4.7.1 Введение

Способы первичного производства

Имеется три разных способа производства первичного цинка. Первый способ - это металлургический процесс под названием "электротермическая дистилляция". Реакция восстановления в этом процессе сопровождается выбросами неэнергетического диоксида углерода (CO₂). Процесс электротермической дистилляции применяется в Соединенных Штатах и Японии. В Российской Федерации эта технология не используется.

Второй способ производства цинка представляет собой пирометаллургический процесс с использованием печи Империал Смелтинг, что позволяет одновременно перерабатывать свинцовые и цинковые концентраты. В результате процесса образуются свинец, цинк, и выбросы неэнергетического CO₂. Металлургический коксовый/угольный восстановитель в этом процессе должен быть отнесен к свинцовому и цинковому производству для того, чтобы не допустить двойного учета. Массовое отношение, которое отражает такое отнесение, равно 0,74 тонн кокса/тонну цинка.

Третий способ производства цинка - электролитический процесс, который относится к гидрометаллургии. Этот способ используется на двух работающих в настоящее время российских производителях цинка: ОАО "Челябинский Цинковый Завод" и ОАО "Электроцинк". В этом способе цинковый концентрат обжигают и получают цинковый огарок, который затем подвергается выщелачиванию, в результате которого 80 - 86% цинка переходит в раствор для электролиза. Часть цинка (14 - 20%) остается в остатке от выщелачивания (цинковый кек), который направляется в вельц-цех. Цинковый кек смешивается с коксиком и нагревается в вельц-печи. Продуктом вельцевания является вельц-окись, которая содержит около 75% оксида цинка. Вельц-окись направляется на выщелачивание, а затем в цех электролиза. Затем цинк извлекают из раствора электролизом. Электролитический процесс не дает неэнергетических выбросов CO₂. Однако неэнергетические выбросы CO₂ происходят в процессе вельцевания. Таким образом, выбросы связаны с 14 - 20% (по массе) производимого в этом процессе цинка. (Данные ОАО "Челябинский Цинковый Завод" http://www.zinc.ru/metallurgy/technology).

Процесс вторичного производства

Имеется более 40 гидрометаллургических и пирометаллургических технологий, которые можно использовать для получения металлического цинка из различных материалов. В каждой конкретной ситуации выбор метода зависит от источника цинка (количества примесей и концентрации цинка) и от назначения получаемого цинка. Процесс часто состоит из стадии концентрирования цинка (методом физического и/или химического разделения), спекания, плавки и рафинирования. В некоторых случаях высококачественный цинк получают после физического концентрирования и используют в других отраслях, включая производство чугуна и стали, производство латуни и литье цинка под давлением, без последующих стадий переработки.

Стадии спекания, плавки и рафинирования - такие же, как при производстве первичного цинка, поэтому считается, что обычные процессы плавки являются источниками выбросов CO₂, а стадии спекания и рафинирования не дают соответствующих неэнергетических выбросов CO₂. Если стадия концентрирования включает использование углеродсодержащего восстановителя и нагревание до высоких температур с целью выпаривания или возгонки цинка из сырьевых материалов, то процесс может давать неэнергетические выбросы CO₂. Плавление в вельц-печи и восстановление шлака или процессы возгонки - вот два способа концентрирования. Вельцевание, которое применяется для концентрирования цинка в колошниковой золе, шламе, шлаке и других цинксодержащих материалах, включает использование доменного кокса в качестве восстановителя. Однако восстановленный цинк вновь окисляется в ходе процесса, а доменный кокс также служит источником энергии для процесса. Восстановление шлака или процесс возгонки, который применяется только для концентрирования цинка из расплава шлака от плавки меди и цинка, включает использование угля или другого источника углерода в качестве восстановителя.