引言能源作为经济发展的动力，为我国工业企业的可持续性发展做出了积极贡献。工业作为能源消费的大户，其能源消费占全社会能源消费的三分之二以上，因此工业能源使用效率的高低，将直接关系到全社会能源的使用效率。“十一·五”计划以来，我国加大了节能工作的力度，实行节能目标责任制考核，节能事业得到前所未有的发展，全国单位GDP能耗由2005年的1.22吨标准煤/万元下降为2018年的0.52吨标准煤/万元，能源利用效率大大提高。多年来，我国出台许多优惠政策，鼓励企业进行节能技术改造，提高企业能源利用效率。例如，国家在每个“五年计划”中实施重点节能工程，在窑炉改造、电机系统能效提升、余热余压利用、绿色照明、节能技术装备产业化示范、能量系统优化、煤炭消费减量替代等方面给予一定的财政资金奖励，鼓励企业实施节能技术改造，降低能源消费。通过重点工程的实施，企业积极进行节能技术改造，能源利用效率得到极大提高，能源消费成本降低，市场竞争力得到进一步加强。同时，企业的节能改造也在向更大的深度和广度上发展。通过生产工艺技术改造实现节能，既是一种有效的节能方式，又是企业可持续发展的有效途径，已经得到企业的普遍认同。文中将对锌浸出渣处理工艺技术在实际工程中的应用效果进行重点分析。1锌浸出渣处理工艺湿法锌冶炼生产工艺中，锌浸出渣处理工艺主流工艺主要有黄钾铁矾法工艺、回转窑工艺、顶吹炉工艺、烟化炉工艺、侧吹熔化炉熔化+烟化炉烟化等。不同的工艺技术产出的渣成分各异，渣的性质不同，处理的方法也各不相同。下面针对以上国内主流的湿法锌冶炼锌浸出渣处理工艺技术进行简要阐述。（1）黄钾铁矾法工艺。该工艺方法处理锌浸出渣是基于锌浸出渣中铁酸锌和残留的硫化锌等在高温（90 ℃～95 ℃）高酸（终酸＞40 g/l）条件下溶解 ，得到硫酸锌溶液经沉矾除Fe后返回原浸出流程。由于沉矾后溶液可保留含 Fe3+ 在1 g/L～1.5 g/L ，从而使中浸过程自然获得了水解除杂质所需铁量。该法焙烧矿中锌总浸出率可达 98%以上，渣处理工艺流程短、投资少、能耗低，生产环境较好。但渣处理段溶液体积大且溶液中 Fe3 +和SiO2含量高，不利于稀散金属回收；弃渣含硫酸及重金属离子，需建大容量防渗漏渣库堆存，易造成环境二次污染。另外，该法要求焙烧矿含S低，最好能小于0.5%，否则会加大浸出过程锰粉消耗，使浸出溶液中Mn2+ 明显升高（严重时甚至超过 30 g/L）而增大电解电耗和影响电锌质量。流程对焙烧矿含Pb可不作要求［1］。（2）回转窑工艺。回转窑挥发（又称“威尔滋法”）处理铅锌冶炼废渣，是目前常用的含锌物料挥发处理工艺，在铅锌冶炼废渣和钢厂烟灰、氧化矿的挥发处理中最为广泛。其原料适应性强，技术成熟，操作简单，但清窑结劳动强度较大，贵金属回收率较低。该工艺浸出渣中的锌、铅、铟、镉等会发性较好，锌的挥发率92%～95%，Fe、Si、Ca、As等固化在窑渣中，窑渣含可溶性有毒金属少，便于堆存和外销［2］。（3）顶吹炉工艺。顶吹炉工艺是近年来发展迅速的强化熔池冶炼技术，其在多种有色金属冶炼、冶炼残渣回收处理生产应用方面都有涉及。该工艺处理含锌物料采用富氧熔炼，分炉操作，煤率较低（约40%），熔炼炉处理能力较强，贵金属回收率高。但该工艺配套供风系统比较复杂、且配套大型制氧站，投资比较高。2013年内蒙古兴安铜锌冶炼有限公司采用该工艺技术处理含锌物料，中国恩菲结合自己的设计经验在炉型结构上做了一定的改进。该顶吹炉已于 2015年10月份投产使用，目前生产指标稳定先进。喷枪富氧浓度约30%，煤率约45%，终渣含锌2%～3%，银的回收率大于90%。（4）烟化炉法工艺。该工艺处理锌浸出渣时常搭配一定比例的熔炼炉热容渣，可以充分利用热渣的潜热，提高炉子的处理能力。烟化炉锌浸出渣处理量约占渣量的60%，实现了全冷料处理锌浸出渣。其工艺流程短，密闭负压操作改善了现场环境，烟化炉与余热锅炉实现了一体化设计。该工艺金属挥发率为Zn的挥发率约为91%，Pb的挥发率约为96%，Ge的挥发率约为94%，银的挥发率达80%。与回转窑相比，银得到了较好的回收［2］。根据某锌冶炼厂的经验，采用烟化炉全部处理锌浸出渣冷料，存在能耗偏高、床能率低、下层风口区水套寿命较短等问题。由于锌浸出渣中硫酸盐含量较铅冶炼渣高，具有较强的腐蚀性，处理锌浸出渣的烟化炉水套寿命较短；而全冷料处理铅冶炼渣较之热料处理却存在床能力低、能耗高的缺点。（5）侧吹熔化炉熔化+烟化炉烟化工艺。熔池熔炼处理锌浸出渣工艺，关键是锌浸出渣的熔化。在熔炼的过程中，含锌物料中硫酸盐和碳酸盐的分解、水分的蒸发以及各物质的熔化造渣需要吸收大量的热。而在熔化造渣完成后，需要较强的还原性气氛，使锌、铅尽可能地还原挥发进入气相中，此时消耗的热量仅需要维持还原挥发过程的热平衡即可。实践应用证明，侧吹熔化炉采用高富氧，熔炼强度大、烟气量小、能耗低，该炉型适用于含锌物料的熔化。侧吹熔化炉采取连续进料，间断放渣的操作模式，其生产稳定、操作简单、烟气波动小。熔化后的热渣进烟化炉烟化。烟化炉处理热渣，有成熟可靠的应用，水套寿命长、能耗较低、操作简单［2］。从以上渣处理工艺主流工艺分析可以看出，回转窑处理含锌物料的工艺简单、技术比较成熟；但是由于其采用焦炭或者无烟煤，生产成本较高，且银回收率低。顶吹炉处理含锌物料引进该技术费用过高，建设投资大。烟化炉处理含锌物料冷料存在能耗较高、床能率低等问题。侧吹炉熔化+烟化炉烟化法熔炼强度大，能耗低，烟气量小。2改造实例云南某锌冶炼公司现有锌湿法冶炼锌浸出渣处理采用烟化炉法工艺，即电热前床承接还原炉产出的熔融液态渣并进行保温，为两台烟化炉分配热渣物料，烟化炉以该熔融液态渣为底料，添加锌冶炼产出的锌浸渣，通过烟化挥发的方式回收其中的金属锌。依据目前的操作条件，烟化炉的处理能力已经趋于饱和而且能耗较高，如不调整操作条件，将极大降低企业竞争能力，同时造成能源的极大浪费。烟化炉法锌浸出渣处理工艺流程如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.01.012.F001图1烟化炉法锌浸出渣处理工艺流程图而该公司堆存多年的冶炼渣、矿山堆存的铅锌共生氧化矿，仍然是堆积如山；况且随着矿山的正常开采生产，每年产出大量的铅锌共生氧化矿。如不尽快处理，不仅会造成宝贵资源的浪费，而且还会对周边环境带来重大威胁，不利于企业，更不利于国家有关发展循环经济、建设绿色矿山、绿色冶炼、恢复自然生态等精神的贯彻。结合电热前床的燃料替代技改，寻求实现绿色、清洁燃料的替代，并能提升烟化炉处理能力。经过充分研究论证，该公司采用侧吹炉熔化+烟化炉烟化工艺对现有锌浸出渣处理系统进行节能改造，即将现有电热前床改成侧吹熔化炉，并使用天然气为主燃料，以达到绿色、清洁燃料的替代、锌浸出渣处理环保节能技改目的；同时，将锌系统产出的浸出渣并搭配部分氧化矿进侧吹熔化炉熔化，熔化后的熔融液态热渣以及现有还原炉所产热渣进现有2台烟化炉处理，通过还原挥发回收渣中的铅、锌、银等有价金属，详细工艺流程如图2所示［3］。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.01.012.F002图2侧吹炉熔化+烟化炉烟化锌浸出渣处理工艺流程3实例节能效果分析该项目目前已成功投入运行，根据该公司生产情况，技改后2019年10月～2020年3月共计6个月时间，共处理锌浸出渣82 335.10 t，其中富氧侧吹容量炉综合能耗［4］为9 911.07吨标准煤（见表1）；烟化炉综合能耗14 971.25吨年标准煤（见表2），侧吹炉熔化+烟化炉烟化锌浸出渣处理工艺综合能耗24 882.32吨标准煤，锌浸出渣处理单位产品能耗［5］为302.2千克标准煤/t。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.01.012.T001表1技改后侧吹炉熔化系统能耗项目能源品种消费量折标系数标煤量消耗能源无烟煤6 604.28 t0.817 2吨标准煤/t5 397.02天然气777．912 466万m311．461吨标准煤/万m38 915.66电力248．939 590万kWh1．229吨标准煤/万kWh305.95氧气1 875.406 783万m30.587 吨标准煤/万m31 100.90压缩空气2 301.591 962万m30.245 吨标准煤/万m3563.89新 水0.72万t0.087吨标准煤/万t0.063除盐水7.332 9万t0.386 6 吨标准煤/万t28.50回收能源中压蒸汽-67 051.68 t0.095 46 吨标准煤/t-6 400.75综合能耗/吨标准煤——9 911.0710.3969/j.issn.1004-7948.2021.01.012.T002表2技改后烟化炉系统能耗时间能耗/吨标准煤渣处理量/t2019年10月2 007.731 426.162019年11月2 689.241 252.352019年12月2 325.531 426.522020年1月2 432.291 229.472020年2月2 380.511 427.632020年3月3 135.951 372.97合 计14 971.2582 335.10项目技术改造前，2018年企业采用锌浸出渣处理工艺为电热前床+烟化炉，全年共生产锌浸出渣105 984.19 t，工艺综合能耗39 659.75吨标准煤，锌浸出渣处理单位产品能耗为380.85千克标准煤/t，技改前2018年锌浸出占处理能耗情况表如表3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.01.012.T003表3技改前2018年锌浸出占处理能耗情况时 间烟化炉电热前床渣处理量/t综合能耗/吨标准煤电力/kWh标煤量/吨标准煤1月2 748.011320 47239.3866 898.122月3 287.54839 876049.00810 266.693月3 243.819394 09848.4357 144.324月3 467.330449 42255.2349 546.625月4 288.767462 71656.8689 446.626月3 681.461525 34864.5658 639.667月3 977.422492 65260.5479 879.528月2 694.457404 17849.6739 377.079月3 830.971547 55467.2948 889.6610月3 174.962551 10067.7307 456.2511月2 498.009586 16072.03910 095.6712月2 766.998597 66873.4538 343.86合 计39 659.75053 730 128704.230105 984.19工艺综合能耗/吨标准煤40 363.99锌浸出渣单位产品能耗/(千克标准煤/t)380.85项目改造前，年处理锌浸出渣105 984.19 t，改造后半年处理锌浸出渣82 335.10 t（164 670.2 t/a），锌浸出渣处理能力提高55.4%，处理能力得到大大提高；同时，项目改造后，锌浸出渣单位产品能耗由技改前的380.5千克标准煤/t，下降为技改后的302.2千克标准煤/t，降幅达20.6%，节能效果显著。根据节能量计算公式［6］：式中：△ E——项目节能量，吨标准煤；Eu0——改造前产品单耗，吨标准煤/t；Eu1——改造后产品单耗，吨标准煤/t；G0——改造前产品产量。项目经过技术改造后产生的节能量为：△E=（0.380 5－0.302 2）×105 984.19 =8 299吨标准煤。4结语文中分析了现阶段锌浸出渣处理工艺技术，并将侧吹炉熔化+烟化炉烟化锌浸出渣处理工艺成功应用于实践。通过对项目技术改造前后运行数据分析，可以看出该工艺节能效果显著，节能率达20.6%；新生产工艺使锌浸出渣处理能力提高了55.4%。