煉鉛原料主要為硫化鉛精礦和少量塊礦.鉛的冶煉方法有火法和濕法兩種,目前世界上以火法為主,濕法煉鉛尚處于試驗(yàn)研究階段.火法煉鉛基本上采用燒結(jié)焙燒——鼓風(fēng)爐熔煉流程,占鉛總產(chǎn)量的85—90%;其次為反應(yīng)熔煉法,其設(shè)備可用膛式爐,短窯,電爐或旋渦爐;沉淀熔煉很少采用.鉛的精煉主要采用火法精煉,其次為電解精煉,但我國由于習(xí)慣原因未廣泛采用電解法.
煉鋅的原料主要是硫化鋅精礦和少量氧化鋅產(chǎn)品.火法煉鋅采用豎罐蒸餾,平罐蒸餾或電爐;濕法煉鋅在近20年以來得到迅速發(fā)展,現(xiàn)時(shí)鋅總產(chǎn)量的70—80%為濕法所生產(chǎn).火法煉鋅所得粗鋅采用蒸餾法精煉或直接應(yīng)用;而濕法煉鋅所得電解鋅,質(zhì)量較高,無需精煉.
對(duì)難于分選的硫化鉛鋅混合精礦,一般采用同時(shí)產(chǎn)出鉛和鋅的密閉鼓風(fēng)爐熔煉法處理.
對(duì)于極難分選的氧化鉛鋅混合礦,經(jīng)長期研究形成了我國獨(dú)特的處理方法,即用氧化鉛鋅混合礦原礦或其富集產(chǎn)物,經(jīng)燒結(jié)或制團(tuán)后在鼓風(fēng)爐熔化,以便獲得粗鉛和含鉛鋅的熔融爐渣,爐渣進(jìn)一步在煙化爐煙化,得到氧化鋅產(chǎn)物,并用濕法煉鋅得到電解鋅.此外,也可以用回轉(zhuǎn)窯直接煙化獲得氧化鋅產(chǎn)物.
二,精礦雜質(zhì)對(duì)鉛鋅冶煉的影響:
1.鉛精礦中的雜質(zhì):
銅:在精礦中呈含銅硫化物存在.在燒結(jié)焙燒溫度下,反應(yīng)為氧化銅,熔煉時(shí)還原為金屬銅,進(jìn)入粗鉛,如粗鉛含銅高(>2%)時(shí),則需造冰銅,對(duì)銅進(jìn)行回收,否則,熔煉時(shí),鉛,渣分離困難,且易堵塞虹吸道,造成處理困難,影響工人健康和鉛的揮發(fā)損失大.鉛產(chǎn)品中合銅量較高時(shí)易使鉛變硬.故要求鉛精礦中含銅量<3%,混合精礦含銅<1%.
鋅:在鉛精礦中以硫化鋅狀態(tài)存在,焙燒時(shí)變成ZnO.在熔煉過程中不起化學(xué)變化,大部分進(jìn)入爐渣,增加爐渣粘度,縮小鉛液與爐渣比重差,而使二者分離困難,影響鉛的回收率.部分ZnO可能凝結(jié)在爐壁上形成爐結(jié),使操作困難.原料中含鋅高時(shí),會(huì)造成高鐵爐渣,增加鉛在渣中的損失.鋅易使鉛金屬變硬不能壓成薄片,并促使硫酸對(duì)鉛的腐蝕性.因此要求鉛精礦含鋅不大于10%.
砷:在精礦中以毒砂(FeAsS)及雄黃(As2S3)的狀態(tài)存在,熔煉時(shí),部分還原成As2O3而揮發(fā)進(jìn)入煙氣,形成極有害的大氣環(huán)境污染.部分As進(jìn)入粗鉛和爐渣;粗鉛中含As高時(shí),需采用堿性精煉法除As,產(chǎn)出的浮渣中所含的Na3AsO4極易溶于水而污染水源,致使人畜中毒.砷易與鉛形成合金,使鉛硬化,故要求鉛精礦中含砷不大于0.6%.
氧化鎂(MgO):熔點(diǎn)2800℃,增加爐渣熔點(diǎn),且易使鐵的氧化物在渣中溶解度降低,爐渣變粘,一般含MgO達(dá)3.5%,則故障頻繁,因此希望鉛精礦含MgO不大于2%.
氧化鋁(Al2O3):熔點(diǎn)2050℃,使?fàn)t渣熔點(diǎn)增高,粘度增大,特別是與ZnO結(jié)合成鋅尖晶石(ZnO·Al2O3),在鼓風(fēng)爐中系不熔物質(zhì),使?fàn)t渣熔點(diǎn)與粘度顯著升高,故要求精礦中Al2O3不大于4%.
2.鋅精礦的雜質(zhì):
銅:在精礦中常呈銅的硫化物狀態(tài)存在,焙燒時(shí),主要形成不同形式的氧化亞銅,殘余的硫化銅易形成冰銅,降低爐料的熔點(diǎn).濕法煉鋅時(shí),溶液中的Cu++腐蝕管道,閥門,在豎罐蒸餾時(shí),往往有少量進(jìn)入粗鋅,影響商品鋅質(zhì)量.因此要求鋅精礦含Cu不大于2%.
鉛:鋅精礦中含硫化鉛較高時(shí),形成易熔的鉛硫,鉛硫首先促使結(jié)塊甚至使焙燒料熔化,阻止硫的脫除.氧化鉛易與許多金屬氧化物形成低熔點(diǎn)共晶,在800℃時(shí)開始熔化,引起爐料在沸騰爐和煙道中結(jié)塊.濕法煉鉛中,焙砂浸出時(shí),轉(zhuǎn)化為硫酸鉛,消耗硫酸.火法煉鉛中,鉛的氧化物在蒸餾罐中還原所得的鉛,部分氣化,冷凝成為鋅錠中的雜質(zhì),影響商品鋅質(zhì)量,焙燒礦中硫酸鉛在蒸餾罐中被還原為硫化鉛,與其它金屬硫化物可形成冰銅,造成罐壁的腐蝕.因此要求鋅精礦中含鉛不大于3%.
鐵:鐵在鋅精礦中呈鐵閃鋅礦存在時(shí),焙燒時(shí)形成鐵酸鋅.在濕法煉鋅過程中,鐵酸鋅用稀酸浸出不溶解,影響鋅的浸出率,增加浸出渣的處理費(fèi).精礦中游離的FeS焙燒時(shí)轉(zhuǎn)化為Fe2O3,硫酸浸出時(shí)呈FeSO4進(jìn)入溶液,在氧化中和時(shí),生成絮狀Fe(OH)3,影響濃密機(jī)澄清速度.在火法豎罐蒸餾時(shí),焙燒礦中的Fe2O3還原成FeO與金屬鐵,其中金屬鐵在豎罐中形成積鐵,影響豎罐溫度升高,使鋅蒸發(fā)不充分,致使渣中含鋅高;礦石中存在SiO2時(shí),易與FeO形成硅酸鹽侵蝕罐壁;當(dāng)粗鋅進(jìn)入蒸餾塔時(shí),粗鋅含鐵量直接影響塔的壽命.因此希望鋅精礦含鐵一般不大于16%,濕法煉鋅不大于10%.
砷:精礦中含砷,在沸騰焙燒時(shí),砷進(jìn)入煙氣,造成制硫酸時(shí)V2O5觸煤中毒.焙燒礦中的砷絕大部分在浸出時(shí)被除掉,但溶液含As高,則消耗FeSO4量大(鐵量為砷量20倍),鐵多渣多,帶走的鋅也多.As能在陰極上放電析出,產(chǎn)生燒板現(xiàn)象(陰極反熔).因此要求精礦混合料中As不大于0.5%.
二氧化硅:精礦中往往含有游離的SiO2和各種結(jié)合狀態(tài)硅酸鹽,在高溫下與氧化鋅形成硅酸鋅.濕法浸出時(shí),硅酸以膠體狀進(jìn)入溶液中,使產(chǎn)品濃縮,過濾工序極為困難.在蒸餾過程的高溫條件下,SiO2與CaO,FeO等形成硅酸鹽,腐蝕罐壁有礙蒸餾.要求精礦中SiO2不大于7%.
氟:在沸騰焙燒煙氣中的氟,易使制酸系統(tǒng)瓷磚腐蝕,損壞設(shè)備.電解液中含氟高時(shí),陰極鋅不易剝離.要求鋅精礦中F不大于0.2%.
三,鉛鋅冶煉對(duì)伴生組份的綜合回收:
1.鉛冶煉時(shí)的綜合回收:
硫:在燒結(jié)機(jī)煙氣中予以回收制硫酸.
銅:在鼓風(fēng)爐熔煉時(shí),以冰銅形式回收或在火法精煉時(shí)以含銅浮渣形式回收.
鉈:在燒結(jié)煙塵中予以回收.
金,銀,鉑族金屬,硒,碲和鉍:在電解精煉陽極泥中回收,或在火法精煉的浮渣中回收.
鋅:在鼓風(fēng)爐渣中用煙化法回收.
鎘:在煙塵中予以回收.
2.鋅冶煉時(shí)的綜合回收:
硫:在沸騰焙燒煙氣中回收.
鉛:在氧化鋅浸出渣中回收.
金,銀:在浸出渣中用浮選法回收為精礦.
鎘:在銅鎘渣中予以回收.
銅:在銅鎘渣中予以回收.
銦,鎵,鍺:在銦鍺渣中回收.
鈷:在凈液時(shí)以鈷渣形式回收.
鉈:在除氟氯過程中(多膛爐或回轉(zhuǎn)窯)的煙塵中回收.
四、礦區(qū)工業(yè)品位指標(biāo)的計(jì)算方法
根據(jù)普查評(píng)價(jià)階段所能獲得的地質(zhì)資料和國內(nèi)鉛鋅礦山一般生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),計(jì)算礦區(qū)工業(yè)品位(指礦區(qū)平均品位)可采用簡單易行的"價(jià)格法".
"價(jià)格法"公式如下:
① 一噸礦石完全成本:為每噸原礦所分?jǐn)偟牟傻V,選礦,原礦運(yùn)輸成本及企業(yè)管理費(fèi)和精礦銷售費(fèi)的總和:
采礦成本:即出礦成本,不同開拓方式(平硐,豎井),不同采礦方法,排水量大小等,均影響采礦成本.目前,我國地下開采小型礦山采礦成本約12—23元/噸,大中型礦山10—28元/噸.
選礦成本:鉛鋅礦石一般為浮選,其選礦成本受礦石含泥程度,礦物粒度,藥劑消耗量,尾礦輸送距離等因素影響.目前,浮選的選礦成本一般為10—16元/噸.
原礦運(yùn)輸成本:指采出礦石由坑口至選廠的運(yùn)輸費(fèi),受運(yùn)輸距離遠(yuǎn)近和運(yùn)輸方式(電機(jī)車,索道等)的影響.目前,我國坑采礦山一般為1—1.5元/噸.
企業(yè)管理費(fèi):企業(yè)管理費(fèi)受企業(yè)規(guī)模大小和管理水平的影響.目前,我國大中型企業(yè)2—4元/噸,小型企業(yè)3—5元/噸.
精礦銷售費(fèi):鉛鋅精礦由礦山選廠運(yùn)至冶煉廠交貨地點(diǎn)的一切費(fèi)用(運(yùn)輸費(fèi),裝卸費(fèi),管理費(fèi)等)為精礦銷售費(fèi).運(yùn)輸費(fèi)可按公路,鐵路,水運(yùn)的距離和有關(guān)部門規(guī)定的運(yùn)價(jià)計(jì)算.但參與上述公式計(jì)算時(shí),應(yīng)將精礦銷售費(fèi)折算分?jǐn)偝稍V銷售費(fèi).
② 采礦貧化率:因地質(zhì)條件不同,采礦方法不同和管理水平不同,采礦貧化率而有差異.目前,我國坑內(nèi)采礦的貧化率一般為10—25%.
③ 選礦回收率:根據(jù)具體礦區(qū)的礦石可選性試驗(yàn)結(jié)果選取指標(biāo).
④ 精礦含每噸金屬價(jià)格:為國家規(guī)定的現(xiàn)行價(jià)格,其計(jì)價(jià)單位為精礦中所含每噸金屬.
由于在公式中,精礦銷售費(fèi)需折算分?jǐn)偝稍V銷售費(fèi),而在品位尚未確定的條件下,精礦量難以確定,因此折算分?jǐn)偞嬖诶щy,為避免這一問題,可改用下列公式.在下列公式中,一噸礦石完全成本不包括精礦銷售費(fèi)所分?jǐn)傉鬯愕馁M(fèi)用.
公式中精礦價(jià)格需進(jìn)行折算,如鋅精礦含Zn 55%時(shí),每噸金屬含量的價(jià)格為1010元,則每噸精礦價(jià)格為1010元×55%=555.5元.
公式中精礦銷售費(fèi),系每噸精礦的銷售費(fèi),不分?jǐn)傉鬯愠稍V費(fèi)用.
每一具體礦區(qū)在地質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí),可將具體礦區(qū)的各項(xiàng)參數(shù)代入上述公式中,求出礦區(qū)工業(yè)品位,從而對(duì)礦區(qū)的經(jīng)濟(jì)意義作出評(píng)價(jià).
根據(jù)我國當(dāng)前鉛鋅礦生產(chǎn)一般技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算,以及有些礦山生產(chǎn)實(shí)際資料,礦區(qū)工業(yè)品位一般要求,硫化礦Pb+Zn 4—5%,混合礦Pb+Zn 6—8%,氧化礦Pb+Zn 8—10%,這個(gè)數(shù)據(jù)也可供礦床經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和考慮礦區(qū)是否轉(zhuǎn)入詳細(xì)勘探的參考.對(duì)易采易選,交通方便的礦區(qū),以及生產(chǎn)礦山外圍的礦區(qū),這個(gè)數(shù)據(jù)可酌情降低.今后,考慮到礦山管理及采選技術(shù)水平的不斷提高,上述礦區(qū)工業(yè)品位的參考數(shù)據(jù),也必然會(huì)逐步降低.
計(jì)算礦區(qū)工業(yè)品位,除"價(jià)格法"外,尚有其它一些方法,但多較上述方法繁雜,考慮到普查階段所能獲得的資料有限,故不一一列舉,必要時(shí)可向工業(yè)設(shè)計(jì)部門了解.
