中国再生锌工业.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 1 0 年5 期 5 1 中国再生锌工业 孔明，王晔 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 摘要介绍了中国再生锌的分类、产量估算方法、再生锌回收技术，以及再生锌发展缓慢的原因，并对其 发展提出建议。 关键词再生锌；产量估算；回收技术 中图分类号T F 8 1 3文献标识码A 文章编号1 0 0 7 - - 7 5 4 5 2 0 1 0 0 5 一0 0 5 1 一0 4 C h i n aS e c o n d a r yZ i n cP r o d u c t i o n K O N GM i n g ，W A N GY e B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ．C h i n a A b s t r a c t T h ea c t u a ls t a t u sa n di t sd e v e l o p m e n tt r e n do fC h i n e s ez i n cr e c y c l i n gi n d u s t r yareu n d e r s t o o d ． T h em e t h o do fp r o d u c t i o ne s t i m a t e s ，c l a s s i f i c a t i o no fs e c o n d a r yz i n c ，t e c h n o l o g yo fz i n cr e c y c l i n g ，t h er e a sonf o rl o wd e v e l o p m e n to fs e c o n d a r yz i n cared i s c u s s e di nd e t a i l ．I t sd e v e l o p m e n ti sa l s op r o p o s e d ． K e y w o r d s S e c o n d a r yz i n c ；P r o d u c t i o ne s t i m a t e ；R e c y c l i n gt e c h n o l o g y 中国是世界上最大的锌生产国和消费国，2 0 0 9 年中国精炼锌产量为4 3 5 万吨，大约占世界总产量 的3 9 ％。然而我国的再生锌产量是比较低的，与世 界平均3 0 ％的再生锌利用率相比，我国再生锌产量 只能占到精炼锌总产量的1 3 ％左右。但是长期以 来，我国再生锌官方数据统计由于统计口径及数据 涵盖范围等问题，比较薄弱，远低于我们的统计，尤 其是近几年来再生锌数据维持在5 万吨以下，这相 当于不足精炼锌总产量的l ％。本文在大量实地调 研的基础上对我国再生锌产量进行合理的估计和测 算，并对现存的再生锌技术进行简单介绍。 1 再生锌分类 再生锌产量按原料来源主要分为新废料和旧废 料。新废料是在冶炼及加工过程产生的废料，主要 包括来自镀锌行业、铜材厂、锌压铸行业、锌材加工 行业、电池生产工业的锌渣、灰、边角料以及铅、铜冶 炼系统的锌渣等。旧废料是产品使用期满报废后产 生的废料，主要是来自镀锌制品报废回收重熔产生 作者简介孔明 1 9 8 3 一 ，女，山东威海人，助理工程师 的电炉烟尘、以及少量来自报废锌压铸件、锌材的回 收。按原料分类的再生锌产量统计见表1 。 1 ．1 新废料 1 ．1 ．1 热镀锌渣、锌灰 热镀锌灰锌渣是中国再生锌的主要原料，2 0 0 9 年大约占接近7 0 ％。热镀锌灰锌渣中锌含量高，易 于回收，回收率高达9 0 ％以上。根据渣在锌锅中的 不同位置，分为底渣、自由渣和浮渣，锌含量均在 9 5 ％以上；批量镀锌 镀锌管、镀锌结构件等 除锌渣 外还产生锌灰，锌灰由氧化锌和锌组成，锌含量也在 8 0 ％左右。2 0 0 9 年在中国镀锌产品市场中，镀锌板 占4 2 ％，镀锌管占2 0 ％，镀锌结构件占3 8 ％。考虑 到近几年来建筑材料、高速公路等方面的镀锌结构 件用量增长较快，对前几年的比例作相应调整。另 外在镀锌板产量中约有5 ％左右为冷轧板，不产生 锌渣。根据调研，热镀锌板中锌渣的产生量按平均 3 ．5k g ／t 镀件计算，锌渣中锌含量按9 4 ％计算。其 他热镀锌制品的单位镀件耗锌量按5 ％计算，这部 分锌中只有7 3 ％附着在镀件中，其余1 6 ％和1 1 ％ 万方数据 5 2 有色金属 冶炼部分2 0 1 0 年5 期 分别在锌灰和锌渣中。估算结果见表2 。 表1我国再生锌按原料分类产量 T a b l e1C h i n e s es e c o n d a r yz i n cp r o d u c t i o nb yf e e ds u p p l y ／1 0k t 类别 2 0 0 52 0 0 62 0 0 72 0 0 8 2 0 0 9 2 0 1 0 镀锌1 32 23 22 93 9 4 7 黄铜材 2222 2 2 新废料 锌压铸 1 ． 2222 3 锌材11111l 电池制品 111 11 1 铅、铜等冶炼系统344556 小计 2 13 24 24 05 06 0 表2 热镀锌渣锌灰锌回收量估算 T a b l e2 S e c o n d a r yz i n cr e c o v e r ye s t i m a t ei nh o tg a l v a n i z i n gz i n ci n d u s t r y ／l ok t 1 ．1 ．2 铜材厂下脚料 我国铜材综合成品率平均为6 0 ％。铜材中有 很大一部分是铜杆，这部分基本不含锌，另外的黄铜 材中也只有一部分是来自冶炼铜和锌作为原料，另 外很大部分是来自杂铜。在此部分只计算新生黄铜 材的下脚料。在铜材加工过程的边角料中8 0 ％直 接被铜加工企业收回利用，2 0 ％返回铜的生产阶段 间接利用。其中直接利用的黄铜废料中约9 0 ％的 金属锌没有离开黄铜，另外1 0 ％的金属锌有7 5 ％被 回收再用，间接利用的黄铜中的锌由于与铜相比，锌 的价值偏低，9 0 ％没有被回收，只有1 5 ％左右以铜 灰形式 含锌3 0 ％左右 生产电解锌 表3 。 表3 铜材厂下脚料再生锌回收量估算 T a b l e3 S e c o n d a r yz i n cr e c o v e r ye s t i m a t ei nc o p p e rs e m i si n d u s t r y 类别 2 0 0 52 0 0 6 2 0 0 7 2 0 0 82 0 0 92 0 1 0 铜材产量／l Ok t 5 0 2 ．55 3 2 ．46 3 0 ．28 3 6 ．78 6 8 ．09 1 i ．4 锌含量／1 0k t 1 5 0 ．81 5 9 ．71 8 9 ．12 5 1 ．0 2 6 0 ．42 7 3 ．4 来自冶炼锌产量／1 0k t 4 2 ．84 4 ．64 2 ．43 8 ．o3 6 ．23 9 ．5 加工损失率／％ 4 0 问接利用率／％ 2 0 锌回收率／％ 1 5 间接利用锌量 c 1 ／1 0k t 0 ．50 ．50 - 50 ．5 0 ．40 ．5 直接利用率／％ 8 0 锌回收率／％ 7 ．5 问接利用锌量 c 2 ／1 0k t 1 ．0 31 ．0 71 ．0 20 ．9 1 0 ．8 70 ．9 5 来自铜材厂回收锌量 c l c 2 I ．5 3I ．5 71 ．5 21 ．4 11 ．2 7 1 ．4 5 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 0 年5 期 5 3 1 ．1 ．3 压铸锌合金 锌合金压铸时产生的锌废料主要来自压铸的熔 渣。锌合金压铸生产有5 ％的的金属损耗，另外还 产生4 ％的熔渣，熔渣主要送锌冶炼环节制造锌锭， 是压铸锌合金再生锌的主要原料来源。考虑到锌铸 件中有一部分是合金铸件，按铸件产量的9 5 ％计算 含锌量。估算结果见表4 。 表4 压铸锌合金中再生锌回收量估算 T a b l e4S e c o n d a r yz i n cr e c o v e r ye s t i m a t ei nz i n cd i ec a s t i n gi n d u s t r y ／l ok t 类别 2 0 0 5 2 0 0 62 0 0 72 0 0 8 2 0 0 9 锌铸件产量 3 5 ．64 4 ．55 3 ．86 3 ．56 6 ．7 锌渣含锌量 1 ．41 ．82 ．Z2 ．52 ．7 锌回收量1 ．31 ．6 2 ．02 ．3 2 ．5 2 0 1 0 7 0 ．0 2 ．8 2 ．6 1 ．1 ．4 锌材 锌材中的加工时产生的锌废料与锌电池中的加 工过程中产生再生锌的途径基本一致，也是加工过 程中产生的一些熔铸渣等。 1 ．1 ．5 锌电池 锌电池中锌废料主要来自锌饼、锌板加工过程 中锌锭熔铸产生的锌渣。我国电池用锌的熔铸损耗 率约为5 ％，熔渣产生率为4 ％，熔铸熔渣为再生锌 企业的原料来源之一。统计结果见表5 。 表5 锌电池中再生锌回收量估算 T a b l e5S e c o n d a r yz i n cr e c o v e r ye s t i m a t ei nz i n cb a t t e r yp r o c e s s 年度2 0 0 5 2 0 0 62 0 0 7 2 0 0 82 0 0 9 普通锌锰电池产量／亿只 1 9 82 1 02 3 52 5 02 3 3 电池中锌含量／l ok t 1 5 ．61 5 ．91 6 ．71 7 ．5 1 6 ．0 锌渣含锌量／k t0 ．7 t 0 ．70 ．70 ．70 ．7 锌回收量／k t 0 ．60 ．60 ．60 ．70 ．6 1 ．1 ．6 铅、铜冶炼系 由于锌与铅金属总是在矿石中伴生的，在铅冶 炼过程中，锌会在烟尘中富集起来，这部分也是再生 锌的原料。另外在铜冶炼系统中因为有废杂黄铜的 存在，其中的锌也会在烟道中富集起来，成为再生锌 的原料。 1 ．2 旧废料 1 ．2 ．1 钢厂含锌烟尘 这部分主要是用回转窑和平窑等工艺烧结生产 次氧化锌和一些化学产品。含锌烟尘主要来自高炉 灰、转炉灰和电炉灰。其中以电炉灰为主，因为电炉 主要是用来炼废钢，电炉灰中锌含量大约1 5 ％；转 炉也有一部分废钢，但含锌量较低，一般在零点几到 一点几的百分点；高炉灰的含锌量也有7 ％～8 ％， 但这取决于原料种类，不同钢厂的烟尘含锌量差别 很大。总的来说，烟尘的锌主要是来自电炉，具体数 据见表6 。 表6 含锌烟尘统计 T a b l e6S e c o n d a r yz i n cr e c o v e r ye s t i m a t ei nE A Fd u s t ／l ok t 类别2 0 0 52 0 0 6 2 0 0 72 0 0 82 0 0 9 52 9 858 6 859 6 960 0 667 8 3 8 69 6 9 7 9 81 1 0 2 93 73 21 81 4 5 ．97 ．36 ．53 ．72 ．8 5 ．06 ．25 ．53 ．1 2 ．4 电弧炉粗钢产量 电弧炉烟尘产生量 烟尘利用量 含锌量 锌回收量 表6 是按照镀锌钢产生的烟尘折合数值，在钢 厂的实际生产中，炼一炉废钢不太可能全部是镀锌 钢，而且根据镀锌钢占粗钢的产量比例，废钢的回收 量中镀锌钢的比例也不超过5 ％，而且南方沿海地 区环境潮湿，镀锌钢的使用和回收比例比北方要高。 根据调研，一般能够利用的烟尘含锌量在8 ％～ 1 8 ％。2 0 0 8 和2 0 0 9 年烟尘利用率大幅下降的原因 是锌价暴跌，用此法生产次氧化锌的利润大大缩水， 直到2 0 0 9 年下半年才有部分工厂慢慢恢复生产。 1 ．2 ．2 锌合金压铸件 万方数据 5 4 有色金属 冶炼部分 2 0 1 0 年5 期 锌合金压铸制品的折旧再生锌资源主要来自折 旧锌合金压铸制品废料，例如报废的汽车零部件、家 用电器等。其中绝大部分不适用于压铸工业的再次 利用，而是送锌冶炼环节生产锌锭，估算我国折旧锌 合金压铸制品回收率约为6 5 ％。 1 ．2 ．3 锌材 锌材中的折旧再生锌来源于折旧锌材制品废 料，包括废轧制屋顶板、印刷锌板、胶印锌板，这部分 废锌主要送到冶炼环节生产重熔锌锭。估算我国折 旧锌材回收率约为6 5 ％。 2 再生锌回收的主要工艺 我国再生锌的处理工艺分火法和湿法两种，以 火法为主。其中处理锌含量较高的废金属杂料的方 法有还原蒸馏法、湿法、熔析熔炼法、铝法等。处理 含锌量较低的钢厂烟尘等主要用回转窑、平窑等工 艺先生产氧化锌，再进一步处理。 2 ．1 对锌含量较高的废杂料处理 蒸馏法和湿法是目前处理含锌量较高的锌渣、 锌灰等的回收工艺，直接可以得到锌锭。 2 ．1 ．1 横罐蒸馏法处理富锌废料 这种方法生产过程比较简单，不需要很多机电 设备，基建投资少，成本较低，目前仍被我国一些小 型再生锌冶炼厂用于处理富锌废料，如热镀锌锌灰、 锌渣、粗锌锭、边角料等。 当横罐炼锌的原料为锌渣时，锌回收率有8 0 ％ ～8 5o A ，如果是锌灰，则只有4 0 ％～6 0 ％，横罐炼锌 得到的锌质量不高，一般只能达到4 号或5 号锌，甚 至等外锌。要想得到高质量的再生锌，还需对其进 行精馏精炼。 2 ．1 ．2 真空蒸馏法 此法的原理是利用锌渣中锌和其他金属的蒸汽 压不同达到锌和杂质分离的目的。该法只能处理热 镀锌渣，其优点是在较低的温度下可获得较高的蒸 发速度和较高的金属回收率，对物料中的成分有选 择性的回收，产品能避免氧化和其他污染，纯度可达 9 9 ．8 ％～9 9 ．9 ％，回收率可达8 5 ％以上。渣中未蒸 透的锌可通过简单的分选后返回蒸馏，因而其总回 收率可达9 8 ％以上，且设备简单，操作简便，加工成 本低于传统的平罐再生工艺。但是该法的设备投资 较大，推广受到限制，在个别大型镀锌钢厂有使用。 2 ．1 ．3 湿法工艺 湿法流程可分为可溶性阳极电解和浸出净 化电沉积两种工艺。可溶阳极电解工艺适于处 理锌渣，而浸出净化电沉积工艺适于处理 锌灰。两种工艺都采用硫酸和硫酸锌的水溶液作电 解液。 在炼锌工业中，湿法炼锌是目前的主要技术发 展方向，湿法工艺的优点是锌回收率高，比传统的火 法高2 0 ％左右，便于实现机械化、自动化，过程产生 的废水、废渣少，对环境污染小。 2 ．2 钢铁厂含锌烟尘的处理 在高炉炼铁和废钢再生冶炼过程中，铁精矿和 钢铁镀锌层中的锌会以气态挥发，随烟气进入收尘 系统被收集下来。这种烟尘，根据原料来源不同，含 锌量高低不等，这些含锌烟尘大多采用回转窑、平炉 等工艺生产次氧化锌 含锌5 0 ％ ，然后卖到一些氧 化锌厂进一步生产高纯氧化锌。 3 我国再生锌发展缓慢的原因及建议 1 原料问题是再生锌产业面临的主要问题，锌 在镀锌领域消费量最大，大约占到5 0 ％以上，但是 目前我国在镀锌钢材重熔体系尚不完善，大部分镀 锌钢混杂在其他废钢中一起重熔，这样得到的含锌 烟尘中锌含量较低，低于8 ％的烟尘是不具备处理 价值的。若能将镀锌钢单独分拣重熔，得到的烟尘 含锌量会大大提高，也能使其中的锌得到有效回收。 2 再生锌的生产工艺落后，环保不过关，严重 制约了再生锌行业的发展。应该提倡开发新的符合 环保要求的新技术，提高再生锌回收的经济效益。 参考文献 [ 1 ] 张江徽，陆钟武．锌再生资源与回收途径及中国再生锌 现状[ J ] ．资源科学，2 0 0 7 ，2 9 3 8 6 9 2 ． [ 2 ] 张江徽，陆钟武．中国2 0 0 4 年锌循环分析及政策建议 [ J ] ．资源科学，2 0 0 7 ，2 9 5 8 1 8 7 ． [ 3 ] 肖松文，肖骁，刘建辉，等．二次锌资源回收利用现状及 发展对策[ J ] ．中国资源综合利用，2 0 0 4 2 1 9 2 2 ． 万方数据