鉛鋅密閉鼓風爐冶煉（簡體書）

前言
鋅的冶煉方法分為火法煉鋅和濕法煉鋅兩大類。
濕法煉鋅最早于1916年投入工業生產，隨著技術的發展和環保的要求，濕法煉鋅已是當今煉鋅的主要方法，其產量占世界鋅產量的80%以上。濕法煉鋅有常規濕法煉鋅工藝、熱酸浸出煉鋅工藝和硫化鋅精礦氧壓浸出工藝等。前2種工藝都需要進行焙燒，使ZnS變成易被稀硫酸溶解的ZnO，焙燒產出的氧化鋅焙砂送濕法煉鋅系統生產電鋅。硫化鋅精礦氧壓浸出新工藝于1981年在加拿大開始投入工業生產，因為取消了鋅精礦的焙燒作業，真正實現了全濕法工藝煉鋅。
火法煉鋅的方法有平罐煉鋅、豎罐煉鋅、電爐煉鋅和鉛鋅密閉鼓風爐煉鋅4種。平罐煉鋅由于環境污染嚴重，勞動條件差，目前已基本淘汰。豎罐煉鋅經過幾十年的發展，單罐受熱面積由最初的40 m2提高到100 m2，熱利用效率大大提高，但是能耗偏高，制約了其工藝的發展，也逐步被其他方法所代替。電爐煉鋅是于20世紀30年代出現的煉鋅技術，我國于20世紀80年代開始采用該工藝，目前已有幾十個小型工廠應用該方法，但是其生產規模都較小，一般產量為500~2500 t/a。
由于自然界中鉛、鋅礦物共生現象較普遍，尤其是有些礦物呈細粒嵌布狀，選礦分離困難且費用較高，因此，用一種工藝來同時生產鉛、鋅已成為人們追求的目標。鉛鋅密閉鼓風爐熔煉法是火法煉鋅中的一大改革。很久以前有人試圖用直接加熱法的鼓風爐煉鋅，但因鼓風爐爐氣中CO2和N2含量高而鋅蒸氣低，冷凝時又被CO2重新氧化等難點而未獲成功。英國帝國公司經歷了近三十年的研究，采用了高溫爐頂(1000~1080℃)和鉛雨冷凝器后，才于1950年實現了小規模鼓風爐煉鋅的工業生產。因此，鉛鋅密閉鼓風爐煉鋅又稱帝國熔煉法(Imperial Smelting Process)，簡稱ISP法，其發展和推廣者主要是以Derek Temple博士為代表的英國鉛、鋅聯合會。該工藝是火法煉鉛鋅的重大技術發展，突破了豎罐煉鋅由間接蒸餾到直接還原熔煉的技術難題，且由于鉛鋅密閉鼓風爐具有生產率高，投資少，綜合回收好，特別適于處理含有鋅、鉛、銅的復雜礦石，因而引起了人們的重視。所以在20世紀60年代，ISP應用于工業生產后得到了迅速發展，單臺鼓風爐粗鉛鋅產量由最初的5萬t/a提高到10~15萬t/a，鋅產量曾經占當時世界鋅總產量的12%左右。
1959年，英國首先在斯溫西鋅廠建立了一座爐身面積為17.2 m2的標準型鉛鋅密閉鼓風爐，年產粗鉛鋅5~7萬t。
1968年，英國阿旺茅斯鉛鋅冶煉廠興建了一座27.2 m2的爐子，設計能力為年產粗鉛鋅9萬t。
韶關冶煉廠于20世紀60年代引進ISP工藝用于處理凡口鉛鋅礦，1975年建成了我國第一座爐身面積為17.2 m2的標準型鉛鋅密閉鼓風爐，設計能力為年產粗鉛鋅5萬t。1996年韶關冶煉廠興建了第二座爐身面積為17.2 m2的標準型鉛鋅密閉鼓風爐，年設計能力為年產粗鉛鋅8.5萬t。全世界曾建有14座鉛鋅密閉鼓風爐，現有10座爐正在進行鉛鋅的生產。目前國內韶冶、白銀三冶、陜西東嶺和葫蘆島鋅業公司共有五套ISP工藝鉛鋅生產系統; 國外共有錢德里亞(印度)、柯普沙?米卡(羅馬尼亞)、米亞斯特茨克(波蘭)、八戶和播磨(日本)五套ISP工藝生產系統。
鉛鋅密閉鼓風爐生產工藝(ISP工藝)可分為以下幾個階段:
(1)鉛鋅硫化精礦、氧化物料和熔劑的燒結與脫硫。
(2)燒結焙燒過程產生的SO2煙氣經凈化后送去生產硫酸。
(3)燒結塊和其他含Pb、Zn的團塊配入焦炭，加入鼓風爐中進行熱風熔煉。
(4)從鼓風爐下部放出粗鉛和爐渣，在電熱前床中分離。
(5)從鼓風爐頂部溢出的含鋅爐氣經爐喉引入鉛雨冷凝器中，鋅蒸氣被鉛雨捕集、吸收，含鋅鉛液由鉛泵抽出，經冷卻分離后產出粗鋅。
(6)產出的粗鋅與粗鉛經進一步精煉，得到符合國家標準的產品鋅錠和鉛錠。
ISP工藝最大的特點是在密閉鼓風爐熔煉過程中同時產出粗鉛和粗鋅，對原料的適應性廣泛，機械化、自動化程度相對較高，能源利用較合理，資源綜合回收較好。經過幾十年發展，在世界ISP俱樂部成員的共同努力下，世界各ISP廠家在生產中不斷改進、強化冶煉過程，規模不斷增大，密閉鼓風爐爐身面積由最初標準型17.2 m2增大至目前最大的28 m2，并將冷凝器相應擴大，爐頂加料裝置及其他附屬設備進行相應改進，粗鉛鋅產量由最初的5萬t/a提高到目前的15萬t/a，規模不斷擴大，在產能增長的同時，單耗及成本進一步降低。同時通過新技術、新材料的應用，如打爐結機應用、富氧燒結及熔煉、燒結機和光輥破碎機的改進等，進一步提高了燒結料層厚度，延長了鼓風爐系統的清掃周期，提高了各ISP廠的作業時間，增加了粗鉛鋅產量，進一步降低了生產成本，推動了ISP技術進步。
在目前資源利用被足夠重視，原料價格不斷上漲的情況下，ISP工藝的潛在優勢越來越明顯。二次物料的利用符合節約資源和清潔生產的要求，這也是ISP工藝優勢所在，使用二次物料，有利于降低原料成本，增加產量，保護環境，提高金屬回收率。該工藝對二次物料的處理，首先是解決自身工藝流程中所產出的氧化物料，如藍粉、浮渣、次氧化鋅、各收塵煙灰等，同時也可以處理含Pb、Zn的威爾茲氧化物、鋼廠煙灰、電弧爐灰、鋅中浸渣、鉛銀殘渣、熱鍍鋅灰等。另外阿旺茅斯、八戶、杜依斯堡、柯克?克里克廠先后發展了冷、熱壓團技術，即將氧化物料與黏結劑壓成團塊直接加入鼓風爐進行還原熔煉，還有部分廠家研究了風口噴吹泵池浮渣技術，這些技術都取得了一定效果。
能源是國民經濟發展的物質基礎，合理利用能源、節約和降低能耗是我國一項重要國策。近年來，各ISP廠家在降低能耗方面做了大量工作: 擴大產量降低單耗、提高鼓風爐熱風溫度降低焦炭單耗、冷卻流槽余熱發電、利用低熱值煤氣發電、煙化爐與鍋爐一體化、燒結機煙罩余熱的利用、精餾塔采用新型塔盤、提高水循環利用率、變頻器的使用等，大大降低了ISP工藝能耗。
從ISP工藝應用于工業生產鉛鋅以來，各ISP冶煉廠都非常重視環境治理，將環境污染降低到最低限度，廢氣、廢水、廢渣均做到了達標排放，滿足了日益嚴格的環境保護要求。近年來在環境保護方面所做的主要工作有: SO2煙氣制酸工藝由一轉一吸改造為兩轉兩吸、燒結機機頭增加煙氣脫硫裝置、機尾煙氣的全返回、鼓風爐及煙化爐渣水淬和鼓風爐爐頂煙氣采用電收塵處理、污水采用納濾工藝深度處理回用等，通過這些措施的落實，進一步促進了ISP廠的環境保護工作。
ISP工藝優勢體現在可以處理其他工藝無法處理的鉛鋅混合精礦和二次氧化物料等方面，降低了生產成本，提高了資源綜合利用水平，促進循環經濟的發展。
本書由張偉健主編，鐘勇、曾令成副主編，參與編寫的人員還有周長青、曾平生、戴孟良、黃大霜、江新輝、王起愈、徐克華、岳德宇、張建立、歐曉富、歐耀彬、楊林平、劉吳盛、熊建軍、袁貴有、吳成春、李昭、石懷濤、韋戰輝、趙興偉。
本書適用于鋅冶煉企業的工人、技術人員和管理人員，也可供大、中專院校、職業培訓學校的教師和學生以及相關研究、設計人員參考。