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本文作者：靳學利王家偉黃巖路長遠任彥軍作者單位：貴州大學材料與冶金學院

0引言

工信部2010年8月8日公告淘汰落后產能企業名單。從產能規?？?，煉鐵、煉鋼、水泥、玻璃、焦炭和造紙是此次淘汰落后產能的主力。這表明我國加快了轉變經濟增長模式，建設環境友好型社會的步伐;另一方面，隨著我國鋅精礦資源的日益枯竭，原料爭奪戰愈演愈烈，從難選、低品位、多金屬復雜鋅礦中提取鋅和有價金屬已引起人們的高度重視，開發中低品位氧化鋅礦是緩解原料嚴重短缺，保持鋅冶金長期穩定發展，實現鋅工業的可持續發展的必由之路。科研人員已經開始逐步關注低品位氧化鋅礦的綠色高附加值綜合利用，資源綜合利用就是要“變廢為寶”［1］。

1高純產品制備

郭興忠等［2］進行了從低品位氧化鋅礦直接制取納米氧化鋅粉的實驗研究。得到的氧化鋅顆粒的晶形為長針狀或棒狀，其顆粒直徑為20nm～100nm，長度為50nm～500nm，長徑比為1～15;并分析指出了有利于氧化鋅粒子的均勻成核、得到納米粒子的因素。

王國軍［3］以代蘭特拉氧化鉛鋅礦為原料提出了氧化鉛鋅礦直接制活性氧化鋅的工藝，達到鉛鋅分離，鉛富集，回收鐵，錳等有價金屬的目的，實現了低品位氧化鋅礦的綠色高附加值綜合利用。代蘭特拉氧化鉛鋅礦中的鋅主要的存在形式為:菱鋅礦(ZnCO3)、水鋅礦(2ZnCO3•3Zn(OH)2、鋅礬(ZnSO4)、硅鋅礦(ZnSiO3)和鐵鋅礦(zno•Fe2O3)。

其工藝流程如圖1所示。

主要化學反應如下:（略）。

采用酸浸工藝，鋅的回收率可達92%，并可實現鉛鋅分離，該工藝制活性氧化鋅技術路線是可行的。

劉清等［4］提出了貧雜氧化鋅礦堿浸－沉淀法制備鋅精礦和鉛精礦的新工藝，該試驗結果表明:鉛和鋅的回收率均達到80%以上，得到的鋅精礦中鋅質量分數為52%，鉛精礦中鉛質量分數為78%，均達到行業標準。

其中沉淀鉛的最佳工藝條件為:硫化鈉沉淀劑加入量是鉛質量的1.8倍，溫度70℃，反應時間30min;沉淀鋅的最佳工藝條件為:硫化鈉沉淀劑加入量為需沉淀鋅質量的2．4倍，溫度為90℃，反應時間3h。該工藝流程如圖2所示。

2有價元素的綜合回收利用

在某些高硅低品位氧化鋅礦的處理過程中一方面需要我們提高鋅的浸出率［5－6］，另一方面提取SiO2，富集其它有價金屬也是一條資源的綠色高附加值綜合利用之路。這方面的研究可以借鑒東北大學牟文寧等［7］用高濃度NaOH浸出紅土鎳礦中SiO2，該研究表明在最佳工藝條件下SiO2的浸出率可達82．77%，同時堿浸渣中的鐵、鎂、鎳被富集，其中氧化鎳的質量分數由1．29%提高到2．15%。

王佳東、翟玉春等人［8］在以硅酸鈉為原料制備SiO2粉體的研究過程中以CO2代替無機強酸，采用分步碳分工藝制備高純SiO2粉體。這樣既減少了無機強酸的消耗，同時又能滿足資源利用與環境保護的要求。該研究表明:在第一步碳分終點pH=10．9時，雜質Al、Ca、Fe等元素的去除率接近100%，當控制第一步碳分終點pH值為10．9時，第二步碳分產物SiO2純度高達99．9%以上，且制備的SiO2粉體為規則的非晶態球形顆粒、粒度均勻。

其中主反應:（略）。

李國民［9］進行了高硅氧化鋅礦浸出脫硅工藝的研究，提出了原礦中和脫硅，二次酸浸工藝，該工藝用原礦取代石灰作中和劑，酸耗降低約50%，堿耗減少約75%，并且通過增加中和凝聚渣的二次酸浸工序，提高鋅回收率約9%，使鋅的浸出率高達96．1%。

王玉芳等［10］在研究蘭坪某灰巖型低品位氧化鋅礦時，根據礦石鋅品位低、氧化不完全等特點提出了原礦直接氨浸———浸出渣選礦回收硫化礦工藝流程，其中氨性攪拌浸出考察了氨水濃度、浸出時間、液固比、粒度等因素對鋅浸出率的影響。氨性浸出渣可直接浮選生產鋅精礦與鉛精礦，鋅的總回收率約84%。該工藝具有金屬回收率高，工藝流程簡短，生產成本低等優點。

龔恩民等［11］針對某低品位氧化鋅礦石結構復雜、氧化率高、嵌布粒度細和風化泥化嚴重的特點，采用了焙燒———磁選聯合流程處理該礦石，獲得了鐵品位60．95%、鐵回收率80．55%的選礦指標。該工藝流程實現了鋅、鐵金屬及稀有金屬的綜合回收，有效利用了礦物，有著較好的經濟效益和社會前景。試驗流程如圖4所示。

濕法煉鋅工藝中產出的含有多種有價金屬的廢渣是一種寶貴的資源，楊文棟［12］采用“資源消費→產品→再生資源”的循環經濟模式，在原有生產工藝的基礎上積極開發創新，再建了諸多有價金屬綜合回收工序，如鈷鎳渣處理工序、金銀回收工序、硫酸鋅生產工序、銦回收工序等，實現了資源的綠色高附加值綜合利用，提升了企業的技術內涵和綜合實力。

3細菌冶金技術在難處理礦中的應用

在綠色冶金中細菌冶金方興未艾，細菌冶金又稱為微生物浸礦，是在生物工程技術與傳統礦物加工技術結合的基礎上產生的一種新型冶金工藝，它體現著學科間的交叉與融合。其原理是氧化亞鐵硫桿菌等化能自養菌具有亞鐵氧化酶或還原硫氧化酶，這些酶能催化礦物中的亞鐵和還原硫迅速氧化，使得礦物中的有價金屬轉化為溶液中的離子［13］。

據報道，用微生物浸礦技術可回收銅﹑鈾﹑金﹑鋅等50多種元素［14］。加拿大、印度、前蘇聯等國家，利用細菌法溶浸鈾礦成本大幅度降低，而且還能綜合回收鐵、釔及其它稀土金屬［15］。目前，細菌浸礦在閃鋅礦的處理中應用的比較多，而將細菌用于氧化鋅礦的浸出過程中，不僅能促進其中少量的硫化礦在較短時間內浸出，提高鋅的浸出率，還有利于浸出液沉淀除鐵，降低濾液中的鐵含量［16］。氧化鐵硫桿菌直接或間接浸出硫化鋅礦的原理如下所示:（略）。

細菌冶金具有投資少、成本低、其工藝條件易控制，設備簡單等優點，因此適宜處理貧礦、尾礦、爐渣，從而可以達到資源高附加值綜合利用的目的。同時細菌冶金工藝又是符合環境友好型的綠色冶金工藝。

4結論與展望

1)因地制宜?？蒲腥藛T根據各地低品位氧化鋅礦的不同特點提出的各種綠色工藝，資源的高附加值綜合利用工藝具有鋅及其它金屬的回收率高，目標產品純度高，質量好，生產成本低，環境污染小，資源利用率高等優點，從而可以彌補我國鋅精礦資源的短缺，在一定程度上改變我國鋅工業發展后勁乏力的不利局面，大大提升企業的技術內涵和綜合實力，綠色高附加值綜合利用是今后我們處理低品位氧化鋅鋅礦的工藝目標與發展方向。

2)綠色冶金又稱為清潔冶金﹑無污染冶金。低品位氧化鋅礦處理中采用的各種綠色冶金工藝，包括方興未艾的細菌冶金工藝，可以有效預防環境污染，確保員工和居民的健康，體現出了良好的生態效益和社會效益;而低品位氧化鋅礦的高附加值綜合利用則又為企業創造出了可觀的經濟效益﹑生態效益;社會效益與經濟效益的結合體現了可持續發展的理念，符合科學發展觀。

3)低品位氧化鋅礦的綠色高附加值綜合利用體現出了生產過程中的一種新的發展理念與生產方式:循環經濟。循環經濟是指在生產，流通和消費等過程中進行的減量化﹑再利用﹑資源化活動的總稱。發展循環經濟可以提高資源效率﹑環境效率，其最終目的是有利于經濟﹑社會的可持續發展。低品位氧化鋅礦的綠色高附加值綜合利用提高了鋅等資源的利用率，減少了環境污染物的排放，破除了此類氧化鋅礦資源品位低的約束，環境容量瓶頸，生產過程達到了循環經濟的要求。把發展循環經濟的理念應用于低品位氧化鋅礦的處理工藝中有利于我國鋅工業長期﹑健康﹑穩定的發展。我國循環經濟的發展可以借鑒德國循環經濟發展中的立法實施，日本循環經濟發展中民眾的積極參與，丹麥循環經濟發展中稅收的作用等經驗［17］。