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溼法兩種,目前世界上以火法為主,溼法煉鉛尚處於試驗研究階段.火法煉鉛基本上採用燒結焙燒——鼓風爐熔鍊流程,佔鉛總產量的85—90%;其次為反應熔鍊法,其裝置可用膛式爐,短窯,電爐或旋渦爐;沉澱熔鍊很少採用.鉛的精煉主要採用火法精煉,其次為電解精煉,但中國由於習慣原因未廣泛採用電解法. 煉鋅的原料主要是硫化鋅精礦和少量氧化鋅產品.火法煉鋅採用豎罐蒸餾,平罐蒸餾或電爐;溼法煉鋅在近20年以來得到迅速發展,現時鋅總產量的70—80%為溼法所生產.火法煉鋅所得粗鋅採用蒸餾法精煉或直接應用;而溼法煉鋅所得電解鋅,質量較高,無需精煉. 對難於分選的硫化鉛鋅混合精礦,一般採用同時產出鉛和鋅的密閉鼓風爐熔鍊法處理. 對於極難分選的氧化鉛鋅混合礦,經長期研究形成了中國獨特的處理方法,即用氧化鉛鋅混合礦原礦或其富集產物,經燒結或制團後在鼓風爐熔化,以便獲得粗鉛和含鉛鋅的熔融爐渣,爐渣進一步在煙化爐煙化,得到氧化鋅產物,並用溼法煉鋅得到電解鋅.此外,也可以用迴轉窯直接煙化獲得氧化鋅產物. 精礦雜質對鉛鋅冶煉的影響編輯本段 1.鉛精礦中的雜質: 銅:在精礦中呈含銅硫化物存在.在燒結焙燒溫度下,反應為氧化銅,熔鍊時還原為金屬銅,進入粗鉛,如粗鉛含銅高(>2%)時,則需造冰銅,對銅進行回收,否則,熔鍊時,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損失大.鉛產品中合銅量較高時易使鉛變硬.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存在,焙燒時變成ZnO.在熔鍊過程中不起化學變化,大部分進入爐渣,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可能凝結在爐壁上形成爐結,使操作困難.原料中含鋅高時,會造成高鐵爐渣,增加鉛在渣中的損失.鋅易使鉛金屬變硬不能壓成薄片,並促使硫酸對鉛的腐蝕性.因此要求鉛精礦含鋅不大於10%. 砷:在精礦中以毒砂(FeAsS)及雄黃(As2S3)的狀態存在,熔鍊時,部分還原成As2O3而揮發進入煙氣,形成極有害的大氣環境汙染.部分As進入粗鉛和爐渣;粗鉛中含As高時,需採用鹼性精煉法除As,產出的浮渣中所含的Na3AsO4極易溶於水而汙染水源,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於0.6%. 氧化鎂(MgO):熔點2800℃,增加爐渣熔點,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3.5%,則故障頻繁,因此希望鉛精礦含MgO不大於2%. 氧化鋁(Al2O3):熔點2050℃,使爐渣熔點增高,粘度增大,特別是與ZnO結合成鋅尖晶石(ZnO·Al2O3),在鼓風爐中系不熔物質,使爐渣熔點與粘度顯著升高,故要求精礦中Al2O3不大於4%. 2.鋅精礦的雜質: 銅:在精礦中常呈銅的硫化物狀態存在,焙燒時,主要形成不同形式的氧化亞銅,殘餘的硫化銅易形成冰銅,降低爐料的熔點.溼法煉鋅時,溶液中的Cu++腐蝕管道,閥門,在豎罐蒸餾時,往往有少量進入粗鋅,影響商品鋅質量.因此要求鋅精礦含Cu不大於2%. 鉛:鋅精礦中含硫化鉛較高時,形成易熔的鉛硫,鉛硫首先促使結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共晶,在800℃時開始熔化,引起爐料在沸騰爐和煙道中結塊.溼法煉鉛中,焙砂浸出時,轉化為硫酸鉛,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,影響商品鋅質量,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於3%. 鐵:鐵在鋅精礦中呈鐵閃鋅礦存在時,焙燒時形成鐵酸鋅.在溼法煉鋅過程中,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.精礦中游離的FeS焙燒時轉化為Fe2O3,硫酸浸出時呈FeSO4進入溶液,在氧化中和時,生成絮狀Fe(OH)3,影響濃密機澄清速度.在火法豎罐蒸餾時,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,使鋅蒸發不充分,致使渣中含鋅高;礦石中存在SiO2時,易與FeO形成矽酸鹽侵蝕罐壁;當粗鋅進入蒸餾塔時,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於16%,溼法煉鋅不大於10%. 砷:精礦中含砷,在沸騰焙燒時,砷進入煙氣,造成制硫酸時V2O5觸煤中毒.焙燒礦中的砷絕大部分在浸出時被除掉,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,產生燒板現象(陰極反熔).因此要求精礦混合料中As不大於0.5%. 二氧化矽:精礦中往往含有遊離的SiO2和各種結合狀態矽酸鹽,在高溫下與氧化鋅形成矽酸鋅.溼法浸出時,矽酸以膠體狀進入溶液中,使產品濃縮,過濾工序極為困難.在蒸餾過程的高溫條件下,SiO2與CaO,FeO等形成矽酸鹽,腐蝕罐壁有礙蒸餾.要求精礦中SiO2不大於7%. 氟:在沸騰焙燒煙氣中的氟,易使制酸系統瓷磚腐蝕,損壞裝置.電解液中含氟高時,陰極鋅不易剝離.要求鋅精礦中F不大於0.2%. 鉛鋅冶煉對伴生組份的綜合回收編輯本段 1.鉛冶煉時的綜合回收: 硫:在燒結機煙氣中予以回收制硫酸. 銅:在鼓風爐熔鍊時,以冰銅形式回收或在火法精煉時以含銅浮渣形式回收. 鉈:在燒結煙塵中予以回收. 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:在鼓風爐渣中用煙化法回收. 鎘:在煙塵中予以回收. 2.鋅冶煉時的綜合回收: 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:在淨液時以鈷渣形式回收. 鉈:在除氟氯過程中(多膛爐或迴轉窯)的煙塵中回收. 礦區工業品位指標的計算方法編輯本段根據普查評價階段所能獲得的地質資料和國內鉛鋅礦山一般生產技術經濟指標,計算礦區工業品位(指礦區平均品位)可採用簡單易行的"價格法". "價格法"公式如下: ① 一噸礦石完全成本:為每噸原礦所分攤的採礦,選礦,原礦運輸成本及企業管理費和精礦銷售費的總和: 採礦成本:即出礦成本,不同開拓方式(平硐,豎井),不同採礦方法,排水量大小等,均影響採礦成本.目前,中國地下開採小型礦山採礦成本約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. 原礦運輸成本:指採出礦石由坑口至選廠的運輸費,受運輸距離遠近和運輸方式(電機車,索道等)的影響.目前,中國坑採礦山一般為1—1.5元/噸. 企業管理費:企業管理費受企業規模大小和管理水平的影響.目前,中國大中型企業2—4元/噸,小型企業3—5元/噸. 精礦銷售費:鉛鋅精礦由礦山選廠運至冶煉廠交貨地點的一切費用(運輸費,裝卸費,管理費等)為精礦銷售費.運輸費可按公路,鐵路,水運的距離和有關部門規定的運價計算.但參與上述公式計算時,應將精礦銷售費折算分攤成原礦銷售費. ② 採礦貧化率:因地質條件不同,採礦方法不同和管理水平不同,採礦貧化率而有差異.目前,中國坑內採礦的貧化率一般為10—25%. ③ 選礦回收率:根據具體礦區的礦石可選性試驗結果選取指標. ④ 精礦含每噸金屬價格:為國家規定的現行價格,其計價單位為精礦中所含每噸金屬. 由於在公式中,精礦銷售費需折算分攤成原礦銷售費,而在品位尚未確定的條件下,精礦量難以確定,因此折算分攤存在困難,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所分攤折算的費用. 公式中精礦價格需進行折算,如鋅精礦含Zn 55%時,每噸金屬含量的價格為1010元,則每噸精礦價格為1010元×55%=555.5元. 公式中精礦銷售費,系每噸精礦的銷售費,不分攤折算成原礦費用. 每一具體礦區在地質評價時,可將具體礦區的各項引數代入上述公式中,求出礦區工業品位,從而對礦區的經濟意義作出評價. 根據中國當前鉛鋅礦生產一般技術經濟指標的計算,以及有些礦山生產實際資料,礦區工業品位一般要求,硫化礦Pb+Zn 4—5%,混合礦Pb+Zn 6—8%,氧化礦Pb+Zn 8—10%,這個資料也可供礦床經濟評價和考慮礦區是否轉入詳細勘探的參考.對易採易選,交通方便的礦區,以及生產礦山外圍的礦區,這個資料可酌情降低.今後,考慮到礦山管理及採選技術水平的不斷提高,上述礦區工業品位的參考資料,也必然會逐步降低. 計算礦區工業品位,除"價格法"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,必要時可向工業設計部門瞭解.
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溼法兩種,目前世界上以火法為主,溼法煉鉛尚處於試驗研究階段.火法煉鉛基本上採用燒結焙燒——鼓風爐熔鍊流程,佔鉛總產量的85—90%;其次為反應熔鍊法,其裝置可用膛式爐,短窯,電爐或旋渦爐;沉澱熔鍊很少採用.鉛的精煉主要採用火法精煉,其次為電解精煉,但中國由於習慣原因未廣泛採用電解法. 煉鋅的原料主要是硫化鋅精礦和少量氧化鋅產品.火法煉鋅採用豎罐蒸餾,平罐蒸餾或電爐;溼法煉鋅在近20年以來得到迅速發展,現時鋅總產量的70—80%為溼法所生產.火法煉鋅所得粗鋅採用蒸餾法精煉或直接應用;而溼法煉鋅所得電解鋅,質量較高,無需精煉. 對難於分選的硫化鉛鋅混合精礦,一般採用同時產出鉛和鋅的密閉鼓風爐熔鍊法處理. 對於極難分選的氧化鉛鋅混合礦,經長期研究形成了中國獨特的處理方法,即用氧化鉛鋅混合礦原礦或其富集產物,經燒結或制團後在鼓風爐熔化,以便獲得粗鉛和含鉛鋅的熔融爐渣,爐渣進一步在煙化爐煙化,得到氧化鋅產物,並用溼法煉鋅得到電解鋅.此外,也可以用迴轉窯直接煙化獲得氧化鋅產物. 精礦雜質對鉛鋅冶煉的影響編輯本段 1.鉛精礦中的雜質: 銅:在精礦中呈含銅硫化物存在.在燒結焙燒溫度下,反應為氧化銅,熔鍊時還原為金屬銅,進入粗鉛,如粗鉛含銅高(>2%)時,則需造冰銅,對銅進行回收,否則,熔鍊時,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損失大.鉛產品中合銅量較高時易使鉛變硬.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存在,焙燒時變成ZnO.在熔鍊過程中不起化學變化,大部分進入爐渣,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可能凝結在爐壁上形成爐結,使操作困難.原料中含鋅高時,會造成高鐵爐渣,增加鉛在渣中的損失.鋅易使鉛金屬變硬不能壓成薄片,並促使硫酸對鉛的腐蝕性.因此要求鉛精礦含鋅不大於10%. 砷:在精礦中以毒砂(FeAsS)及雄黃(As2S3)的狀態存在,熔鍊時,部分還原成As2O3而揮發進入煙氣,形成極有害的大氣環境汙染.部分As進入粗鉛和爐渣;粗鉛中含As高時,需採用鹼性精煉法除As,產出的浮渣中所含的Na3AsO4極易溶於水而汙染水源,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於0.6%. 氧化鎂(MgO):熔點2800℃,增加爐渣熔點,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3.5%,則故障頻繁,因此希望鉛精礦含MgO不大於2%. 氧化鋁(Al2O3):熔點2050℃,使爐渣熔點增高,粘度增大,特別是與ZnO結合成鋅尖晶石(ZnO·Al2O3),在鼓風爐中系不熔物質,使爐渣熔點與粘度顯著升高,故要求精礦中Al2O3不大於4%. 2.鋅精礦的雜質: 銅:在精礦中常呈銅的硫化物狀態存在,焙燒時,主要形成不同形式的氧化亞銅,殘餘的硫化銅易形成冰銅,降低爐料的熔點.溼法煉鋅時,溶液中的Cu++腐蝕管道,閥門,在豎罐蒸餾時,往往有少量進入粗鋅,影響商品鋅質量.因此要求鋅精礦含Cu不大於2%. 鉛:鋅精礦中含硫化鉛較高時,形成易熔的鉛硫,鉛硫首先促使結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共晶,在800℃時開始熔化,引起爐料在沸騰爐和煙道中結塊.溼法煉鉛中,焙砂浸出時,轉化為硫酸鉛,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,影響商品鋅質量,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於3%. 鐵:鐵在鋅精礦中呈鐵閃鋅礦存在時,焙燒時形成鐵酸鋅.在溼法煉鋅過程中,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.精礦中游離的FeS焙燒時轉化為Fe2O3,硫酸浸出時呈FeSO4進入溶液,在氧化中和時,生成絮狀Fe(OH)3,影響濃密機澄清速度.在火法豎罐蒸餾時,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,使鋅蒸發不充分,致使渣中含鋅高;礦石中存在SiO2時,易與FeO形成矽酸鹽侵蝕罐壁;當粗鋅進入蒸餾塔時,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於16%,溼法煉鋅不大於10%. 砷:精礦中含砷,在沸騰焙燒時,砷進入煙氣,造成制硫酸時V2O5觸煤中毒.焙燒礦中的砷絕大部分在浸出時被除掉,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,產生燒板現象(陰極反熔).因此要求精礦混合料中As不大於0.5%. 二氧化矽:精礦中往往含有遊離的SiO2和各種結合狀態矽酸鹽,在高溫下與氧化鋅形成矽酸鋅.溼法浸出時,矽酸以膠體狀進入溶液中,使產品濃縮,過濾工序極為困難.在蒸餾過程的高溫條件下,SiO2與CaO,FeO等形成矽酸鹽,腐蝕罐壁有礙蒸餾.要求精礦中SiO2不大於7%. 氟:在沸騰焙燒煙氣中的氟,易使制酸系統瓷磚腐蝕,損壞裝置.電解液中含氟高時,陰極鋅不易剝離.要求鋅精礦中F不大於0.2%. 鉛鋅冶煉對伴生組份的綜合回收編輯本段 1.鉛冶煉時的綜合回收: 硫:在燒結機煙氣中予以回收制硫酸. 銅:在鼓風爐熔鍊時,以冰銅形式回收或在火法精煉時以含銅浮渣形式回收. 鉈:在燒結煙塵中予以回收. 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:在鼓風爐渣中用煙化法回收. 鎘:在煙塵中予以回收. 2.鋅冶煉時的綜合回收: 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:在淨液時以鈷渣形式回收. 鉈:在除氟氯過程中(多膛爐或迴轉窯)的煙塵中回收. 礦區工業品位指標的計算方法編輯本段根據普查評價階段所能獲得的地質資料和國內鉛鋅礦山一般生產技術經濟指標,計算礦區工業品位(指礦區平均品位)可採用簡單易行的"價格法". "價格法"公式如下: ① 一噸礦石完全成本:為每噸原礦所分攤的採礦,選礦,原礦運輸成本及企業管理費和精礦銷售費的總和: 採礦成本:即出礦成本,不同開拓方式(平硐,豎井),不同採礦方法,排水量大小等,均影響採礦成本.目前,中國地下開採小型礦山採礦成本約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. 原礦運輸成本:指採出礦石由坑口至選廠的運輸費,受運輸距離遠近和運輸方式(電機車,索道等)的影響.目前,中國坑採礦山一般為1—1.5元/噸. 企業管理費:企業管理費受企業規模大小和管理水平的影響.目前,中國大中型企業2—4元/噸,小型企業3—5元/噸. 精礦銷售費:鉛鋅精礦由礦山選廠運至冶煉廠交貨地點的一切費用(運輸費,裝卸費,管理費等)為精礦銷售費.運輸費可按公路,鐵路,水運的距離和有關部門規定的運價計算.但參與上述公式計算時,應將精礦銷售費折算分攤成原礦銷售費. ② 採礦貧化率:因地質條件不同,採礦方法不同和管理水平不同,採礦貧化率而有差異.目前,中國坑內採礦的貧化率一般為10—25%. ③ 選礦回收率:根據具體礦區的礦石可選性試驗結果選取指標. ④ 精礦含每噸金屬價格:為國家規定的現行價格,其計價單位為精礦中所含每噸金屬. 由於在公式中,精礦銷售費需折算分攤成原礦銷售費,而在品位尚未確定的條件下,精礦量難以確定,因此折算分攤存在困難,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所分攤折算的費用. 公式中精礦價格需進行折算,如鋅精礦含Zn 55%時,每噸金屬含量的價格為1010元,則每噸精礦價格為1010元×55%=555.5元. 公式中精礦銷售費,系每噸精礦的銷售費,不分攤折算成原礦費用. 每一具體礦區在地質評價時,可將具體礦區的各項引數代入上述公式中,求出礦區工業品位,從而對礦區的經濟意義作出評價. 根據中國當前鉛鋅礦生產一般技術經濟指標的計算,以及有些礦山生產實際資料,礦區工業品位一般要求,硫化礦Pb+Zn 4—5%,混合礦Pb+Zn 6—8%,氧化礦Pb+Zn 8—10%,這個資料也可供礦床經濟評價和考慮礦區是否轉入詳細勘探的參考.對易採易選,交通方便的礦區,以及生產礦山外圍的礦區,這個資料可酌情降低.今後,考慮到礦山管理及採選技術水平的不斷提高,上述礦區工業品位的參考資料,也必然會逐步降低. 計算礦區工業品位,除"價格法"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,必要時可向工業設計部門瞭解.