1、氨法炼锌项目建议书第一章 项目相关概述一、锌的简介锌，元素符号 Zn，原子量 65.39。锌是一种蓝白色金属，密度为 7.14 克/立方厘米，熔点为 419.50C。锌的化学性质活泼，在常温下空气中表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜，可阻止进一步氧化。所以锌最大的用途是用于镀锌工业（占锌用途的70%以上） ，其次用于合金制造、医药、橡胶、电池、油漆等工业。锌属常规金属，用量相当大，目前全世界锌产量达到 1100 万吨/每年，中国超过 280 万吨/每年。二、锌资源的现有状况在已发现的自然锌资源（也称一次资源）中，有硫化型矿和氧化型矿两种，前者储量较大，在锌资源的开发，冶炼过程居主导地位。经过几
2、十年的不断技术改进，硫化锌的开采、选矿、冶炼已经相当成熟。氧化锌矿由于无法用常规方法选矿，因而不能大量富集，更重要的是杂质含量高，目前普遍的加工方法是先用回转窑焙烧挥发，布袋收尘富集，生产出次氧化锌，然加用火法炼锌工艺生产粗锌。在自然界中，很多金属矿是伴生的，如铅锌，钨钼，镍钴等，有的甚至多种伴生。锌是一种相当普遍的资源，在很多矿种中有伴生，比如铁矿石、铅矿石等。很多金属冶炼厂产生的烟尘、废渣等工业排弃物中含有一定量的锌，我们称这种锌资源叫作锌的二次资源，随着锌的自然资源（一次资源）的储量越来越少，二次资源的利用越来越受到重视。处理并消化工业废弃物，提取有价资源，循环再利用，达到变废为宝的目的
3、，有利于资源合理利用，环境的优化，这是国家目前政策大力提倡的，二次资源的再利用必然有着广阔的前景。目前这方面全世界做得最好的国家是日本。一次资源中的氧化锌矿和二次锌资源的存在形式都是氧化态的，不能常规选矿富集，决定了它们在目前技术条件下的出路是采用回转窑焙烧，收尘，生产次氧化锌。回转窑是比较落后的冶金设备，虽然简单适用，但是它的运转要消耗大量的煤和电，能耗高；同时煤燃烧与烟尘挥发，对环境污染较大。生产出的产品为次氧化锌，其锌含量高低不一，还有很多低品位的不能直接利用，必须回炉。最重要的是次氧化锌中杂质含量较高，特别是阴离子（其中以氯为最）杂质含量过高，使次氧化锌不能成为高纯度金属锌生产所需的原
4、料，只能用于冶炼粗锌和加工硫酸锌等低附加值的产品，这直接导致了硫化锌矿与氧化锌矿（或次氧化锌）价格上的巨大差距，每吨金属锌量的硫化锌相当于 2.4 吨金属量的氧化锌或次氧化锌。所以，解决氧化锌矿和二次锌资源的合理利用，提高锌资源的利用价值成为该行业迫切需要解决的问题。硫化型锌资源的利用已位相当成熟，在此不必再作叙述。现对氧化锌资源的开始利用史稍作探讨：早期的炼锌工业，系以氧化型锌矿作原料开始的。此种历史，国内外尽同。我国在解放后的一段较长时期，或行于贵州省水域、赫章与云南省会泽等地的火法炼锌即系实例。这些旧式火法炼锌工艺，能源消耗高，锌回收率低，更污染环境，缺点诸多。因而渐被酸浸工艺中和法所取
5、代，国外有比利时与泰国合资的达府炼锌厂（Tak Iine smeltes） ，国内则列表-1 所示：表一 1.酸浸中和湿法工艺冶炼氧化型锌矿国内应用的实例单位名称 会泽异极矿华宁冶炼厂云林锌厂普洱同心矿会东冶炼厂投产或试验日期 1978 1989 1992 1992 1992规模小型及连续试验500 吨/年电锌2000 吨/年电锌小型试验 小型工业试验氧化型锌品位% 36.58 31.30 29.34 31.98 30.65冶炼渣含锌% 1.72.2 5.09.0 7.319.9 5.23 7.67.7上述国内的应用，均限于含锌量在 25%以上的氧化型锌矿，更低品位的同类型资源尚未见诸报道。为
6、解决氧化型锌资源的合理利用问题，国内、外许多技术工作者做了大量研究和试验，试图找到有效途径。其中以湖南稀土金属材料研究院工程师李志仁为首的技术工作者经过多年的研究，开发出一套针对氧化型锌资源行之有效的实用技术，已经通过中试生产。该技术在能耗（成本） 、环保、质量等方面均超越传统工艺，收到了十分可观的综合效益，该技术的开发将对整个炼锌行业作出重大贡献，下文对该工艺作简单介绍。第二章 工艺的机理与流程一、工艺过程的实质与特性（一）过程的实质或机理基于锌的氧化物（氧化型锌矿或各种含锌的烟尘）与炉渣易溶于氨及氨的衍生物，而可选择性优先将其溶浸于溶液中，生成相应的锌氨络合物，此种络合物，在指定条件（例如
7、脱氨或加水分解）下发生分解而产出锌的特定化合物；此种选择性溶浸加脱氨分解的技术，即实现了锌化含物的冶炼（并含有很大程度的提纯）工艺过程。此一过程可以化学反应式表述如下：ZnO+3NH3H2O+NH4HCO3Zn (NH 3)4CO3+4H2O以及：3Zn（ NH3） 4CO3+4H2O ZnCO32Zn（ OH） 2H2O+12NH3 +2CO2 根据以上工艺原理，确定了本工艺过程的如下特性：、相对的环保优势：提取锌的主要药剂为氨及其衍生物，加上作业方面的必需以及经济因素的要求，浸出锌与脱除氨的两个主要过程均在密闭的技术条件下完成，为此，此一工艺相对於其他提锌工艺（包括各种湿法或火法过程） ，
8、就环保议题而论，均属上佳过程而无需质疑。2、较好的提纯过程：由于氨及其衍生物，对锌作业的选择性，含锌物料的各种杂质（如铁、铅等） ，不易在作业中参与化学变化而不进入产物中，有的杂质（如铜、镍等）则可调正技术参数，而抑制其参与反应，从而实现了提取与提炼融为一体的冶炼过程。中试生产的数据表明：锌的回收率和产品纯度均达到 95%以上。3、较廉的经济因素：众所周知，氨系易溶于水的物质，本工艺中的脱氨同时又系氨的再生回收过程，在密闭作业条件下，回收投入量 90%以上的氨，是容易实现的，由此看出，本工艺比较其他提锌湿法工艺，具有较为低廉的经济效果。4、较高地提升了产品价值：氧化型锌（包括一次与二次资源）目
9、前的冶炼方法大多采用回转窑制成次氧化锌。回转窑是相对比较粗糙的提纯设备，生产出的次氧化锌杂质含量高，用途相当狭窄，价格亦难以提高。但氨法处理后的碱式碳酸锌是选择性提锌工艺所得产品，纯度相当高，能够满足各种行业的需求，尤其适合电解锌行业，因此价值得到很大提升，达到了次氧化锌价格的 2.4 倍。取得了以较小的成本创造较高价值的效果。（二）工艺技术装备的创新内容在现行诸多使用氨及衍生物的技术装备中，其加热元件一般均采用蛇形管或容器内壁设置爽套的办法，亦即蒸汽间接加热的方式以维护作业的进行，如此虽可较好地维持技术条件实施作业，但就蒸汽与装备容器的有效使用这两方面均不经济。本工艺发明、针对以上现行加热容
10、器的缺陷，开创了一种置加热锅炉与浸出容器为一体的密闭直热溶浸装置(目前已由煤加热改进为电加热，降低了对环境的污染)，其热效率比使用蒸汽直接冲击溶液还高，避免了含氨介质使用蛇形管或爽套加热的热效率低下，又解决了蒸汽直接冲击介质造成氨气外喷而改变作业条件的诸多弊病，致于工艺装置省略了锅炉的内容，简化作业，降低基建投资，则系额外带来的经济效应。这种装置在本工艺使用前系现行冶金化工行业，尚未使用过的创新内容。球磨氨浸浸渣 浸液氨浸过滤二、工艺流程氧化型锌资源蒸氨析锌混浆 氨气过滤 吸收塔产品尾气 氨水处理排空（碱式碳酸锌）洗涤洗水 尾渣送铅冶炼厂第三章 投资估算该技术的创新包括工艺创新与设备创新两方面
11、内容，许多设备是自行设计的非标设备，种类较多，在此不作一一列举，只作整体估算。以下按年产金属锌量 2000 吨的碱式碳酸锌规模预算，厂房及设备投资如下：名称 单位 数量单 价（ 万 元 ）小 计（ 万 元 ） 总计土建 50 50破碎机+球磨机 套 1 5.3 5.3压滤机 套 2 5.2 10.4动力系统 套 4 0.9 3.6吸收塔 台 1 5.5 5.5标准设备 仪器仪表 套 4 0.5 2自热式浸出槽 套 2 2.6 5.2中转槽 个 2 1.6 3.2蒸氨槽 个 2 1.8 3.6锥形料斗 个 1 2 2非标设备管道及阀门 套 1 2.8 2.8工具 套 1 1.5 1.5化验室 个
12、 1 3 398.1万元以上仅为生产厂房及设备所需投资金额。项目所需相关证件取得的费用、土地使用费以及人工工资未纳入。厂区占地面积约 2500 平方米，建设时间约 4 个月。第四章 投资收益估算由于市场行情是经常变化的，所有原料、辅料以及能源的价格均以撰写报告时现有行情为参考，下面以次氧化锌为起始原料，加工成碱式碳酸锌为例，以加工 1 吨金属量的次氧化锌为基准的成本预算。名称 单位单价（元）消耗量小计（元）总计原料（次氧化锌）1 个金属吨100001 吨金属吨10000液氨 吨 4000 0.5 吨 2000辅料碳氨 吨 400 2 吨 800煤(已改为电加热) 吨 400 2 吨 800电
13、度 0.6 500 度 300能耗水 吨 2.5 20 50管理和人工 500回收率折扣 5% 500月设备折扣 0.04% 20015150元目前原料的采购与产品销售形势很好，流通很快，年产 2000 吨金属锌的产品所需流动资金为 150 万元人民币。碱式碳酸锌作锌精矿（实际品质比锌精矿好很多）价格销往锌冶炼厂是很受欢迎的，目前锌精矿市场价格在 24000 元/金属吨，销售一个金属吨锌的产品需交纳税款4080 元（2400017%=4080） ，则生产 1 吨金属锌产品的纯利润为：24000-4080-15150=4770 元年利润为：47702000=9540000 元=954 万元月利润
14、为：95412=79.5 万元投资回收期（不包括建设期）：25079. 5=3.15（个月）如果能找到更加廉价的二次氧化型锌资源（如烟囱灰等） ；能够采购到充足的原材料，生产规模可以不断放大，则产生的经济效益将更加可观。第五章 本工艺与其他工艺之比较目前处理氧化型锌资源(氧化锌矿、含锌的各种废渣和烟灰)不外乎两种工艺：1，高品位氧化锌矿（锌含量 25%以上）通常采用本建议书第一章所述的中和湿法工艺。2，低品位氧化锌矿和含锌的二次资源均采用回转窑的火法工艺，生产次氧化锌。由于高品位氧化锌矿在自然界中含量毕竟很少（约占氧化锌矿总量的 5%） ，国内也只有在八、九十年代有少数厂家（表一所列）采用中和
15、湿法工艺，在资源相对紧缺的今天，高品位氧化矿已经相当少，该工艺受原料限制相当严重，无法形成较大规模，少有企业再采用该工艺，在次没有比较意义。虽然高品位的很少，但是低品位的氧化锌矿和二次资源由于受技术限制却很多，对这些资源的处理都是用回转窑的火法工艺。现以钢铁厂的烟囱灰（含锌 8%-12%）作原料生产相对应的产品为例，在投资规模(年产金属锌量 1000 吨都需要固定投资 80 万左右)相当的情况下,对回转窑工艺与氨法工艺在成本、质量、回收率、环保、效益五个方面作比较。（一）成本钢铁厂含锌 8%-12%的烟囱灰目前价格是 250 元/吨（在涟钢调查价格） ，按最低含锌 8%计算，得到一个金属吨锌需
16、要烟囱灰 12.5 吨，总价格：12.5250=3125 元.这是两种工艺都需要的原料,是固定成本。回转窑的加工成本(包括回收率折扣和设备折旧)每个金属吨约为 2800 元,总成本：3125+2800=5925 元.氨法工艺的成本在第四章已详细列出,其加工成本为：5150 元.总成本：3125+5150=8275 元(二)质量产品质量是体现一项工艺是否先进的重要指标.回转窑生产的产品是次氧化锌，其粗糙的工艺条件决定了它的产品有害杂质(特别是阴离子)比较多，无法用于最重要的电解锌行业，生产的次氧化锌的锌含量也是高低不一的，只有一部分高品位(含锌 45%以上)的可以用于火法冶炼粗锌，还有相当一部分
17、要再回炉富集。氨法工艺生产的产品是碱式碳酸锌,特殊的工艺条件只对锌单独提取，不掺杂其他有害杂质，产品质量十分稳定,纯度至少在 95%以上，可用于电解锌、火法炼锌、橡胶、制革、化肥等所有需要锌的行业。（三）回收率有色金属价格不断攀高，回收率也是关键指标之一。回转窑工艺经过反复回炉，其最终回收率最高可以达到 92%。氨法工艺的回收率在前文已经说明，至少达到 95%以上。（四）环保环保是当今化工、冶金行业的首要问题，新项目的立项第一关就是环保过关。新技术的环保性是该技术能否立足与长久发展的重大问题。以往对环境污染严重的技术必将逐步淘汰。回转窑工艺的原理是利用燃料燃烧产生高温，焙烧氧化锌使之挥发，用布
18、袋收尘以达到富集和相对提纯的目的。大量燃料的燃烧与烟尘挥发必将产生有害气体和粉尘，同时伴随有大量炉渣产生，这些都是现代环保所不允许的。氨法工艺本身的技术特性决定它是环保的：1、原料中没有强酸强碱，无污染源；2、整个工艺过程都是全封闭的，无废气产生；3、生产终端尾水是循环利用的，无废水排放；4、生产尾渣含铅、铋等有价金属，销往铅冶炼厂，无废渣污染，还可以产生部分利润。（五）效益效益是判断一个项目是否成功的标准，效益的高低是区别一项新工艺是否具有优势的依据。回转窑的产品次氧化锌目前市场价格是 10000 元/金属吨，总成本是 5925 元。利润为：10000-5925=4075 元,年利润:407
19、51000=4075000=475 万氨法工艺的产品碱式碳酸锌，目前市场价格是 24000 元/金属吨，总成本是：8275元，应缴纳税款：2400017%=4080 元利润为：24000-4080-8275=11645 元,年利润:116451000=1164.5 万综合比较两种工艺不难看出，氨法工艺相对传统工艺在各方面的优势都是相当明显，以后必将成为处理氧化型锌资源的主流工艺。第六章 总结在世界经济快速增长，尤其是中国经济高速增长的今天，市场需求相当旺盛，资源的消耗也日益增多，锌作为一种不可再生资源，在电镀行业有着绝对的地位，随着一次资源的不断减少，市场需求增加，锌价也一路攀升，未来的价格只
20、会更高。在硫化型锌矿大量开采和利用的同时，相当数量的氧化型锌矿和二次资源型氧化锌却一直处于尴尬的地位。现有工艺在环保和节能降耗方面受到很大限制，与现有国家政策相违背，其发展前景很不乐观。氨法炼锌工艺专门针对氧化型锌资源而设计，尤其对低品位（20%以下）的氧化锌资源的提炼也有同样好的效果，该工艺不涉及常规的“三酸两碱” （硫酸、硝酸、盐酸、烧碱、纯碱） ，整个过程处于封闭循环状态，对环境没有任何影响，是环保的；该工艺中最大的辅料消耗是液氨，由于做到了 90%液氨回收再利用，同时水资源也是循环利用的，成本相对其它冶炼工艺低很多，是节约的；在该工艺设置的反应条件下，氨只对锌作用，单独将锌提取出来而将其它杂质置于浸渣中，省略了许多繁琐的除杂净化过程，产品的回收率高（超过 95%） ，提炼锌之后的尾渣中含锌不超过 0.8%，纯度高（氧化锌含量超过 95%） ，是高效的；该工艺适用范围十分广阔，凡氧化型锌资源，不论品位高低，不论有何影响杂质，均能处理，如：氧化锌矿、次氧化锌、含锌烟灰等，是高效的；该工艺采用常规设备和特定技术条件相结合，适应性强，投资成本低，产出回报高，是经济的。在国家政策对现代工业提出节能降耗、环保、经济的要求下，氨法炼锌技术的发明是对整个锌冶炼行业的杰出贡献，必将产生难以估量的经济效益和社会效益。编撰人:李志仁2007-03-18
