锌，这抹深藏地壳的蓝白色金属，支撑着从镀锌钢梁到新能源电池的现代工业脊梁。它在有色金属家族中稳居第三把交椅，仅次于铝和铜，其身影遍布建筑、电子、汽车等万千领域。从矿石到金属的蜕变，却藏着一场跨越高温与化学的百年博弈。火法冶炼以千度烈焰驯服矿石，湿法冶炼借溶液之力巧取精粹，两条技术路线的迭代与竞争，勾勒出锌冶炼的发展轨迹。如今湿法工艺已以 85% 的全球产能成为绝对主角，却仍无法完全替代火法的特殊价值。
全球锌冶炼行业已形成成熟体系，中国、印度、巴西等发展中国家成为产能主力，其中中国的产能与产量长期稳居全球首位。这条产业链从锌矿石开采起步，历经选矿富集得到锌精矿，再通过冶炼提纯获得高纯度锌锭，最终延伸至锌合金、镀锌材料等深加工产品。不同工艺路线在此过程中展现出截然不同的特质，既承载着古老的冶金智慧，也孕育着绿色转型的创新力量。
火法炼锌是人类较早掌握的锌提取技术，核心原理是在 1000°C 以上高温中，用焦炭或煤等碳质还原剂将氧化锌还原为锌蒸气，再经冷凝获得液态锌。这种高温还原的思路延续百年，至今仍有两种工艺在特定场景中应用。密闭鼓风炉法（ISP 法）是唯一规模化应用的火法技术，最大优势在于可同时处理铅锌共生矿，韶关冶炼厂采用此法时锌回收率可达 93.8%。其流程分为两步：先将精矿烧结焙烧生成氧化锌，再与焦炭一同投入鼓风炉，锌蒸气随一氧化碳上升至冷凝器，铅与炉渣则下沉分离实现回收。
另一种曾广泛应用的火法工艺是竖罐蒸馏法，葫芦岛锌厂曾用此法直接生产纯度达 99.9996% 的高纯锌。但该工艺存在致命短板：吨锌耗煤量高达 1.5 吨，能耗远高于其他方法，且生产过程对人工依赖度强，随着环保与节能要求提升已逐步淘汰。整体而言，火法工艺存在明显局限性：不仅依赖优质焦炭作为还原剂，高温环境还易使铅、镉等杂质混入锌液，必须通过二次精馏才能提升纯度，且二氧化硫排放问题始终难以根治。
湿法炼锌的崛起改写了锌冶炼的行业格局，其以浸出 – 净化 – 电解为核心流程，省去高温还原环节，能耗较火法降低 30% 以上。根据原料处理方式的差异，湿法工艺可分为传统焙烧 – 浸出流程和创新的直接浸出技术，前者至今仍占据湿法产能的 70%。传统流程的起点是硫化锌精矿的氧化焙烧，在沸腾炉中处理后，硫化锌转化为多孔的氧化锌焙砂，同时产生的二氧化硫可送至制酸车间生产硫酸。
焙砂随后进入关键的中性浸出环节，所用浸出液是含 150–180 g/L 硫酸的电解废液，终点需精准控制 pH 值在 5.0–5.2 之间。这一 “中性” 并非指全程中性，而是通过弱酸性环境实现锌与杂质的初步分离：氧化锌溶解后以硫酸锌形式进入溶液，铁、砷、锑等杂质则水解为胶体沉淀。株洲冶炼厂的实践表明，这一环节形成的氢氧化铁胶体可高效吸附砷、锑等有害元素，为后续提纯奠定基础。浸出后的溶液经锌粉置换净化，除去铜、镉等残留杂质，最终通过电解获得纯度 99.995% 的电锌。不过该流程会产生含 20% 锌的浸出渣，其中的铁酸锌难以溶解，需通过回转窑烟化或热酸浸出进一步回收。
直接浸出技术的出现是湿法炼锌的重大突破，21 世纪以来逐步发展出氧压浸出与常压富氧浸出两类技术。氧压浸出在高压釜中进行，需控制温度 150–180°C、氧分压 0.7–1.5 MPa，直接向硫化锌精矿通入氧气，将其氧化为硫酸锌，同时使硫转化为单质形态回收。这种方式从源头避免了二氧化硫排放，锌浸出率可超过 98%，但高压设备投资巨大，维护成本高昂，目前仅加拿大特雷尔厂、中国丹霞冶炼厂等少数企业应用。
常压富氧直接浸出则巧妙规避了设备难题，在常压、95–105°C 条件下，利用 Fe³⁺/Fe²⁺的循环催化作用氧化硫化锌，硫同样以单质形式析出。株洲冶炼厂 2008 年投产全球首条该类型生产线，采用玻璃钢反应器即可满足需求，不仅操作简单，还能处理高氟、高氯含量的特殊精矿，锌回收率稳定在 98% 以上。直接浸出技术的核心价值在于省去焙烧与制酸系统，使工艺流程缩短 50%，硫污染趋近于零，成为湿法炼锌的绿色升级路径。
锌冶炼行业始终面临诸多挑战。产能过剩导致企业开工率波动，产品同质化加剧市场竞争，而高能耗、高污染曾是传统工艺的代名词。矿产资源短缺使国内企业对进口依赖度较高，技术创新不足则限制了高附加值产品的开发。这些问题推动行业不断探索，从富氧强化焙烧提升效率，到余热回收降低能耗，再到浸出渣无害化处理，每一步技术改进都在平衡生产需求与生态保护。
不同工艺的并存与演进，诉说着锌冶炼的复杂与多元。火法工艺因特殊矿石处理能力仍保有一席之地，湿法工艺则在环保与效率的追求中持续迭代。从高温炉窑到化学溶液，从人工操作到智能控制，锌的提取过程见证了工业文明的进步。那些隐藏在数据与反应方程式背后的细节，那些工厂里持续运转的设备，共同支撑起这一关键金属的工业体系，而技术与自然的和谐共生，始终是这条淬炼之路的核心命题。
锌冶炼常见问答
- 湿法炼锌对焙烧环节有哪些关键要求？
需采用部分硫酸化焙烧以维持电解过程硫酸根平衡，同时要氧化除去砷、锑等杂质，尽可能减少铁酸锌生成（其会降低锌浸出率），还需保证焙烧炉气中二氧化硫浓度达标以生产硫酸，最终得到利于浸出的细小粒状焙烧矿。
- 铁酸锌的形成会带来哪些危害？如何控制？
湿法炼锌中，铁酸锌不溶于稀硫酸，会随浸出渣流失导致锌回收率下降，每 1 份铁酸锌形态的铁约造成 0.58 份锌损失。控制需将焙烧温度限制在 910℃以下，同时控制入炉精矿中铁含量不超过 10%、硫含量不超过 31%。
- 常压富氧浸出相比氧压浸出有哪些优势？
无需高压设备，对设备要求更低且维护成本低，操作更为简单，还可处理高氟、高氯含量的锌精矿，虽存在生产周期较长、热量损失较大等问题，但经济性更显著。
- 火法炼锌中的 ISP 法为何仍未被完全淘汰？
作为唯一规模化应用的火法技术，ISP 法可同时处理铅锌共生矿，能实现铅、锌两种金属的综合回收，在特定矿产资源处理场景中具有不可替代的价值。
- 锌精矿直接浸出技术的核心优势是什么？
最大优势是省去传统湿法工艺中的焙烧与制酸系统，使工艺流程缩短 50%，同时将硫转化为单质回收，从源头避免二氧化硫排放，大幅降低污染，锌浸出率可稳定在 98% 以上。
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