1粒度小于0.074 mm的铅锌精矿应大于85%

2铅锌精矿水分含量宜为6%10%

5. 5. 3沸腾焙烧炉单台炉床面积应大于5m2o

5. 5. 4沸腾焙烧炉炉床能力宜为7t∕(m2 ∙ d)~9t∕(m2 • d)

5.5.5炉前应设置铅锌精矿贮料仓,贮存量宜为IOh,贮料仓锥 角宜大于65°

5.5.6焙砂冷却装置宜采用高效圆筒冷却机。

5.5.7沸腾焙烧技术条件应符合下列规定:

1沸腾层温度宜为550℃〜750℃;

2 烟气出口温度宜为450°C700℃;

3炉顶烟气出口压力宜为一50PaOPa;

4 鼓风强度宜为 180Om'/(m2 ∙ h)~2000m3/(m2 ∙ h)

5 鼓风风压宜为25kPa~30kPa;

6流态化层高度宜为O. 8m~1.0m;

7 流态化直线速度宜为O. 4m/sO. 7m/s;

8物料在炉内停留时间宜为2. Oh2. 5h

5.5.8 锌的直收率宜大于98. 5%

5.5.9铅的回收率宜大于99.0%

5.5.10焙砂含硫宜小于4%

5.5.11布袋除尘器锦氧含铅宜小于3%

• 12 •


5.6烧结焙烧

5.6.1处理原料宜为含铜小于0. 5%、锌小于0. 1%的铅锌精矿。 5.6.2入炉物料应符合下列规定:

1铅睇精矿水分含量宜小于10%

2烧结返粉粒度宜为10mm~40mm;

3铅锌精矿、沸腾炉焙砂、烧结返粉、含铅锦粉状中间物料应 混合均匀,并应进行制粒处理,粒度宜小于40mm

4混合料成分宜为硫6%8%、铅和睇35%40%、二氧化 硅12%14%、氧化亚铁16%18%、氧化钙8%12%、水分 8⅜~10%o

5.6.3烧结应采用履带式鼓风烧结机。

5.6.4处理铅锦混合料的烧结机单位生产能力18t/(rηz ∙ d) 20t∕(m2 ∙ d) o

5.6.5燃料宜采用天然气、煤气。

5.6.6配煤比例宜为2%5%

5.6.7烧结焙烧技术条件应符合下列规定:

1焙烧温度宜为750℃〜950℃;

2鼓风风压宜为4kPa6kPa

3烧结料层厚度宜为300mm~400mmo

5.6.8锌的回收率宜大于97%

5.6.9铅的回收率宜大于98%

5.6.10脱硫效率宜为65%75%

5.6. 11结块率宜为50%70%

5.6. 12烧结块含锦铅宜大于38%,含硫宜小于2.5%

5.7鼓风炉还原熔炼

5.7.1处理物料宜为烧结块、压团块或渣块。

5.7.2入炉物料应符合下列规定:

• 13 •


1 烧结块粒度宜为50mm~150mm;

2焦炭、硅石、石灰石、铁矿熔剂粒度宜为50mm~100mm;

3物料水分含量宜小于5%

5.7.3鼓风炉单台炉床面积应大于1m■

5. 7. 4 鼓风炉炉床能力宜为35t∕(π√ ♦ d)~40t∕(mz ♦ d)

5.7.5熔炼还原产物应符合下列规定:

1粗合金含睇铅宜大于94%

2炉渣成分宜为二氧化硅21%24%、氧化钙15%17%、 氧化亚铁32%35%

3炉渣含睇铅宜小于3.5%

5.7.6炉渣应进行回收处理。

5.7.7 熔炼烟尘率宜小于30%

5.7.8烟尘宜返回烧结炉或反射炉处理。

5.7.9 鼓风炉合金口、渣口、睇毓口及紧急合金排放口应设置操 作平台及紧急疏散通道。

5.7.10鼓风炉冷却水套供水严禁中断,水压必须稳定。

5.7.11冷却水套宜设置清污口。

5.8侧吹熔池熔炼

5.8.1处理原料宜为铅锌精矿等含锌物料,混合物料含铅锦总和 宜为38%45%,含锦宜大于5%

5.8.2侧吹熔池熔炼宜采用氧化熔炼-还原熔炼工艺流程。

5.8.3氧化熔炼物料应符合下列规定:

1入炉物料应进行配料、混合和制粒处理;

2 粒度宜为Iomm~25mm;

3水分含量宜小于10%

5.8.4还原熔炼的物料应符合下列规定:

1原料宜为氧化熔炼产出的液态氧化渣;

2还原剂宜为无烟煤或焦炭,粒度宜为5mm25mm


• 14 •


3熔剂宜为石灰石和铁矿,粒度宜为5mm25mm

5.8.5 侧吹熔炼炉炉床能为宜为40t∕(m2 ∙ d)~60t∕(m2 ∙ d) o

5.8.6侧吹熔池熔炼技术条件应符合下列规定:

1氧化熔炼富氧浓度宜为80%90%

2还原熔炼富氧浓度宜为50%60%

3氧化熔炼温度宜为1150°C1250℃;

4还原熔炼温度宜为1150℃〜1300℃;

5熔炼炉喷嘴鼓风风压宜为70kPa90kPa;

6氧化熔炼炉渣铁硅比宜为1. 21. 5,钙硅比宜为0. 60. 7

7还原熔炼炉渣铁硅比宜为1.51.8,钙硅比宜为0.40.7

5.8.7熔炼系统锦的直收率应大于92%

5.8.8氧化熔炼锦的挥发率宜小于30%

5.8.9还原熔炼锦的挥发率宜小于15%

5.8.10 氧化熔炼和还原熔炼产出的铅锌合金含锦宜小于6%

5. 8.11还原炉渣含铅锦宜小于2. 5%,炉渣中的有价金属应回收。

5.8.12富氧侧吹熔炼炉供风系统必须设置安保气源。

5.8. 13富氧侧吹熔炼炉的冷却系统必须连续供水,水压必须 稳定O


5.9铅睇合金吹炼


5.9.1入炉物料应符合下列规定:

1铅锦粗合金含铅睇宜大于94%,含睇宜大于20%

2 煤粒度宜为5mm~10mm,水分含量宜小于6%

5.9.2吹炼炉燃料宜采用天然气、煤气。

5. 9. 3吹炼炉单台炉床面积应大于IOm2

5.9.4吹炼炉炉床能力宜大于0.7t粗合金/(π√ ∙ d)

5.9.5吹炼供风系统应单独设置。

5.9.6铅锌合金吹炼技术条件应符合下列规定:

1吹炼前期,铅锌粗合金中含锦大于25%时,吹炼温度宜为


• 15 •


850oC~950oC

2铅锌粗合金中含睇小于25%时,吹炼温度宜为8æ°C-850°C;

3 吹炼炉风量宜为 370m3/(m2 ∙ h)~425 m3/(m2 ∙ h)

4 吹炼风压宜为4. 7kPa5. 3kPa

5炉尾压力宜为一5OPa~ —IOOPa;

6吹炼周期宜小于6d

5.9.7铅的回收率和锦的回收率应大于95%

5.9.8吹炼产物宜符合下列规定:

1锌氧粉含睇宜大于78%

2睇氧粉含铅宜小于3%

3高铅锌含铅宜大于80%

4高铅锦含锌宜小于15%

5炉渣含锦铅宜为35%40%

5.9.9放炉口、扒渣口应设置操作场地及紧急疏散通道。

5.9.10吹炼炉冷却水套供水严禁中断,水压必须稳定。

5.10底吹还原熔炼

5.10.1处理原料宜为锦烟灰、睇渣。锌烟灰含锦宜为35% 70%,睇渣含睇宜为18%58%

5.10.2入炉物料应符合下列规定:

1焦炭粒度宜小于30mm

2 熔剂粒度宜为10mm~30mm;

3入炉物料应进行配料、混合和制粒处理;

4锦烟灰制粒粒度宜为3mm20mm,水分含量宜小于10%

5入炉物料含碑宜小于8%

5.10. 3 底吹还原炉炉床能力宜为1. 8t∕(m3 ∙ d)~3. Ot/(m3 ∙ d)

5.10.4纯氧及天然气宜采用底部喷枪喷入。

5.10.5熔炼宜采用连续加料、铅锌合金和炉渣间断同步放出至 前床,澄清后间断分别放出铅锦合金与炉渣。


• 16 •


5.10.6底吹还原熔炼技术条件应符合下列规定:

1 熔炼温度宜为IOOO℃〜IIO0

2 喷枪供气风压宜为0.4MPa0.8MPa

3氧气和天然气体积比宜为L5~1.9

4熔炼炉渣铁硅比宜为1.01.4,钙硅比宜为0.20.5

5.10.7熔炼系统锌的回收率宜大于95%

5.10.8铅睇合金含锦宜大于50%

5.10.9 熔炼烟尘率宜小于20%

5.10.10 炉渣含睇宜小于1.5%

5.10.11底吹炉主驱动电机必须设置应急备用电源。

5.10.12底吹炉的冷却系统必须连续供水,水压必须稳定。

5.11 反射炉还原熔炼


5.11.1处理原料宜为粗锦氧。

5.11.2入炉物料应符合下列规定:

1入炉物料应配料,配料质量偏差宜小于2%

2粗睇氧含睇宜大于75%

3入炉物料水分含量宜小于3%

4还原煤固定碳含量宜大于80%

5入炉物料含碑宜小于5%

5.11.3反射炉单台炉床面积宜大于IOm\

5.11.4 反射炉炉床能为宜为 1.0S∕(m2 ∙ d)~l. 5t∕(m2 ∙ d)

5.11.5 炉膛温度宜为IIoo℃〜1200

5.11.6粗睇含睇宜大于95%

5.11.7次锌氧产出率宜小于入炉睇氧量的20%


• 17


6火法精炼

6.1 -般规定

6.1.1火法精炼宜采用反射炉精炼。

6.1.2精炼的粗睇含睇宜大于95%

6.1.3锌锭应符合现行国家标准《锌锭》GB/T 1599和《高纯锦》 GB/T 10117的有关规定。

6.2反射炉精炼

6.2.1精炼宜包含加硫除铁、碱性精炼、氧化除铅、铸锭等工艺。

6.2.2加硫除铁技术条件应符合下列规定:

1睇液温度宜为750℃〜850℃;

2应鼓入压缩空气搅拌锦液;

3硫化禅矿石含硫宜大于18% ,粒度宜小于30mm

4硫化睇矿石的加入量宜为睇液中含铁量的3倍〜5倍。

6.2.3碱性精炼技术条件应符合下列规定:

1锌液温度宜为750~850℃;

2碱性添加剂宜为氢氧化钠或纯碱,加入量宜为粗锦含碑量 的3倍〜5倍;

3应鼓入压缩空气搅拌锌液。

6.2.4氧化除铅技术条件应符合下列规定:

1锦液温度宜为750℃〜850℃;

2除铅用磷酸盐宜分多次加入,总加入量宜为粗锦含铅量的 3倍〜5倍;

3应鼓入压缩空气搅拌睇液。

6. 2.5铸钱技术条件应符合下列规定:


• 18 •


1锌液温度宜为700C800

2铸锭宜采用机械连续铸锭机。

6. 2.6睇的直收率宜大于75%

6.2.7锦的回收率宜大于98%

6.2.8次睇氧产出率宜小于18%

6.2.9碑碱渣中锌金属量宜小于精锌产量的8%,并应进行综合 回收处理。


• 19 •


7湿法工艺

7.1 一般规定

7.1.1湿法工艺可分为酸性湿法工艺、碱性湿法工艺和矿浆电解 工艺。

7.1.2浸出槽宜采用机械搅拌方式,并宜采用蒸汽间接加热 方式。

7. 1.3 年均生产时间宜大于300d

7.1.4浸出、除杂及电解过程产生的废气、废水应处理后达标 排放。

7.1.5湿法工艺宜处理含贵金属硫化锌精矿。

7.2酸性湿法工艺

7.2.1浸出剂宜采用盐酸和氯气。

7.2.2浸出技术参数应符合下列规定:

1浸出液固比宜为4 1

2浸出终点酸度宜为3. 0mol∕L~3. 3mol/L,睇离子浓度宜 为 5OOg∕L~55Og∕L;

3反应温度宜大于60,中间槽冷却温度宜小于60℃;

4反应时间宜大于4h

5浸出渣含锌宜小于2%

7.2.3除杂工序技术参数应符合下列规定:

1硫化沉淀含碑宜小于0.003%

2氧化沉淀含碑宜小于0.02%

3冷却后溶液温度宜小于20℃;

4除杂工序直收率应大于96%


• 20


S渣含睇宜小于25%

7.2.4水解技术参数应符合下列规定:

1锌液与去离子水比宜为1 91 12

2 水解母液含酸宜为O. 8mol∕L~1.0mol∕L;

3水解母液含锦宜小于0. 8g/L

4氯氧睇含铅宜小于0.06%

5氯氧睇含铁宜小于0.01%;

6氯氧睇水分含量宜小于12%

7.2.5中和技术参数应符合下列规定:

1中和剂氨水浓度不宜小于20%

2中和液固比宜为1.5 1

3转型时间宜为2h~6h;

4 转型温度宜为40℃〜45

5中和酸碱度宜为&0& 5

7.2.6氯气的贮存及使用应符合现行国家标准《氯气安全规程》 GB 11984的有关规定。

7.3碱性湿法工艺

7.3.1浸出剂宜采用氢氧化钠和硫化钠。

7.3.2浸出技术参数应符合下列规定:

1浸出液固比宜大于4 1

2浸出液中的氢氧化钠浓度宜小于IOOg/L,浸出液中硫化 钠的浓度宜大于80g/L;

3浸出温度宜大于90℃;

4浸出时间宜大于4h

5浸出原料粒度宜小于0. 15mm

6浸出渣含锦宜小于1.0%

7.3.3电积技术参数应符合下列规定:

1阴极电流密度宜大于300A/m2,阳极电流密度宜大于


• 21 •


500A∕m2

2槽电压宜低于5V

3电积前液锦离子浓度宜大于5Og∕L;

4电积后液锦离子浓度宜大于2Og/L;

5电积周期宜为48h

6阴极含睇宜高于95%

7.3.4电积后液净化处理技术参数应符合下列规定:

1电解后液净化处理宜采用冷冻结晶或蒸发结晶处理;

2蒸发结晶产生的蒸汽宜进行回收;

3冷冻结晶温度宜低于10℃;

4冷冻结晶时间宜为2h

5冷冻结晶产生的硫化钠宜达到工业级硫化钠标准。

7.4矿浆电解工艺

7.4.1矿浆电解宜采用盐酸和三氯化铁或氯化亚铁溶液体系。

7.4.2原料含锌宜大于20%

7.4.3浸出工序技术参数应符合下列规定:

1 原料粒度宜小于0. 15mm

2 液固比宜为10 : 115 1

3阳极液酸度宜为2. 0mol∕L~3. Omol/L,阴极补液睇离子 浓度宜为40g/L60g/L,三价铁离子浓度应小于lg/L

4反应温度宜为50℃〜60℃;

5反应时间宜大于4h

7.4.4浆化工序技术参数应符合下列规定:

1调浆液固比宜为4 16 1

2浆化工序宜采用机械搅拌方式。

7.4.5电解工序技术参数应符合下列规定:

1电流密度宜为200α/11?,槽电压宜为2.0V3.0V

2 矿浆流量宜为0. 4m3∕h~1.0π√∕h;


♦ 22 •


3单槽阴极补液流量宜为0.3π?/hO. 6n?/h

4浸出渣含锦宜小于2%

5阴极锦含睇宜大于95%

7.4.6开路除铁工序技术参数应符合下列规定:

1溶液中铁离子浓度大于10g/L时,宜进行开路除铁;

2溶液预处理至酸碱度宜为01,再进行置换;

3置换温度宜为40℃〜50℃;

4置换时间宜为4h~8hi

5置换后,应处理回收溶液中的铁。


• 23 •


8火法生产睇白

8.1 -般规定

8.1.1火法生产锦白应根据鼓风强度不同,预先将原料中铅、碑 等杂质元素的含量控制在一定范围内。

8.1.2三氧化二歸产品质量应符合现行国家标准《三氧化二睇》 GB/T 4062和现行行业标准《三氧化二睇(冶炼副产品)》YS/T 1117的有关规定。

8.2合金生产睇白

8.2.1入炉物料应符合下列规定:

1铅锌合金含锦宜大于45%

2铅锦合金含铅宜小于20%

3铅锦合金宜先除碑,含碑宜小于0.02%

8.2.2 预精炼除碑温度宜为450C550

8.2.3燃料宜采用天然气等清洁能源。

8.2.4锦白炉单台炉床面积宜小于4m2

8.2.5锦白炉炉床能力宜大于0. 7t粗合金/(n? ∙ d)

8. 2.6 氧化温度宜为600 ~680

8.2.7 吹炼供风系统风压宜为0. 5MPa0. 6MPa

8.2.8吹炼产物宜符合下列规定:

1锦白含三氧化二锦宜大于99. 5%

2高铅睇含铅宜大于65%

3高铅禅含锦宜小于18%

8.2.9预精炼锌的回收率宜大于93%

8.2. IO 睇的回收率宜大于98. 5%

• 24


8.3锌锭生产睇白

8.3.1锦锭化学成分宜符合表8. 3.1的规定。

8.3.1锌锭化学成分


元素

Sb

As

Cu

Fe

S

Pb

Se

Bi

Sn

含量(%)

≥99. 5

≤0. 05

≤0. Ol

≤0. 02

≤0. 04

≤0. 15

≤0. 002

≤0. 003

≤0. 003


8.3.2烟煤固定碳含量宜大于55%

8.3.3焦煤理化指标宜符合表8. 3. 3的规定。


8.3.3焦煤理化指标


固定碳(%)

挥发分(%)

干基灰分(%)

水分(%)

粒度mm)

>80

<4

<15

<5

25 80


8.3.4燃料宜采用天然气等清洁能源。

8.3.5锦白炉单台炉床面积宜大于2m

8.3.6睇白炉炉床能力宜大于10.0t/(n? ∙ d)

8.3.7工艺宜采取分批加料连续作业的方式。

8.3.8 炉膛温度宜为800℃〜1300

8. 3. 9 鼓风强度宜为 0. 5m3/(m2 ∙ min) ~2m3/(m2 ∙ min) o

8. 3.10 鼓风风压宜为 0. 15MPa~0. 8MPao

8.3.11锦的回收率宜大于99%


• 25 •


9综合回收


9.1 一般规定


9.1.1锦冶炼产出的中间产物贵锌、铅渣、碑碱渣应综合回收有 价元素。

9.1.2 贵锦宜吹炼富集至含金大于IOoOog/t,并应综合回收金 等有价元素。

9.1.3铅渣宜返回鼓风炉处理或采用湿法工艺进行综合回收。

9.1.4神碱渣宜采用湿法工艺综合回收。

9.2金回收


9.2.1贵锌含金宜大于600g/t

9.2.2贵锦吹炼宜采用反射炉或转炉。

9.2.3富贵锦生产技术条件应符合下列规定:

1进料温度宜大于1200C;

2吹炼除杂精炼温度宜大于IOOO℃;

3 鼓风烟化温度宜为650℃〜700℃;

4烟化比宜为5%7%

9.2.4 产出富贵锌含金应大于IOOoog/t

9.2.5 富贵睇经磨粉后的粒度宜小于0.038mm

9.2.6湿法提金生产技术条件应符合下列规定:

1浸出反应控制电压宜为30OmV40OmV

2浸出后宜采用真空抽滤;

3产出的金粉含金应大于90%

9.2.7金的回收率应大于99%

9.2.8浸出液应进行综合回收处理。


• 26 •


9.3碑碱渣处置


9.3.1碑碱渣含睇宜小于25%

9.3.2碑碱渣贮存设施的设计、选址、运营、监测、关闭和碑碱渣 的堆放应符合现行国家标准《危险废物贮存污染控制标准》GB 18597的有关规定,并应与本地区危险废物处理设施建设规划 一致。

9.3.3碑碱渣处置宜采用湿法工艺。

9.3.4碑碱渣浸出工序生产技术条件宜符合下列规定:

1碑碱渣粒度宜小于5mm

2液固比宜为4 1

3 浸出温度宜小于50℃;

4浸出时间宜为lh

9.3.5碑浸出率宜大于98%

9.3.6睇的回收率宜大于95%

9.3.7浸出渣含碑宜小于0.5%,浸出渣宜返回炼睇系统。

9.3.8浸出液应进行沉碑处理。

9.3.9沉碑渣应进行无害化处理,沉碑渣的固化填埋应符合现行 国家标准《危险废物填埋污染控制标准》GB 18598的有关规定。

9.3.10沉碑后液应进行处置,并应满足国家和地方环保要求。

9.4铅渣回收


9.4. 1铅渣含睇宜为25%40%

9.4.2 铅渣应进彳宁破碎球磨处理,出料粒度宜小于5mm

9.4.3 浸出固液比宜为1 21 4,浸出温度宜为30℃〜 950Co

9.4.4 浸出液酸碱度宜为35

9.4.5蒸发浓缩终点密度宜为1.3kg/L1.5kg/L

9.4.6 结晶温度宜小于30,湿晶水分宜小于10%


• 27


9.4.7铅渣回收工艺宜采取分批作业的方式。

9.4.8锌的回收率宜大于95%

9.4.9回收工艺产品含锌宜为55%70%


• 28・


10冶金计算


10.0.1冶金计算资料应包括锌原料和熔剂的化学成分全分析及 物相分析、燃料的化学成分全分析及灰分物相分析等。

10. 0. 2冶金计算基准宜采用"t/a睇精矿或睇原料”,睇火法精 炼和电解精炼计算基准宜采用“t/a精睇”,数值应精确至小数点 后2位。

10. 0.3平衡表中物料及元素质量宜以"t”计,贵金属质量宜以 “kg”计;元素含量宜以"% ”计,贵金属含量宜以"g/t”计;液体体积 宜以“n? ”计,组分浓度宜以"g/L""mg/L”计;气体体积宜以 “m"’计,气体含尘量宜以“g/n? ”“mg/m3 ”成分宜以" %”计; 热量宜以"kJ”"MJ”计;时间单位宜采用"a”“d”“h”

10.0.4冶金计算内容应包括物料平衡、元素平衡、热平衡、溶液 平衡、烟气量、烟气成分、烟气含尘、氧气消耗量、鼓风量。各工序 冶金计算内容应符合表10. 0.4的规定。


10.0.4 冶金计算内容


工序

物料

平衡

元素 平衡

热平衡

鼓风强度 (氧气量)

烟气量 及烟气 成分

溶液 平衡

平炉挥发焙烧

鼓风炉(富氧)挥发熔炼

沸腾焙烧

J

烧结焙烧

鼓风炉还原熔炼

侧吹熔池熔炼


• 29 •


续表10.0.4


工序

物料 平衡

元素 平衡

热平衡

鼓风强度 (氧气量)

烟气量 及烟气 成分

溶液 平衡

铅睇合金吹炼

底吹还原熔炼

反射炉还原熔炼、精炼

酸性湿法工艺

碱性湿法工艺

矿浆电解工艺

合金生产锦白

睇锭生产锦白


10.0.5冶金计算宜采用计算机冶金计算程序进行。


• 30 •


11车间配置

ii.i -般规定

11.1.1车间配置应满足工艺生产及安全、环保、消防等要求。

11.1.2车间配置方位应与总平面布置相适应。

11.1.3各类火法焙烧、熔炼、粗炼、精炼的厂房设计应满足火法 冶金厂房技术要求。

11.1.4各类湿法浸出、水解、中和、压滤、洗涤、电解等的厂房设 计应满足湿法冶金厂房技术要求。

11.2物料贮存及物料准备

11.2.1物料贮存及物料准备宜配置在一个厂房内。

11.2.2仓式配料厂房宜为排架结构单层厂房。

11.2.3贮料仓和配料仓应集中布置。

11.2.4贮料仓及配料仓的数量和容积应根据贮存物料种类和贮 量要求并经计算确定。

11.2.5厂房内应设置抓斗桥式起重机或小型铲车。

11.3鼓风炉挥发熔炼

11.3.1鼓风炉挥发熔炼车间应选在原料、焦炭与熔剂仓库和反 射炉熔炼之间,并应与主导风向平行布置。

11.3.2供配电设施、环境通风除尘设施及给排水设施等辅助生 产系统宜配置于鼓风炉一侧的副跨厂房内。

11.3.3厂房应设置车间粉尘及废气处理系统,并应采用负压 作业。

11.3.4 鼓风炉应配置在地面基础上。


• 31 •


11.4反射炉还原熔炼、精炼


11.4.1厂房宜采用单层排架结构。

11.4.2厂房内宜设置桥式起重设备,起重设备的额定起重量应 大于车间吊装作业的最大工作荷载;起重机轨顶标高不宜小 于 IOmo

11.4.3反射炉还原熔炼、精炼车间宜与焙烧或鼓风炉车间毗邻, 也可配置在同一个厂房内。

11.4.4供配电设施、环境通风除尘设施及给排水设施等辅助生 产系统宜配置于反射炉一侧的副跨厂房内。

11.4.5反射炉应配置在地面基础上。

11.4.6小于12π√的反射炉宜在炉顶设置1个〜2个加料仓,仓 顶应设置加料台,可采用人工加料至炉内。

11.4.7大于12m2的反射炉加料宜采用风动输送将睇氧送至炉 顶料仓,宜采用自动加料方式。

11.4.8铸锭机宜配置于相邻两台反射炉之间,两台反射炉应错 开铸锭,若3台以上反射炉同时生产,宜设置2台以上铸锭机。

11.5湿法车间

11.5.1主厂房宜采用双层结构,浸出槽与过滤设备宜配置在第 二层,泵和溶液贮槽宜配置在第一层。

11.5.2浸出槽和过滤设备配置区域应设置检修设备,并应留有 检修场地。

11.5.3湿法厂房应进行防腐处理。

11.5.4厂房应设置车间粉尘及废气处理系统,并宜采用负压 作业。


• 32 •


本标准用词说明


1为便于在执行本标准条文时区别对待,对要求严格程度不 同的用词说明如下:

1)表示很严格,非这样做不可的:

正面词采用"必须”,反面词采用"严禁”;

2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:

正面词采用“应",反面词采用"不应”或"不得”;

3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:

正面词采用"宜”,反面词采用"不宜”;

4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。

2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:"应符合…… 的规定”或“应按……执行”。


• 33 .


引用标准名录


《工业用氢氧化钠》GB/T 209

《工业碳酸钠及其试验方法 第1部分:工业碳酸钠》GB/T

210.1

《工业用合成盐酸》GB/T 320

《工业硝酸 稀硝酸》GB/T 337. 2

《工业硫酸》GB/T 534

《化学试剂氨水》GB/T 631

《锌锭》GB/T 1599

《工业氯化铁》GB/T 1621

《冶金焦炭》GB/T 1996

《三氧化二锦》GB/T 4062

《高纯锦》GB/T 10117

《工业硫化钠》GB/T 10500

《液化石油气》GB 11174

《氯气安全规程》GB 11984

《常用化学危险品贮存通则》GB 15603

《天然气》GB 17820

《危险废物贮存污染控制标准》GB 18597

《危险废物填埋污染控制标准》GB 18598

《车用柴油》GB 19147

《焦化重油》GB/T 28298

《工业硫代硫酸钠》HG/T 2328

《冶金石灰》YB/T 042

《硅石》YB/T 5268

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《冶金用石灰石》YB/T 5279

《锦精矿》YS/T 385

《铅睇精矿》YS/T 882

《三氧化二锦(冶炼副产品)》YS/T 1117


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中华人民共和国国家标准


睇冶炼厂工艺设计标准

GB 51445 -2021

条文说明


编制说明


《锌冶炼厂工艺设计标准》GB 51445-2021,经住房和城乡建设 部2021628日以第122号公告批准发布。

本标准制定过程中,编制组进行了广泛的调查研究,总结了我 国有色金属行业睇冶炼厂的生产实践经验,吸收了近十几年来锦 冶炼工艺技术及装备方面的先进成果,对一些重要事项进行了专 题研究和反复讨论,广泛征求了行业内专家和生产企业的意见,经 专家委员会审定后确定各项技术要求。

为便于广大设计、生产、科研、学校等单位人员在使用本标准 时能正确理解和执行条文规定,《锦冶炼厂工艺设计标准》编制组 按章、节、条顺序编制本标准的条文说明,对条文规定的目的、依据 以及执行中需要注意的有关事项进行了说明,还着重对强制性条 文的强制性理由做了解释。但是,本条文说明不具备与标准正文 同等的法律效力,仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。


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目 次


1 总 则 .........................................................43 )

2  术 语 .........................................................44 )

3原料、辅助材料和燃料 ..........................................45)

3. 1  原料............................................................45 )

3.2辅助材料......................................................45)

3.3  燃料............................................................45 )

4 物料贮存及准备 ................................................46)

4.1 物料贮存 ......................................................46 )

4.2 物料准备 ......................................................46 )

5 火法粗炼.........................................................48)

5.1 一般规定 ......................................................48 )

5.2平炉挥发焙烧...................................................48)

5.3鼓风炉挥发熔炼................................................49)

5.4鼓风炉富氧挥发熔炼 ..........................................49)

5.5沸腾焙烧 .......................................................49)

5.6烧结焙烧......................................................50)

5.7鼓风炉还原熔炼................................................50)

5.8 侧吹熔池熔炼...................................................51 )

5.9铅睇合金吹炼...................................................52)

5.10 底吹还原熔炼 ................................................53 )

5.11反射炉还原熔炼 .............................................55)

6 火法精炼.........................................................56)

6.1 一般规定......................................................56 )

6.2反射炉精炼 ...................................................56)

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7 湿法工艺 .........................................................58 )

7.1 一般规定 ......................................................58 )

7.2酸性湿法工艺...................................................58 )

7.3碱性湿法工艺...................................................61)

7.4 矿浆电解工艺...................................................61 )

8 火法生产锦白 ...................................................64)

8.1 一般规定......................................................64 )

8.2 合金生产锦白...................................................64)

8.3锌锭生产锌白...................................................65 )

9 综合回收.........................................................(67 )

9.1 一般规定 ......................................................67 )

9.2 金回收.........................................................(67 )

9.3 碑碱渣处置 ...................................................(67 )

9.4铅渣回收......................................................67 )

10 冶金计算.........................................................(69 )


• 42 •


1总 则


1. 0.3本条是对锦冶炼厂厂址选择的规定,睇冶炼厂厂址应按照 国家有关法律法规的规定进行选择。《中华人民共和国土地管理 法》第四条规定,使用土地的单位和个人必须严格按照土地利用总 体规划确定的用途使用土地。《中华人民共和国城乡规划法》第九 条规定,任何单位和个人都应当遵守经依法批准并公布的城乡规 划,服从规划管理,并有权就涉及其利害关系的建设活动是否符合 规划的要求向城乡规划主管部门查询。

1.0.4本条对锦冶炼厂工艺设计流程、设备选型、装备水平、自动 控制等方面提出原则要求。睇冶炼原料为锌精矿及铅、铜、锡冶炼 过程产出的禅渣、锦烟灰等,其中睇精矿又包括禅硫化精矿、锦氧 化矿、锦硫氧混合精矿及铅锌精矿、锌金精矿等;锦冶炼工艺的选 择应根据原料来源、元素成分、形态及其产品要求,结合规模及各 种工艺的技术特点,在满足环境保护要求的前提下,选择清洁生产 水平高、经济适用的冶炼工艺,在工艺过程上应提高装备的机械 化、自动化和信息化水平。

1.0.5锦主要与铅、铜、锡等金属矿物共生,锦原料多含铅、锡、 铜、金、银等,生产中会产生这些金属的富集物,这部分物料需要得 到回收利用。

1.0.6锌冶炼的工艺以火法为主,合理利用能源和节能降耗是火 法冶炼工艺的共同要求,有必要在锦冶炼工艺设计中采取措施回 收过程的烟气余热,实现节能降耗,从而降低生产成本。


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2术 语


2.0.4含金大于10000g∕t的贵锦一般称为富贵锦。

2.0.9烟气系统表面冷却器高温段收集的为结氧,随着温度降 低,依次为粉结氧、粉氧,布袋收尘器收集的为布袋氧。


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3原料、辅助材料和燃料

3.1原 料

3.1.13.1. 2锦冶炼厂所用睇精矿的质量应符合并执行现行行 业标准《睇精矿》YS/T 385、《铅锦精矿》YS/T 882等的相关规定。

3.2辅助材料

3.2.1熔剂是物料富集和粗炼工艺的主要辅助材料,不同的工艺 和冶金炉要求不同粒级的熔剂。熔剂的化学成分与炉渣性质密切 相关,直接影响冶金炉炉况、产品质量、金属回收率等,因此,要依 据各冶炼锦的生产实践及研究机构的研究确定合理的渣型。熔剂 一般选用标准中的高品级,减少渣量,也利于提高金属回收率和节 能降耗。

3.2.3本条所列是睇火法和湿法冶炼工艺中所需要的主要化学 品药剂,均为工业品,一般要尽量选用标准中的高品级,以利于产 出高品质产品和提高金属回收率。

3.3燃 料

3. 3.13. 3. 9锦冶炼使用的燃料有焦炭、土焦、无烟粉煤、有烟 块煤、无烟块煤、天然气、柴油、重油、发生炉煤气、液化石油气等。 焦炭、土焦、无烟粉煤主要用作还原剂;有烟块煤、无烟块煤主要用 作燃料。燃料的选择根据冶炼厂建设条件和冶炼工艺要求确定。


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4物料贮存及准备


4.1物料贮存

4.1.1含锌原料除含有金属锌外,还含有硫、碑、铜、铅等元素,露 天贮存易造成金属散失,同时对环境造成污染,不利于资源的综合 利用及环境保护。

4.1.3干焦炭有利于降低熔炼时能源消耗,采用有屋盖的仓库贮 存可以防止焦炭、烟煤淋湿。

4.1.4粉状物料装卸时会产生粉尘,影响操作人员的劳动卫生环 境及身体健康,需设置通风及收尘装置,防止粉尘逸散。

4. 1. 6物料的合理贮存时间,需综合考虑工厂工作及检修制度衔 接、物料运输条件及物料贮存成本等因素,一般为15d30d,贮存 量过小难以维持连续生产,贮存量过大则造成资金积压、加大生产 成本。

4. 1. 7锦冶炼需要用到碳酸钠、氢氧化钠、硝酸、盐酸、硫酸、硫化 钠、硫代硫酸钠、氯化铁、氨水等化学品,其中氢氧化钠、硝酸、盐 酸、硫酸、硫化钠、氯化铁、氨水属于危险化学品,应按现行国家相 关标准进行贮存。

4.2物料准备

4.2.1焙烧过程需合理控制精矿粒度,以获得良好的烧结效果。 破碎设备一般为顎式破碎机、对混破碎机等。

4.2.2湿法浸出过程的反应速度、浸出率与物料粒度密切相关, 粒度越细,比表面积越大,反应速度越快,浸出率越高,因此应尽量 降低物料粒度。破碎一般采用顎式破碎机,磨矿一般采用湿式溢 流球磨机。


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4.2.3x4.2.4大型物料抓取设备的使用有助于提高生产效率,减 轻劳动强度;配料是冶炼工艺物料准备的重要环节,稳定的配料有 助于保持炉料成分均衡和维持适宜的熔炼制度,均衡性直接影响 冶炼过程各项技术经济指标以及产品质量。配料方式一般有仓式 配料和堆式配料两种。相比堆式配料,仓式配料易于实现配料过 程的机械化和自动化控制,配料精度更高。

4.2.54.2.6配料仓一般采用钢仓,钢仓仓斗角度要大于仓内物 料的动安息角,根据生产经验确定,贮存量一般在8h以上。仓斗 的适当位置要安装仓壁振动器或空气炮,以消除仓内物料的架拱 搭桥现象。空气炮要采用干燥的压缩空气。根据物料理化性能选 取配料仓下的给料设备:粉状锌精矿一般采用胶带给料机、圆盘给 料机、计量胶带给料机;块状渣料、熔剂一般采用振动给料机或胶 带给料机;烟尘一般采用螺旋给料机、星形给料机。计量设备推荐 为电子皮带秤。

4.2.7仓式配料系统一般采用PLC(电力线通信)进行在线控 制,有助于实现准确配料、维持混合料的成分稳定和炉子稳定 操作。

4.2.8设置通风除尘装置可以减少粉尘逸散,既有利于创造良好 的职业卫生条件,也有利于提高资源的利用率。

4.2.9经过混合、制粒后的炉料具有更高的孔隙率,有利于炉内 热传导,提高熔炼效率,同时能有效降低烟尘率,提高有价金属回 收率。


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5火法粗炼

5.1 一般规定

5.1.4冶金炉生产过程中都会产出高温含尘烟气,其中熔池熔炼 炉产出的烟气温度均在IlOO以上,要设置余热锅炉回收余热, 生产蒸汽;鼓风炉熔炼产出的烟气温度较低,为200℃〜400,一 般不设置余热利用装置;处理硫化矿的氧化熔炼炉产出的烟气含 二氧化硫(SoZ)浓度高,一般送制酸系统生产硫酸(侧吹炉处理硫 化矿烟气可以采用两转两吸流程制取硫酸);处理氧化渣和锦二次 物料的还原熔炼炉产出的烟气含少量的SOz,需要经过净化处理。 所有熔炼炉产出的烟气尾气都应做到达标排放,符合现行国家标 准《锡、锦、汞工业污染物排放标准》GB 30770的有关规定。

5.1.6生产中一般含铜不大于0. 5%、锌不大于0. 01%的铅锌精 矿,宜采用沸腾焙烧-烧结焙烧工艺,否则宜采用烧结焙烧工艺。

5.1.7本条对熔池熔炼炉冷却水水质提出要求,是为了防止水冷 水套元件内结垢,引起堵塞管道。

5.2平炉挥发焙烧

5.2.1平炉挥发焙烧工艺对原料的适应性强,既能处理硫化矿, 也能处理氧化矿,还能处理硫氧混合矿以及低熔点的睇矿,适合处 理中低品位锌矿。平炉炼锌适用于中小型睇冶炼企业。

5.2.4 根据国内工厂生产经验,平炉床能力为0. 9t∕(m2 ∙ d) 1. It/(m2 ∙ d) 0

5.2.5平炉挥发焙烧可根据锌矿品位不同采用一次性进料、一 次性出渣,多次进料、一次性出渣,多次进料、多次出渣的焙烧 工艺。


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5.2.7能耗与熔炼周期成正比,周期越长,能耗越高。因此生产 中要尽量缩短进、出料操作时间,降低能耗。

5.3鼓风炉挥发熔炼

5.3.2为确保入炉物料透气性,保障产出睇氧质量,鼓风炉对炉 料块率、强度都有要求,入炉粉料需要经过制团或制粒。

5.3.4本条关于鼓风炉炉床能力的规定是针对含锌物料而言。

5.3.7本条关于焦率的规定是针对含锌物料而言。

5.3.8鼓风炉需要采用微负压操作,防止炉顶烟气因正压导致外 泄,但出口处的负压不要过大,否则会造成大量漏风。

鼓风炉鼓风风压主要取决于料柱的阻力,国内某企业鼓风炉 加料前料柱高度30Omm~500mm,围炉风管处的鼓风风压控制要 求为 4kPa~6kPao

熔炼渣渣型成分比值为质量百分比。锌精矿的脉石成分主要 是二氧化硅,因此一般选择高硅渣,用铁矿石和石灰石作熔剂。根 据原料成分,在实际生产中,我国某企业对渣型的要求为二氧化硅 40%50%、氧化亚铁18%25%、氧化钙15%22%

5.4鼓风炉富氧挥发熔炼

5.4.8鼓风风压宜为4kPa9kPa是指围炉风管处的压力范围。

5.5沸腾焙烧

5.5.4本条关于沸腾焙烧炉炉床能力的规定是针对处理铅锦精 矿而言。在实际生产中,我国某企业流态化焙烧炉处理铅锦精矿 的炉床能力为8t/(m2 ∙ d)

5.5.5沸腾炉的加料需连续、均匀、可控,故要在炉前设置贮料 仓,并保证一定贮存量,避免断料。

5.5.10.5. 5.11沸腾焙烧的目的,一是尽量脱除精矿中的硫,二 是初步实现铅锌分离,得到尽可能多较纯的布袋锦氧。


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5.6烧结焙烧

5.6.2烧结焙烧炉入炉物料主要有精矿、返粉、焙砂和鼓风炉烟 尘等,其化学组成要保持相对稳定,在没有焙砂作为原料时,需要 二次烧结才能保证产出的烧结块的含硫低于2. 5%

烧结焙烧入炉混合料要经过配料、混合及制粒,确保物料的成 分均匀,且有合理的粒度,一般控制含硫6%8%、铅和锦35% 40%、二氧化硅12%14%、氧化亚铁16%18%、氧化钙8% 12%、水分8%10%。配料过程中要特别控制好炉料的含硫量, 如含硫过高,在烧结时造成料层温度过高,引起过早烧结,破坏脱 硫效果;含硫过低,则不能满足烧结过程的热要求。水分在点火后 迅速挥发形成大量透气的毛细孔,有助于烧结的顺利进行,同时也 可减少烧结前配料、混料过程中的扬尘。

5.6.7为确保烧结效果,为鼓风炉提供合格的烧结块,需要合理 控制焙烧温度、鼓风风压、烧结料层厚度。

5.7鼓风炉还原熔炼

5.7.2为保证炉料良好的透气性,需要对入炉物料粒度等进行 限制。

5.7.3本条关于炉床面积的规定是依照《锦行业准入条件》(国家 发展和改革委员会公告2006年第94号)。

5.7.4本条规定炉床能力的目的是基于经济上的考量,故规定了 其应当达到的基本指标。

5.7.5鼓风炉还原得到的粗合金还要进入下一工序进行铅睇分 离,过多的杂质会增加下一工序的处理难度。

5.7.6炉渣中除含铅锌外,还有约10%的锌和少量的金属元素, 均需回收,一般送至锌冶炼厂处理。

5.7.7鼓风炉烟尘通常都需要回收处理,烟尘率太高则会造成生 产成本过高、回收率降低。


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5.7.8烟尘成分受烧结块成分、粒度、鼓风炉的料柱高度等因素 影响,一般含铅、锌、锡、硫等,国内某企业烟尘成分为铅25% 30%、锦35%40%、锌5%7%、硫2%3%烟尘最好返回烧 结炉或反射炉处理。

5.7.9本条规定是基于安全考虑。

5.7. 10本条为强制性条文,必须严格执行。鼓风炉的水冷水套 元件在生产中必须连续供水,不允许断水。生产中一旦冷却系统 供水中断,会使水冷元件内部的循环水汽化,压力上升,有发生爆 炸的危险。由于炉温远高于水冷水套元件的熔点温度,水冷水套 元件将被烧损,造成重大设备损坏。如果冷却系统供水压力不稳 定,冷却水会分配不均匀,导致部分水冷元件内部缺水,造成同样 严重后果。

5.8侧吹熔池熔炼

5.8.3氧化熔炼的入炉物料需要经过配料、混合及制粒,确保入 炉物料的成分稳定均匀,并具有合适粒度,以便更好地促进熔炼化 学反应的进行。入炉物料水分含量控制在10%左右,水分过高, 会导致烟气中水分高,露点温度下降,烟气余热利用及收尘系统设 施容易结露腐蚀;水分太低,则制粒效果差,会导致烟尘率增高。

5.8.55.8.6熔炼炉炉床能力与鼓风富氧浓度有关。富氧浓度 范围根据国内铅睇冶炼厂生产实际数据确定。在实际生产中,富 氧浓度要结合处理炉料量、炉料成分、熔炼炉开启喷嘴数量及风速 确定,喷嘴风速一般控制为200m∕s~250m∕so渣型成分比值为 质量百分比。由于铅睇精矿含硅较高,熔炼配入的熔剂一般为石 灰石和铁矿,粒度不能大于炉料粒度,配入量根据熔炼渣型经过计 算确定。某铅睇冶炼企业炉渣成分为二氧化硅32%42%、氧化 亚铁28%35%、氧化钙10%15%

5.8.12本条为强制性条文,必须严格执行。本条规定为安全措 施,目的是在停电或气源发生故障时,保证熔炼炉的供气压力,防


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止炉内高温熔体倒灌进入喷嘴,并从喷嘴泄漏,发生事故,以便为 现场人员封堵风口操作留出一定处理时间。一般情况下,安保气 源的供给时间要求在5min左右,供气压力不能低于熔炼炉正常 运行时的压力。

5.8.13本条为强制性条文,必须严格执行。富氧侧吹熔炼炉的 炉身、炉顶均由水冷水套元件构成,水冷水套元件采用循环冷却水 冷却。这些水冷水套元件在生产中必须连续供水,不允许断水。 生产中一旦冷却系统供水中断,会使水冷元件内部的循环水汽化, 压力上升,有发生爆炸的危险。由于炉温远高于水冷水套元件的 熔点温度,水冷水套元件将被烧损,造成重大设备损坏。如果冷却 系统供水压力不稳定,冷却水会分配不均匀,导致部分水冷元件内 部缺水,造成同样严重后果。

5.9铅锦合金吹炼

5.9.3本条规定依照《禅行业准入条件》(国家发展和改革委员会 公告2006年第94号)要求:“反射炉炉膛不小于10平方米/座。” 5.9.4本条关于吹炼炉炉床能力的规定是针对粗合金而言。

5.9.6在实际生产中,国内某锌冶炼企业IOmZ的吹炼炉风量大 于3685rh3/h,风压大于4776Pao吹炼周期包括升温、投料、吹炼、 放炉、封炉嘴的整个生产过程。在实际生产中,10∏?吹炼炉吹炼 周期一般控制在6d以下,随着炉床面积的增大,生产周期可以适 当延长。

5.9.9本条是基于安全考虑,规定了放炉口、扒渣口应设置操作 场地和紧急疏散通道。

5.9.10本条为强制性条文,必须严格执行。吹炼炉的水冷水套 元件在生产中必须连续供水,不允许断水。生产中一旦冷却系统 供水中断,会使水冷元件内部的循环水汽化,压力上升,有发生爆 炸的危险。由于炉温远高于水冷水套元件的熔点温度,水冷水套 元件将被烧损,造成重大设备损坏。如果冷却系统供水压力不稳


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定,冷却水会分配不均匀,导致部分水冷元件内部缺水,造成同样 严重后果。

5.10底吹还原熔炼

5.10.1本工艺属于富氧熔池熔炼工艺范畴,适用于处理锌渣及 睇烟灰,生产含睇多金属合金。我国某铅冶炼企业锦烟灰成分为 睇35%70%、金小于8g/t、银小于5kg/t、铅8%23%、彼0-1.9%、伸14%35%锦渣成分为睇18%58%、金小于10g/t、 银小于6kg∕t、铅14%34%、秘0. 1%6%、碑4%10%

5.10.2入炉物料需经过配料、混合和制粒处理。一般配料前将 大块睇渣先期进行破碎处理,控制粒度不大于IOOmm,其中无不专 块等杂物。对锦渣及睇烟灰等含锌物料、返回烟尘、熔剂和无烟煤 先进行配料,计量设备一般为电子皮带秤、计量螺旋秤等。经过配 料的物料再进行混合及制粒。入炉物料水分含量控制在10%左 右80%以上的物料粒度为3mm20mm。水分含量过高,烟气中 水分就高,烟气露点温度下降,烟气余热利用及收尘系统设施容易 结露腐蚀;水分含量过低,炉料的制粒效果差,导致烟尘率增高。 制粒后的入炉物料也可以在炉前与就地返回的烟尘经电子皮带秤 准确计量及混匀后加入底吹还原炉熔炼。

炉料中焦炭或无烟煤的主要作用是作为还原剂,同时也起到 补充热量的作用;选用的造渣熔剂一般为石灰石和铁矿石。根据 生产实践,配焦量一般为炉料量的3%5%,具体配焦量应根据 熔炼炉热平衡计算确定,焦炭含碳应大于60%,粒度不大于炉料 粒度。生石灰含氧化钙不应小于40%,铁矿石含铁不应小于 50%,生石灰和铁矿石的粒度不大于炉料粒度。

5.10.3炉床能力中的料量指入炉物料的实物干量,包括睇原料、 熔剂、返尘,不包含煤。某企业采用底吹熔炼炉处理含睇物料,处 理炉料IOOt/d,平均为4t∕ho采用的熔炼炉规格是^3000mm× 800Omm,配套有3支氧枪。


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5.10.5本条根据国内企业生产实践经验确定了底吹还原熔炼的 操作制度,确保锦与炉渣的有效分离。

5.10.6熔炼炉渣的熔点一般在900℃〜IOOO,为了确保炉内 熔体有较好的流动性和较合理的黏度,使产物铅锌合金与炉渣有 效分离,炉渣需要过热,熔炼温度要高于炉渣熔点100℃〜150

熔炼炉喷枪布置在炉子底部,氧气和天然气通过喷枪喷入炉 内,天然气的主要作用为燃料和还原剂。氧气和天然气体积比控 制在1.51.9,主要是为了保持炉内熔池的还原性气氛,避免熔 池底部金属熔体氧化。

熔炼炉渣渣型铁硅钙比值为质量百分比值。

5.10.7回收率是考核熔炼效果的主要经济技术指标,本条规定 回收率宜大于95%是根据国内企业生产实践情况确定的。

5.10.8还原熔炼产出的铅锦合金中含有一定量的易还原杂质金 属,一般含睇大于50%、含铅小于20%、含神小于0. 02%,其余杂 质为铜、秘、金、银。

5.10.9烟尘率与熔炼温度、气氛控制、易挥发物含量有密切相 关,根据国内相关企业生产实践,以干基炉料量计,烟尘率宜小 于 20%

5.10.10国内某企业睇熔炼还原炉渣成分见表1


1锦熔炼还原炉渣成分


成分

Pb

Sb

As

FeO

SiO2

CaO

含量(%)

0. 102. 58

0.5 2. 5

0. 1-1.3

825

615

3. 5~8. 0


5.10.11本条为强制性条文,必须严格执行。在实际生产中,底 吹熔炼炉通过控制转动装置实现烘炉、熔炼、放铅锦合金、放渣、换 枪等作业工位的切换,因此,炉子的转动装置必须设置应急备用电 源,保证主驱动电机在失电时,应急备用电源能自动投运使炉体能 迅速由工作位转至检修位。否则,可能会导致炉体倾转,进而导致 高温熔体泄漏,使设施和人身遭受重大安全风险。

5.10.12本条为强制性条文,必须严格执行。底吹熔炼炉的进料


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口、喷枪部位均设置有水冷水套元件,水冷水套元件采用循环冷却 水冷却。这些水冷水套元件在生产中必须连续供水,不允许断水。 生产中一旦冷却系统供水中断,会使水冷元件内部的循环水汽化, 压力上升,有发生爆炸的危险。由于炉温远高于水冷水套元件的 熔点温度,水冷水套元件将被烧损,造成重大设备损坏。如果冷却 系统供水压力不稳定,冷却水会分配不均匀,导致部分水冷元件内 部缺水,造成同样严重后果。

5.11反射炉还原熔炼

5.11.2由于各种睇氧含金属杂质的量不同,如结氧、粉结氧、粉 氧、次锌氧含铅、伸等挥发性杂质较少,而布袋氧含这些杂质则较 多,故需按精锌等级要求进行搭配熔炼。

还原煤的质量主要影响还原反应速度和泡渣的产出量,高质 量的还原煤反应速度快,冶炼时间短,泡渣产出量少,经济效益好。 还原煤的质量指标见表2


2还原煤质■指标


固定碳(%)

灰分(%)

水分(%)

粒度mm)

>80

<10

<5

<5


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6火法精炼

6.1 一般规定

6.1.26. 1.3粗睇中的杂质铅在精炼时很难除去,碎等杂质虽能 被除去,但消耗纯碱多,吹炼时间长,产出碑碱渣多,造成锦的直收 率降低。根据生产实践经验,粗睇含睇大于95%,才能生产出符 合国家标准的产品。

6.2反射炉精炼

6.2.1现行国家标准《锌锭》GB/T 1599对锌锭中铁、铜、硫、碑、 铅等各杂质及杂质总量均有明确要求,粗睇只有经过除铁、除铜、 除硫、除碑、除铅后,才能生产出符合要求的产品。

6.2.2当睇中含铁超过规定时,通常加入高品位的硫化睇精矿进 行除铁,硫化睇的加入量,按每千克铁消耗LOkg1. 4kg硫计 算。除铁后,应进行脱硫,纯碱是最好的脱硫剂,能将睇液中的硫 除至0.002%以下,一般用含碑较低的碱渣代替纯碱进行脱硫,也 可以在加纯碱除碑过程中同时除去硫。

6.2.3碱性精炼主要加入纯碱,吹入压缩空气除去碑,同时除去 其他杂质,如铜、铁、硫等,以使得产品达到精睇标准。

纯碱的加入总量需根据锌液中含碑总量计算,理论上每千克 碑消耗2. 12kg纯碱,但实际用量均超过该数值。

6.2.4现行国家标准《锌锭》GB/T 1599对锌锭中铅的含量有严 格规定,而睇中的金属杂质铅在精炼时很难除去,一般采用磷酸盐 除铅。

6.2.5 炉床面积12π?以上时,每一炉次产出精锌25t40t,一般 采用机械连续浇铸。机械铸锭时,锦液流入锌模的控制温度为


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700℃〜800.C,温度过高,会增加睇的氧化挥发,并使锌锭产生表 面缺陷;温度过低,则不利于分离炉渣等夹杂物,还会使睇锭表面 呈现黄釉和黑斑状缺陷。

6.2.66.2.7反射炉精炼的直收率一般为70%78%,因为精 炼过程中产出大量的次睇氧和碑碱渣等回炉品,其中所含睇金属 占人炉总含睇量的22%30%,经分别处理后,总回收率可达 98%以上。

6.2.9碑碱渣渣率取决于睇液含碑量和碑碱渣含伸高低,一般工 况下,为精睇产量的5.0%7. 5%,碑碱渣含睇宜为3%30%。 实际上碑碱渣成分变化很大,精炼高碑睇时,第一次产出的碑碱渣 含碑高达7%9%,而最后一次精炼产出的碑碱渣含碑低至1% 以下,游离氧化钠可达30%以上。为降低纯碱的消耗,常将最后 产出的低碑碱渣返回精炼炉使用。


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7湿法工艺

7.1 一般规定

7.1.1我国的湿法炼锦工艺研究始于20世纪60年代,湿法炼锦 工艺既能处理单一的含锌原料,又能处理复杂多金属矿,如锦金 矿、锦铅矿、硫化-氧化混合矿以及冶炼厂的含锌烟尘。睇的湿法 冶金工艺主要包括锦的浸出和浸出液的处理两个过程,浸出方法 有酸性浸出和碱性浸出两种。矿浆电解工艺是一种湿法冶金新技 术,它集湿法冶金通常包含的浸出、溶液净化、电积三个工序合为 一体,利用电积过程的阳极氧化反应浸出矿石中的金属,使电积过 程阳极反应的大量能耗转变为金属的有效浸出。

7.1.2浸出槽内设置搅拌是强化扩散、加快浸出过程的需要,一 般采用机械搅拌方式。浸出温度是浸出过程的重要参数之一,不 仅影响锦的浸出率,也影响浸出时间。一般浸出温度要控制在 90以上,需要采用大量的蒸汽加热。为了不稀释溶剂浓度,一般 采用间接加热方式。

7.2酸性湿法工艺

7.2.1酸性湿法浸出是在酸性环境下,利用浸出剂浸出硫化锦精 矿,再从浸出液制取锌白。目前工业上常用的是氯化浸出法,浸出 剂采用盐酸和氯气,在盐酸环境下,用氯气作为浸出剂浸取硫化锌 精矿,在浸出过程中,锌精矿中的硫大部分被氧化为单质硫进入浸 出渣,一部分碑、铅、铁、铜等杂质及大部分金、银等贵金属也进入 浸出渣中,睇形成可溶性氯化物进入溶液,从而实现锌与杂质的初 步分离。氯气浸出液制取锦白的处理流程为浸出—除杂一水解一 中和。


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7.2.2影响浸出率的主要因素包括浸出剂的用量和浓度、浸出温 度、浸出时间、搅拌强度、矿浆液固比、盐酸用量等。

(1)氯气用量。氯气的实际用量一般大于理论用量,通常在反 应体系颜色发生变化后,再继续通入少量氯气则确认为反应完成。

(2)浸出温度。反应终点温度一般为90℃〜100,浸出率达 到99%以上。

7.2.3除杂过程采用还原工艺,一次还原剂采用硫化锌精矿,其 反应原理为:

3SbCI5 +Sb2 S3 = 5SbCl3 +3S

6FeCl3 + Sb2 S3 = 2SbCl3 +3S+6FeCl2

一次还原反应为周期性作业,可分为还原、沉淀及压滤固液分 离三个阶段。

二次还原反应的作用是将冷却液中的五价锌离子和三价铁离 子还原成低价态,从而保证产品的质量。还原剂采用金属锌粉,反 应原理为:

3SbCl5+2Sb = 5SbCl3

3 FeCl3 +Sb=SbCl3+3FeCl2

二次还原反应为周期性作业,可分为还原、沉淀、压滤固液分 离、硫酸铜反应四个阶段。

二次还原反应采用下列技术操作条件:

(1)还原剂采用金属睇粉,需控制含锦不小于99. 8%

(2)除杂剂采用工业级硫酸铜。

7.2.4水解反应的作用是将液相中以氯化锌形式存在的锌转变 为固体Sb,OsClz形式,通过水解反应可以去除绝大部分二次还原 中的铅、铁等杂质,完成锦与这些杂质的分离。

4SbCl3+SH2O=Sb4O5Cl2+ IOHCl

随着水的加入,上述反应持续进行,亚铁离子、铅离子等杂质 留在液相中,实现锌与杂质的分离。睇以氯氧锌形式从液相中析 出,其中含铁、铅分别在0.01%0.10%以下。


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影响氯氧锌产品质量的因素主要有:

(1)水解母液酸度。水解母液酸度保持在O. 8mol∕L ~1, 2mol∕L 较为适当。

(2)反应温度。反应温度高,反应速度快,得到的氯氧锦颗粒 粗,使得产品粒度粗;而反应温度低,得到的氯氧睇颗粒细,沉淀速 度慢,操作不便。

7.2.5中和反应的目的是将中间产物Sb“OsClZ转化为立方晶型 的Sb2O3 ,并进一步除去氯氧锦中的铁、铅等杂质。

(1)影响中和反应过程的因素主要有反应液固比、转型温度、 转型时间、中和酸碱度。

(2)中和反应除杂质一般采用氨水为中和剂。

(3)反应过程投入的氯氧睇与纯水比为1 1.51 2

(4)某企业高纯三氧化二锌质量标准见表3


3高纯三氧化二锌质餐标准


品级

特优级

0

1

化学 成分 (%)

Sb203

99.95

99. 95

99. 90

As? θɜ

0. OOlO

0.0030

0. 0050

PbO

0. OOlO

0.0020

0.0030

Fe2O3

0. 0010

0.0020

0.0030

CuO

0.0005

0.0010

0. 0010

Cl

0.0020

0.0030

0.0040

Se

0.0010

0.0015

0.0020

Cd

0. 0005

0.0005

0.0010

物理 性能

白度(%)

≥93

≥91.5

≥90

平均粒度(Km)

≤3

≤3. 5

≤4


7.2.6氯气属于有毒有害物质,氯气泄漏会造成工作人员中毒, 引起安全事故,因此,在氯气贮存及使用场所需配置泄漏报警装置 及应急处理设施。


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7.3碱性湿法工艺

7.3.1碱性湿法工艺是在碱性环境下,浸出剂选择性浸出硫化锌 精矿,浸出矿浆经过压滤,实现液固分离后,将滤液导入电解槽内, 在直流电作用下,溶液中锦离子在阴极板上进行沉积,以达到制取 金属睇的目的。工艺上用的浸出剂主要为硫化钠,在碱性条件下, 硫化钠选择性浸出锌精矿中的硫化睇,而精矿中的碑、铅、铁、铜、 秘、金、银等金属大部分留在渣中,从而实现睇与其他金属的分离。 7.3.2浸出过程中影响浸出率的主要因素有溶液中浸出剂的浓 度、浸出温度、浸出时间、搅拌强度、矿浆液固比、精矿粒度等。控 制好浸出条件,可以使睇精矿中锌的浸出率达到95%以上。

7.3.3本条是对电积过程中的阴极电流密度,阳极电流密度,槽 电压,电积前、后液锌离子浓度的规定,为了保证电积效率、电流效 率及阴极锌的品质,控制好溶液中钠离子的浓度,锌的电积率可达 95%以上,阴极含锌可达95%以上,电积电耗可控制在4000kW ∙ h/t 以下。

7.3.4浸出液经过电积后,溶液中将会有硫化钠产生,因此需要 对溶液进行净化处理,才能实现电解后液的循环利用。电解后液 净化处理需采取冷冻结晶或蒸发结晶方式,结晶产物皆为硫化钠。 结晶硫化钠可以加工为工业级硫化钠产品;蒸发蒸汽或冷冻液经 回收可以作为浸出母液,用来浸出锌精矿。

7.4矿浆电解工艺

7.4. 1矿浆电解工艺生产金属锦是在盐酸-氯化铁体系中,主要 利用阳极反应浸出硫化锌矿中的锌,利用阴极反应生产金属锌的 工艺。在浸出过程中,锦精矿中的大部分硫被氧化为元素硫进入 浸出渣,大部分碑、铅、铜等杂质及金、银等贵金属均留在渣中,睇 形成可溶性氯化物进入溶液,从而实现睇与杂质以及其他贵金属 的初步分离。采用盐酸-氯化铁体系,氯化铁的作用相当于催化剂


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和反应媒介,锦的浸出和电积同时在电解槽内完成。

矿浆电解工艺处理硫化锌矿的主要流程为:浸出一浆化一电 解一压滤,根据铁的累积情况进行开路除铁。

7.4.3浸出工序主要为了生成合格的阴极补液,并浸出反应原料 中的小部分睇。浸出过程的主要影响因素为浸出液固比、溶液酸 度、浸出温度、浸出时间、搅拌强度等。

2本款规定了浸出液固比。浸出液固比是指电解后阳极液的 体积与原矿的重量之比,液固比和阴极补液的用量密切相关,也和 原料锦的百分含量相关。单次浸出液固比一般为10 115 I0

3本款规定了浸出酸度。在浸出反应中,盐酸的主要作用是 防止氯化睇水解、增大锦的溶解度,并起到一定的浸出作用。氯化 锌在酸度较低的情况下立即发生水解,因此浸出时应保持较高的 酸度,但盐酸浓度太大,对后续处理工序和整体设备影响较大,所 以生产中浸出酸度一般控制在2. 0mol∕L~3. 0mol∕Lo

4本款规定了浸出温度。温度对浸出反应影响最大,温度升 高,浸出率明显提高,反应速度显著加快,但温度过高,盐酸易挥 发,且增加防腐及操作难度。本工艺中,温度一般为50°C-60∙C, 浸出率约为20⅝o

7.4.4浆化工序主要进行调浆作业,以保证进料的稳定。

1根据相关企业生产实践,调浆液固比为4 16 : 1时矿 浆流动性好;

2矿浆进料时宜进行机械搅拌,保证进料稳定均匀。

7.4.5电解工序是矿浆在电解槽中进行锌的浸出(阳极),阴极补 液补入阴极隔膜袋内进行金属锦的生产(阴极)的过程。

电解工序主要根据日产锌量计算处理量和矿浆流量,根据阴 极补液锌离子浓度下降值计算阴极补液流量,再根据阴极补液量 计算预浸所需的溶液量。

1电流密度过低、过高都会影响电流效率,槽电压过高会降 低电流效率,同时使杂质析出,导致阴极锌品位降低;


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2矿浆流量值可通过计算得出;

3单槽阴极补液流量值可通过计算得出;

4通过调节电流和控制原料进料,确保睇的浸出率和回 收率。

7.4.6在矿浆电解工艺中,随着锌的浸出,矿物中的铁也会部分 浸出,从而在溶液中累积,当溶液中铁离子浓度大于10g/L时需 进行除铁处理。

2溶液中酸度过高,会消耗大量的金属铁,当溶液酸碱度大 于1时,锦开始水解,故将溶液预处理至酸碱度为01时再进行 置换,则效果佳且铁粉用量少,铁粉用量根据溶液中的锦、三价铁 离子和酸的量来计算;

3置换过程放热,控制置换温度为40左右时,可以保障电 解时最佳温度为50℃〜60℃;

4根据相关企业生产实践,置换时间为4h8h


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8火法生产锦白


8.1 -般规定

8. 1. 18. 1.2根据火法睇白生产原料的不同,选择不同鼓风强度 的生产工艺,并预先将原料中铅、碑等杂质元素的含量控制在一定 范围内,以产出符合国家质量要求的三氧化二睇产品。

8.2合金生产锌白

8.2.1本工艺属于睇白生产工艺,适用于从高杂质的铅锌合金中 直接生产锦白,表4为某企业高杂质铅锌合金直接生产睇白的原 料成分。


4铅锌合金成分


元素

Sb

Pb

Bi

Cu

As

Fe

含量(%)

50 65

10 18

59

0.5 2.0

1.0 3. 5

3. 0~7. 5


铅睇合金直接生产储白工艺原理是:基于碑及其他微量杂质 能优先与氧化钠结合生成碑酸盐造渣,故先净化除去影响睇白质 量的杂质碑与微量元素(达到含碑小于0.02%),铅睇合金除碑合 格后,投入专用的氧化设备鼓风氧化,利用铅锌密度差异大、易分 层、锦易于氧化挥发的性质,控制温度、风量和风压,使铅同鯉、铜 以金属形态富集于高铅睇中,锦优先氧化挥发产出三氧化二锦,即 锦白。

8. 2. 2预精炼除杂时需控制温度,温度过低,消耗的碱量大,成本 高;温度过高,锦挥发损失大,回收率低。

8.2.38.2.4 锦白炉需要均匀加热合金物料,避免合金局部过 热,产生熔体紊流,导致鼓风氧化时杂质铅的氧化挥发,影响产品 白度。因此,睇白炉的加热燃料一般采用易控制、能多点均匀燃


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烧、清洁高效的天然气和煤气。鉴于睇白炉加热均匀性的要求较 高,熔体静置分离要求高,单台炉床面积不宜过大,宜小于4m, 8.2.68.2.7锦白炉氧化吹炼时需将温度、风压、风量控制在一 定范围内。氧化吹炼温度过高,铅睇合金不分层,锦白含铅高,影 响产品质量;温度过低,产能低,成本高。供风系统的风压和风量 也直接影响产品质量和产品成本。

8.2.8铅锌合金直接生产锦白是使铅锌合金中锦氧化挥发,而铅 则富集沉在睇白炉的底部,实现铅锌分离。产品睇白质量在很大 限度上取决于高铅锌含铅和残睇的多少。高铅睇残锦高,睇白质 量高,睇直收率低;反之,睇直收率高,睇白质量差。在实际生产 中,常控制高铅睇含睇在11%以上,表5为国内某企业铅锌合金 直接生产睇白时控制高铅睇成分。


5铅锌合金直接生产锌白时控制高铅锌成分


元素

Sb

Pb

Bi

Cu

As

含量(%)

11 18

65 72

815

25

0. 1 — 1. 0


高铅锌还含有大量的有价金属,一般经进一步吹锦氧粉回收 睇后,送至铅电解工序进行有价金属回收。


8.2.98.2. 10国内某企业铅锌合金直接生产储白技术经济指 标:预精炼工序锌的回收率为94%,氧化工序睇的回收率为99%

8.3锌锭生产睇白

8.3.1我国约95%以上的锦白采用火法工艺生产。火法工艺流 程短,通过熔化、氧化挥发和急剧冷却等步骤可以获得纯净的睇 白,但火法工艺对原料质量要求高,因此常以精锦为原料,本条规 定是根据锌白产品的质量标准制定的。

8.3.58.3.6精锦生产睇白工艺一般采用睇白炉,睇白炉为反射 式隔焰炉,炉床能力及炉床面积是结合睇行业实际生产指标以及 结合《睇行业准入条件》提出的。

8.3.8在生产实践中,锌白炉内锦液及反应区的温度一般控制在


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IOOo左右,并保持稳定,若温度波动太大,将导致锦蒸气挥发量 以及反应速度的变化,从而使反应生成的三氧化锌蒸气浓度发生 变化,导致锦白结晶粒度不均匀,浓度大则粒度粗,反之则细,故温 度波动将直接影响最终产品锌白的质量。

8.3.9鼓风强度直接影响锦白的产品质量。鼓入的空气量包括 一次空气量和二次空气量,均对维持锌液及氧化反应炉内的温度 起重要作用,同时影响睇的挥发和氧化速度。若一次空气量大,将 导致锦挥发量过大,而二次空气量不足,氧化反应速度过低,将导 致金属锦直接进入锦白产品,降低了产品质量。若二次空气量过 大,会使炉内温度降低,可能使氧化反应不彻底,也可能使三氧化 二睇蒸气在进入骤冷器前,在较高的温度下结晶形成斜方晶体,从 而影响产品质量。控制总空气量及一、二次空气量的比例,是保证 睇白产品质量的重要操作。


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9综合回收

9.1 一般规定

9.1.1贵睇中含有大量高附加值的贵金属,铅渣中含有有价金属 铅,碑碱渣中含有大量的锦和碑,进行回收处理既回收了有价金 属,又加强了环保治理,同步实现资源化、无害化或减量化。

9.2金回收

9.2.1富贵锦生产原料为鼓风炉前床产出的贵锦合金。贵睇合 金含睇宜大于85%,含金宜大于600g/t,含铁宜小于15%

9.3碑碱渣处置

9.3.1碑碱渣处置原料为粗锌精炼阶段快速除碑工序产生的神 碱渣,神碱渣成分为含睇10%25%、含碑4%20%

9.3.2碑碱渣中的碑一般为水溶性,一旦渗入地下或流入江河湖 泊,将对环境造成严重危害。碑碱渣贮存设施需严格按照国家标 准相关要求进行规划设计,以防造成严重后果。

9.3.3目前,碑碱渣处理主要采用湿法工艺,采用水浸方法使 锦、碑分离,回收其中的睇。含碑溶液一般采用化学沉淀法得 到碑渣,再用水泥和石灰进行固化处理后填埋,以达到环保 要求。

9.3.7碑碱渣处置后所获浸出渣一般返回熔炼。

9.4铅渣回收

9. 4.1处理铅渣的最终目的是最大限度地回收铅渣中的有价金 属锦和铅,甚至可以综合利用磷酸盐。国内某企业铅渣成分及性


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质见表6


6铅渣成分及性质


Sb(⅜)

Pb(%)

P(⅜)

粒度mm)

物理性能

25 40

515

10—13

≤40

坚硬块状、易潮解


9.4.9国内某企业铅渣回收工艺产品质量指标见表7o


7铅渣回收工艺产品质■指标


Sb(⅜)

Pb(%)

P(%)

水分(%)

物理性能

55 70

815

≤2. 5

≤10

灰色或淡黄色粉状


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10冶金计算


ιo.o. 1冶金计算要以可靠的原料化学成分及物相组成资料为基 础。当缺少原始资料时,如原料是睇精矿时,可按矿石的物相组成 进行併精矿矿物合理组成的计算;若是含锌渣、烟尘等,则根据上 游工艺特性进行理化推算。

10.0.2原料以"t/a"作为冶金计算的基准,具有计算方便、直接 体现设计规模数据的特点。数字取小数点后2位,可以满足冶金 计算的精度要求。

10.0.3本条中的计量单位应采用国家计量标准单位。


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S/N:155182 ∙ 0753



统一书号:155182 0753


定 价15.00