随着我国铅锌工业的快速发展,我国的高品位的铅锌矿资源越来越少,难处理的铅锌混合矿的利用受到越来越多的重视。但是目前的选矿工艺很难将铅锌混合硫化精矿分选成单一的铅精矿和锌精矿,而且目前能直接处理铅锌混合矿的冶炼工艺ISP法（即帝国熔炼法）还存在着能耗高,环境污染大等技术难题。为实现铅锌混合矿的直接清洁冶炼,课题组与中国恩菲工程技术有限公司合作,提出不经分选的铅锌混合矿喷吹氧气熔融脱硫-喷吹碳质还原剂直接熔池还原的清洁冶炼新方法。本文重点对铅锌混合矿喷吹氧气熔融脱硫过程的基础科学问题进行研究。首先,通过对热力学平衡图的分析确定了该方法的理论上的可行性。利用FactSage计算了该熔炼体系各主体金属在各相的分配规律和热力学特性以及熔融脱硫渣系的相图,为熔融脱硫实验的开展提供理论依据。其次,采用单因素试验设计对铅锌混合矿喷吹O2熔融脱硫过程进行了系统研究,结果表明,脱硫渣残硫量最大值为0.485%,低于工业冶炼要求。空气中自然冷却时,脱硫渣主要析出物相为Zn2SiO4和ZnFe2O4;温度较低、氧枪高度较高、通氧速率较小和反应时间较短时,渣中析出了 PbS、Pb和Fe3O4等物相。考察了脱硫条件对熔融脱硫过程中铅锌挥发的影响规律,结果表明,铅的挥发主要受温度控制,熔炼渣型对锌挥发的抑制作用显著。铅锌主要以硫化物挥发,在低温区与气体反应生成铅锌硫酸盐。然后,研究了熔炼条件对铜以铅冰铜形式在渣底部富集的影响规律。结果表明,通过调控体系氧分压能够同时实现铜在底部的高富集和熔融脱硫渣的低残硫率。当温度为1250℃、Fe/SiO2为0.5、CaO/SiO2为0.6、通氧速率为80 L/h、氧枪高度为3.0 cm和反应30 min时,铜富集率达46.98%,渣残硫量仅为0.145%。最后,通过对铅锌混合矿熔融脱硫过程铅锌挥发规律的研究,并结合真空冶金的特点,本文还对真空蒸馏分离铅锌混合矿中PbS与其余组分做了探索研究。通过理论分析确定了真空蒸馏的可行性。真空蒸馏实验结果表明,当真空蒸馏温度为1 150℃和真空蒸馏时间为1.0 h时,铅挥发率达87.72%,而锌挥发率仅为1.41%。蒸馏残留物中锌和铁的硫化物重结晶形成Zn0.825Fe0.175S和Zn0.721Fe0.279S等矿相。