在由SMM主办的2025 SMM (第二十届) 铅锌大会暨产业博览会-锌二次资源综合利用及技术论坛上，广西梧州市永鑫环保科技有限公司总工程师夏海燕围绕“火法处理含锌二次物料生产再生锌的生产实践”的话题展开分享。他表示，含锌二次物料因其物料特性，主要采用火法流程处理生产再生锌，且体现出了产品质量高、投资省、污染物排放少、能耗与湿法炼锌接近比传统火法炼锌要低等优点，因此已成为再生锌企业争相应用的新技术。
国内锌及再生锌资源现状
我国是世界上精炼锌总产量、消费量第一大国，精锌的国内消费量超过国内产量，而我国的锌精矿资源本就短缺，经过多年高强度开采，优质锌资源日渐减少，2024年国内锌精矿产量更是降至近十年以来的最低水平，全国锌精矿产量为400万吨，同比下降6.0万吨，而锌的冶炼产能在600万吨/a以上，原料供应长期依赖进口，导致2024年出现加工费倒挂。
主要工艺流程的原则
工艺介绍：
广西梧州市永鑫环保科技有限公司的再生锌项目，集中规模化处理钢铁、铅、锌、铜等冶炼过程中产生的环保锌灰、含锌烟尘、锌渣等含锌二次资源。公司的工艺流程：挥发窑富集+高温脱氟氯+矿热电炉还原熔炼+精馏生产火法精锌，生产过程产生的含锌废物等用于生产高级氧化锌系列产品（碳酸锌、活性氧化锌、高纯氧化锌等）；生产过程产生的高盐废水净化后通过MVR蒸发处理，产出工业氯化钠和氯化钾产品。
根据《GB/T 21651—2018 再生锌及锌合金锭》中对再生锌锭的定义：完全采用含锌二次物料生产的锌锭，称之为再生锌锭。含锌二次物料定义：区别于在自然界中天然存在的锌矿物的含锌物料。
锌二次物料的分类
第一类是锌伴生铅矿、铜矿以及铁矿在提炼铅、铜、铁的生产过程中产生的含锌物料，例如炼铅炉渣、铜烟灰、高炉瓦斯灰(泥)。
第二类是含锌产品在使用过程中产生的含锌废料，包括利用热镀锌合金进行钢材防腐蚀热镀时产生的镀锌渣，利用锌电镀时产生的电镀泥，利用铸造用锌合金锭压制成品时产生的含锌料渣等。
第三类是报废的含锌终端消费品，例如黄铜合金、铸造合金制品、干电池壳及镀锌废钢在回收冶炼过程中钢铁镀锌层的锌以气态挥发随烟气进入收尘系统被收集下来的烟尘。
有色行业标准《YS/T 1093—2024 回收锌原料》于2024年10月1日实施，该标准定义回收锌原料标准：区别于在自然界中天然存在的锌矿物、回收后不能直接用于锌冶炼生产、但经除杂和富集后可用于再生锌及锌合金锭生产的含锌物料。回收锌原料根据来源分为：炼钢铁过程产生的含锌烟尘、锌熔炼渣、废锌电池、废锌涂层和锌冶炼脱氟氯过程产生的含锌烟灰等。
总结：
不论如何定义，再生锌原料为含锌二次物料，主要成分除锌外，与矿锌物料最大的区别在于氟氯含量偏高。含锌二次物料含氟一般在0.05~1.5%，氯0.5~15%，铁1~20%；入炉原料平均含氯6~9%、氟0.4~0.6%、铁7~9%。这样的物料采用湿法碱洗，氟的脱除率很难达到0.1%以下，氯也一般在0.5~1%，这样高的氟氯含量的氧化锌进行浸出后，溶液中的氟氯很难达到电解锌液对氟氯的要求。
所以，为了脱除物料中的高氟氯，我们选择火法高温焙烧脱除。这样处理后的含锌二次物料，其中的杂质元素氟氯都可脱除至0.1%以下，同时绝大部分的铅、铟、镉、砷、汞、铊及部分银、铜等都随氟氯挥发进入烟气系统而脱除，产出的氧化锌焙砂含锌平均55~62%，铁7~8%。
这样的高温焙砂，一般不适合采用传统的湿法浸出——净化——电解法生产锌锭。主要原因如下：
一、焙砂的氟氯含量仍高于锌精矿焙砂中的低温焙砂对氟氯<0.002%的要求。
二、因铁酸锌在800~1000℃时，可以被还原分解成氧化锌和四氧化三铁、氧化亚铁、铁等，所以锌精矿的低温焙砂要求酸溶铁<3.5~5.5%，高温焙砂中可溶铁的含量会>5.5%。
若采用常规的湿法浸出，会使浸出液中含铁过高，在中和除杂时带走较多的锌量，从而影响锌的直收率和回收率。而采用电炉还原熔炼，在1100℃以上的高温及过剩的CO强还原气氛下，高温焙砂中的锌绝大部分被还原成锌蒸汽冷凝成锌液铸成锌锭回收，火法再生锌焙砂采用湿法冶炼存在的问题(如F、Cl、可溶铁偏高）在选择火法流程后都可迎刃而解。
通常的火法炼锌流程包括火法脱除氟氯及其他杂质，和电炉炼锌，常见于矿锌冶炼的火法工艺如ISP、竖罐，目前未见应用于再生锌行业。
火法炼锌的特点
一、适应性强（包括原料和规模）
01 由于再生锌原料来源复杂，部分固废和危险废物来源于冶金以外行业，有害杂质成分复杂、同批次或不同批次有害杂质波动较大，采用火法脱氟氯、电炉还原流程可以不需要顾忌可溶锌、可溶铁及其他湿法冶炼（电解锌）敏感的可造成烧板的杂质。
电炉炼锌用再生焙砂对氟氯要求远比湿法宽松，一般将氟氯控制在<0.15%完全可以满足工艺要求。
02 目前钢铁行业还存在的中频炉炼钢主要用于生产铸件和法兰片，生产过程产生的中频炉含锌烟尘中还含有较高热值和一定量的有机物，目前湿法炼锌工艺很难处置这种烟尘。选择火法高温氧化性焙烧，既可以利用其中的碳和有机物热值，节省能源，还可以产出氟氯<0.1%以下的锌焙砂，该锌焙砂可以直接进电炉熔炼产出99.5%以上的锌锭，不必再经过挥发窑还原—碱洗—浸出—离子交换脱氟氯—电解产析出锌—熔铸产锌锭的冗长流程，简化流程、降低能耗、提高直收率。
03 火法脱除氟氯过程中可以使得钢烟灰、次氧化锌等回收锌原料中的铅、银、铟、镉、锗、铜等有价金属及氯化钾、氯化钠等盐类富集于烟尘中，减少综合回收的处置物料量，相应也减少综合回收的处置成本。
04 基本不受规模限制，目前国内主要流行成熟的单台电炉日产锌锭一般在30-50吨之间，经过近年探索正在趋于大型化发展，有多家已建和在建的多台电炉再生锌生产企业年产量达到和超过5万吨。
二、能耗低
电炉炼锌单耗一般在3200Kw.h/t锌左右，与湿法再生锌电解直流电单耗基本持平，虽然需耗焦炭220-240Kg/t锌，但可产360m3/t锌电炉煤气；包括火法脱氟氯及精馏在内总能耗可控制在980Kgce/t精锌内，达到矿锌湿法炼锌的一级能耗值。
三、环境友好
1. 选择火法脱除氟氯相比碱洗产出的废水大幅度减少，完全实现工业废水零排放，虽然后段也有湿法综合回收流程，但进入湿法系统物料量只有全部水（碱）洗流程的15-20%，电炉还原熔炼及精馏精炼除循环冷却水外不产生工业废水，总用水量大幅度下降；再生锌原料主要来自钢厂烟灰、和用其生产的次氧化锌，一般含钾较高，回收的钠盐、钾盐价值随含钾高低不同可以冲抵蒸盐成本甚至略有盈余，高盐废水的处置--钾、钠分盐不再是企业负担，可为环保设施运营注入强劲的生命力。
2. 由于采用电炉炼锌火法主流程在系统中不产生硫酸盐渣，电炉炼锌的水淬渣和综合回收产生的部分渣料需要进挥发窑贫化处理，由于采用电炉炼锌火法主流程在系统中不产生硫酸盐渣，挥发窑处理这些渣时产生的尾气所含二氧化硫一般只有1000-2000mg/Nm3,离窑烟气含硫只有酸性浸出渣挥发窑的10—20%，环保脱硫压力大幅减轻，脱硫成本也大幅降低。
3. 高温脱氟氯过程可以有效的除铊，TlCl的沸点只有720℃，TlF3的沸点也只有655℃，都在火法脱氟氯的温度区间内，对铊有较高的脱除率，保证了后续焙砂及火法炼锌的安全性，铊富集于高温煅烧的尾料中，有利于后续铊的减量化和资源化处置。
四、投资省、建设周期短、利润更高
年产5万吨全火法再生锌投资可控制在4亿元内（该费用包含严格按照再生锌生产标准建设的安全环保设施费用，生产废水实现真正的零排放），比硫酸浸出—电解法可节省投资约20-30%，同时减少流动资金的占用。不用建设过多的防腐设施和选用较为苛刻的耐氟氯腐蚀浸出、净化设备，也不需电解用昂贵的铅银合金或含银多元阳极，火法精锌比电解锌具有更广的用途和更高的价格。
结束语
含锌二次物料因其物料特性，主要采用火法流程处理生产再生锌，且体现出了产品质量高、投资省、污染物排放少、能耗与湿法炼锌接近比传统火法炼锌要低等优点，因此已成为再生锌企业争相应用的新技术。
