湿法炼锌是典型的重金属高污染行业,亟需开展清洁生产进行前摄性的污染防控。由于缺乏相关数据与合适的分析评估方法以识别清洁生产机会,现技术阶段湿法炼锌系统重金属代谢过程、产污原因、控制点位与削污方式尚不清楚,导致该行业清洁生产水平提升缓慢。本文以典型湿法炼锌系统为对象,分别从过程网络、过程单元内部工艺链、工艺单元3个层面,研究了七种主要重金属(Zn、Mn、Pb、Cd、Cu、Co、Ag)的物质代谢过程,系统研究了产污机制与削污潜力,为重金属削减清洁生产方案的设计提出了针对性建议与核心技术的需求。本论文基于分配系数构建了湿法工段复杂流程重金属的两相多元素物质代谢模型。研究发现,锌焙砂是重金属的主要输入源,酸浸渣、钒渣、钴渣和铜镉渣是湿法炼锌系统重金属输出的主要形式。过程网络分配行为对各重金属产污影响较大,影响程度依次为:Cd(55.75%)>Cu(45.88%)>Co(43.64%)>Ag(27.53%)>Zn、Mn、Pb(0%)。过程网络中的中浸后浓密与预中和后浓密过程单元是可通过采取优化物质分配手段(如加强固液分离)实现重金属污染削减的重要节点。通过将统计熵方法应用于湿法炼锌研究,提出了定量评估物质流污染程度与资源利用潜势的新方法与指标。分析发现,泡板单元是造成重金属沿工艺链污染程度加剧的关键环节(指标S值上升28.8,指标ΔS上升2902.3),应重点考虑采取更高效、节水的工艺技术对泡板单元进行替代,同时加强工艺链上游的物质循环。将能耗与产污行为参数引入关键工艺单元锌电解过程机理模型,阐明了锌电解工艺单元中过生产指标和产污指标间的关系,综合优化了工艺参数。研究表明,阳极副反应贡献了电解总能耗的62%,阳极析氧贡献了酸雾产生量的87%,阳极析锰贡献了阳极泥产生的100%,后续应重点加强对阳极行为的研究。而生产中额外的能耗升高可能将成为通过工艺调控实现削污的主要限制因素。湿法炼锌系统重金属的主要产污机制分可为分配不当、资源损耗和工艺受限三种。其中分配不当是Cu、Cd、Co和Ag的主要产污机制(理论削污率约为27–56%),资源损耗是Zn的主要产污机制(理论削污率约为100%),工艺受限是Mn和Pb的主要产污机制(理论削污率约为13–49%)。现技术阶段,湿法炼锌系统重金属大幅度削减仍一定程度受上游原料供应与下游末端回收环节的影响,需扩大系统边界,协同开展清洁生产,才能进一步实现湿法炼锌行业绿色、可持续发展。