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从粗铅冶炼鼓风炉水淬渣中回收锌的试验研究

文档作者：朱国邦文档来源：云南永昌铅锌股份有限公司		点击数：	更新时间： 2025年10月06日
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从粗铅冶炼鼓风炉水淬渣中回收锌的试验研究*
朱国邦
(云南永昌铅锌股份有限公司，云南保山678307)
摘要: 研究了粗铅冶炼鼓风炉水淬渣的常规浸出与氧压浸出过程各种因素对锌浸出率、浸出液成份、渣率
等的影响。试验结果表明: 采用稀硫酸浸出鼓风炉水淬渣，常规浸出锌浸出率＞ 86%，铁浸出率＞ 90%，渣率不
稳定; 氧压浸出锌浸出率＞ 86%，铁浸出率＜ 20%。通过对比两种浸出方法的各项指标，确定采用氧压浸出工艺
处理鼓风炉水淬渣。
关键词: 水淬渣; 浸出时间; 浸出温度; 浸出率; 渣率
中图分类号: TF813 文献标识码: A 文章编号: 1006－0308 (2017) 05－0039－04
The Experimental Study on Zinc Ｒecovery from the Water －quenched Slag
of Crude Lead Smelting Furnace
ZHU Guo －bang
(Yunnan Yongchang Lead ＆ Zinc Co． ，Ltd． ，Baoshan，Yunnan 678307，China)
ABSTＲACT: The research is focus on the effect of all kinds of factors in conventional leaching and oxygen pressure leaching of water
－ quenched slag from crude lead smelting blast furnace on the zinc leaching rate，leaching agent composition，slag rate and so on． The
experiment results show: by using of diluted sulfuric acid to leaching water － quenched slag from blast furnace，in the conventional leaching
process，zinc leaching rate ＞ 86%，iron leaching rate ＞ 90%，the slag rate is unstable; in the oxygen pressure leaching process，the zinc
leaching rate ＞ 86%，iron leaching rate ＜ 20%． By comparison of parameters of two kinds of leaching methods，it is confirmed that oxygen
pressure leaching process shall be applied for treatment of the water－quenched slag from the blast furnace．
KEY WOＲDS: water－quenched slag; leaching time; leaching temperature; leaching rate; slag rate
随着我国湿法炼锌的不断发展，优质的锌资源
逐渐消耗，资源供应出现较为紧张局面。面对高价
位原料、低迷的有色金属市场，企业对外购锌原料
进行加工出现亏本现象。为了企业的正常化运转，
只有做到合理利用周边的锌资源，才能增加企业的
经济和社会效益，并得到持续发展。
铅的冶炼几乎全是火法，湿法炼铅至今仍处于
试验阶段。火法炼铅普遍采用传统的烧结焙烧—鼓
风炉熔炼流程，该工艺仍占世界铅产量的70% 以
上［1］。我国现有的铅生产厂大多采用烧结焙烧—
鼓风炉熔炼法。即硫化铅精矿经烧结焙烧后得到烧
结块，然后在鼓风炉中进行还原熔炼产出粗铅。炼
铅过程，炉渣由渣口连续放出水淬成为水淬渣，通
常含铅3% ～ 5%、锌5% ～ 15%， 还有CaO、
SiO2、FeO 以及其他有价金属。鼓风炉渣量大、成
分复杂、有价金属含量偏低、处理困难，因而多数
企业仅经水淬后即堆放，既占用场地，又浪费资
源，还留下了环境污染的隐患［2］。目前，用于处
理鼓风炉水淬渣的方法主要有烟化炉烟化法、回转
窑法和电热烟化法［3］等。火法处理水淬渣消耗大
量燃料和还原剂煤，而且只能得到粗氧化锌产品，
燃烧过程产生有害气体; 另外烟化挥发法对于锌品
位低于10% 的含锌物料，在挥发富集时加工成本
过高，所以这种方法的应用正受到挑战［4］。湿法
冶金工艺可大幅度提高金属回收率，又能简化处理
过程，降低生产成本，因此已成为世界上各种有色
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2017 年10 月
第46 卷第5 期(总第266 期)
云南冶金
YUNNAN METALLUＲGY
Oct． 2017
Vol. 46． No. 5 (Sum266)
* 收稿日期: 2017－04－24
作者简介: 朱国邦(1972－)，男，云南保山人，高级工程师。
金属冶炼的主要方法。
1 试验的理论基础
1. 1 碱洗除F －、Cl － 的理论基础
锌电积液中含氟高时，将对剥锌造成困难; 氯
的存在影响锌电积过程，使铅阳极和设备遭受腐
蚀，电积液含铅升高，阴极洗出锌质量降低; Cl －
半径小，易从阳极保护膜细小孔隙中渗入到阳极内
部与铅作用。碱洗除氟、氯法: 基本原理是使氟、
氯进入碱洗液，而Zn 以ZnCO3
进入沉淀得到回
收，主要的化学反应有:
ZnCl2 + Na2CO3→2NaCl + ZnCO3↓ (1)
ZnF2 + Na2CO3→2NaF + ZnCO3↓ (2)
1. 2 水淬渣浸出原理
用硫酸或废电解液浸出碱洗水淬渣或直接浸出
水淬渣，浸出在机械搅拌槽内进行，先加入废电解
液、在加入经球磨之后的水淬渣，由于设备限制，
水淬渣浸出的液固比控制在8∶ 1，选择适当温度。
浸出过程的主要化学反应有:
ZnO + H2SO4→ZnSO4 + H2O (3)
ZnCO3 + H2SO4→ZnSO4 + H2O + CO2
(4)
其中渣率的计算方式为: 渣率= 试验结束后的
总渣量/试验开始前的总渣量。
2 试验流程
图1 试验工艺流程
Fig. 1 The process flow of the experiment
3 试验原料、设备及方法
3. 1 试验原料
电解废液、水淬渣、氧气、工业碳酸钠，水淬
渣分析结果见表1:
表1 水淬渣分析结果
Tab. 1 The analysis results of water－quenched slag %
元素Zn Pb Fe F Cl
水淬渣12. 41 3. 03 19. 95 0. 42 0. 0017
元素MgO CaO SiO2 Ag /(g /t)
水淬渣12. 45 4. 65 17. 49 5. 74
3. 2 试验设备
烧杯、量筒、机械搅拌装置、可调温电炉、温
度计、钛质加压釜、多功能抽滤机等。
4 试验结果分析及讨论
4. 1 常规浸出
4. 1. 1 对比碱洗水淬渣脱F 后浸出与直接浸出
对比碱洗水淬渣脱F 后浸出与直接浸出，锌
的浸出率与浸出液含F 的情况，碱洗: 温度80 ～
85℃、时间40 min、液固比8∶ 1、碳酸钠加入量为
矿量的5%; 浸出: 温度70 ～ 80℃、时间2 h、液
固比8∶ 1。试验结果见表2。
从表2 可看出，水淬渣经碱洗后浸出，浸出后
液含F 量相对较不碱洗的低; 直接浸出水淬渣，
后液含F 量，电锌系统可承受，从节约成本考虑，
不需要进行碱洗脱氟。水淬渣浸出过程，渣性不稳
定，导致渣率不稳定; 常压下在始酸150 g /L 以
上，液固比8∶ 1 的条件下浸出，水淬渣的渣计锌浸
出率可达99%，回收率不稳定，渣率小时，回收
率较高; 浸出液Fe2 + 含量较高，给后段除铁增加
了负担。
表2 常规浸出试验结果
Tab. 2 The conventional leaching test results
始酸
g /L
备注
浸出液/ (g /L)
H+ Fe2 + Zn F / (mg /L)
渣成份/%
Zn Zn水
Zn 浸出率/% Zn 回收率/%
153. 55
直接浸出21. 61 25. 69 53. 82 39. 76 7. 21 7. 18 99. 54 ＜ 0
碱洗浸出6. 87 23. 03 53. 51 32. 42 4. 19 3. 31 89. 39 48. 44
110. 74
直接浸出10. 50 23. 03 42. 84 39. 71 6. 90 6. 03 89. 12 13. 71
碱洗浸出PH2. 0 23. 31 42. 06 29. 36 4. 52 2. 23 90. 56 66. 93
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第46 卷第5 期(总第266 期)
云南冶金
YUNNAN METALLUＲGY
Oct． 2017
Vol. 46． No. 5 (Sum266)
4. 1. 2 浸出时间对水淬渣含锌、铁浸出率、渣率
的影响
相同条件: 温度70 ～ 75℃、液固比8∶ 1、始酸
100 g /L。试验结果图2:
图2 浸出时间对浸出率、渣率的影响
Fig. 2 The effect of leaching time on leaching rate，slag rate
从上图可看出，在始酸为100 g /L，液固比8
∶ 1，浸出时间0. 5 ～ 2. 5 h 的条件下浸出水淬渣，
渣率在0. 8 ～ 1. 4，锌浸出率达86%、铁达90% 以
上; 随着浸出时间延长，锌、铁的浸出率无明显升
高; 时间超过2 h，一次浸出锌回收率降低。常压
条件下浸出，选择浸出时间为0. 5 ～ 1 h。
4. 1. 3 浸出始酸对水淬渣锌、铁浸出率、渣率的
影响
相同条件: 常温、液固比8∶ 1、试验结果图3:
图3 浸出始酸对浸出率、渣率的影响
Fig. 3 The effect of leaching initial acid
on leaching rate，slag rate
从上图可得出: 随着溶剂浓度( 酸度) 的增
大，过程溶解速度和溶解程度均随之而增大，Zn、
Fe 的浸出率总体呈上升趋势。但溶剂浓度过高，
将会引起杂质进入浸出液的量增多，且渣性改变，
渣率大幅增加，渣带走的锌金属增加，锌的回收率
反而低。结合生产试验情况，酸度控制在90 ～ 105
g /L 左右较适宜。
4. 1. 4 浸出温度对水淬渣锌、铁浸出率、渣率的
影响
相同条件: 液固比8∶ 1、始酸100 g /L、时间1
h。试验结果见图4:
图4 浸出温度对锌浸出率、渣率的影响
Fig. 4 The effect of leaching temperature
on leaching rate，slag rate
从上表可看出，随着温度升高，水淬渣中锌、
铁的浸出率呈升高趋势，但升高幅度较小; 渣率基
本一致。常压下浸出水淬渣，可在常温下浸出。
4. 2 氧压浸出
4. 2. 1 压力对锌、铁浸出率的影响
相同条件: 温度: 110 ～ 120 ℃、液固比8∶ 1、
始酸100 g /L、时间1. 5 h。试验结果见图5:
图5 压力对锌、铁浸出率的影响
Fig. 5 The effect of pressure on zinc，iron leaching rate
从图5 可以看出，随着氧压的增大，锌、铁的
浸出率均随之提高。但当氧压大于0. 8 MPa 时，
锌的浸出率无明显提升，铁的浸出率却基本稳定。
试验表明，氧压在1. 0 ～ 1. 4 MPa 范围内，锌浸出
率变化不大，在0. 4 ～ 0. 6 MPa 区间内，锌浸出率
较低，因此合适的氧压浸出氧气压力为0. 8 ～
1. 0 MPa。
4. 2. 2 初始酸浓度对锌、铁浸出率的影响
相同条件: 温度: 110 ～ 120 ℃、液固比8∶ 1、
时间1. 5 h、压力: 1. 0 MPa。试验结果见图6:
图6 初始酸浓度对锌、铁浸出率的影响
Fig. 6 The effect of initial acid concentration
on zinc，iron leaching rate
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朱国邦从粗铅冶炼鼓风炉水淬渣中回收锌的试验研究
如图6 所示，随着硫酸浓度从60 g /L 升至120
g /L，锌浸出率从70. 26% 升至96. 86% ; 铁浸出
率从10. 42% 升至65. 24%; 渣率基本一致。说明
氧压浸出处理水淬渣时不宜用高浓度酸，避免铁大
量浸出进入溶液。合适的硫酸浓度为75 ～ 90 g /L。
4. 2. 3 浸出温度对锌、铁浸出率的影响
相同条件: 始酸: 90 g /L、液固比8∶ 1、时间
1. 5 h、压力: 1. 0 MPa。试验结果见图7:
图7 温度对锌、铁浸出率的影响
Fig. 7 The effect of leaching temperature
on zinc and iron leaching rate
如图7 所示，随着温度升高，浸出液中的亚铁
容易被氧气氧化成三价铁，有利于铁矾的生成，使
大部分铁留在渣中，总体上计算铁的浸出率呈下降
趋势; 锌的浸出率无明显升高。结合后段工序的处
理，选择加压浸出的温度110 ～ 120 ℃较适宜。
4. 2. 4 时间的影响
相同条件: 温度: 110 ～ 120 ℃、始酸: 90 g /
L、液固比8∶ 1、压力: 1. 0 MPa。试验结果见图8:
图8 时间对锌、铁浸出率的影响
Fig. 8 The effect of time on zinc and iron leaching rate
如图8 所示，随着浸出时间的延长，浸出液中
的亚铁慢慢被氧气氧化成三价铁，有利于铁矾的生
成，使大部分铁留在渣中，总体上计算铁的浸出率
呈下降趋势; 水淬渣物料中锌浸出率没有增加。当
浸出时间持续1. 5 h 后，锌和铁的浸出率基本保持
平稳。综合考虑来看，浸出时间最佳范围为1 ～
1. 5 h。
5 结语
通过上述常规浸出和氧压浸出试验指标的对
比，应选用氧压浸出的工艺处理鼓风炉水淬渣。最
佳工艺条件为: 氧气压力0. 8 ～ 1. 0 MPa、初始硫
酸浓度75 ～ 90 g /L、反应温度110 ～ 120℃、浸出
时间1 ～ 1. 5 h。在此条件下可以试现锌浸出率＞
86% ，铁浸出率＜ 20%。可以将锌浸出与除铁在
一道工序中完成，实现了锌回收率高、铁缩富集效
果好，缩短工艺流程。
参考文献:
［1］ 张乐如． 铅锌冶炼新技术［M］． 长沙: 湖南科学技术出版
社，2006，6－128．
［2］ 何启贤，陆玺争． 铅锑冶金生产技术［M］． 北京: 冶金工业
出版社，2005: 43－60．
［3］ 何启贤，覃毅力． 烟化处理铅锑鼓风炉渣回收锌铟的生产试
践［J］． 江西有色金属，2008，22 (2): 29－32．
［4］ 王玉芳，谭欣，王海北，等． 低品位氧化锌矿处理新工艺
研究［J］． 矿冶，2010，19 (1): 44－46．
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第46 卷第5 期(总第266 期)
云南冶金
YUNNAN METALLUＲGY
Oct． 2017
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