某公司冶金渣資源經濟利用分析*

王玉芳，鄭江華

(金川集團股份有限公司鎳鈷研究設計院，甘肅金昌 737100)

1 引言

某公司(以下簡稱公司)是甘肅省人民政府控股的以礦業(yè)和金屬為核心的垂直一體化、相關多元化的大型礦業(yè)集團，是中國鎳鈷生產基地、鉑族金屬提煉中心和北方地區(qū)最大的銅生產企業(yè)。主要生產鎳、銅、鈷、鉑族貴金屬、有色金屬壓延加工產品、化工產品、有色金屬化學品等。公司目前已形成鎳產品15萬 t、銅產品40萬 t、鈷產品1萬 t、化工產品280萬t的生產能力。鈷產量居世界第二位，鎳產量居世界第四位，鉑族金屬產量居國內第一位，銅產量居國內第三位。

2008年被列為國家循環(huán)經濟示范企業(yè)、國家首批創(chuàng)新型企業(yè)。2010年被國家工業(yè)和信息化部、財政部和科技部確定為全國第一批資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)，2011年被國土資源部、財政部確定為首批國家銅鎳多金屬礦產資源綜合利用示范基地。

近年公司深入推進循環(huán)經濟，工業(yè)水重復利用率達93.5%，二氧化硫利用率達96.1%，資源綜合利用水平穩(wěn)步提高。黑銅渣生產電積銅項目實現達產達標;尾礦酸浸提取鎳銅及綜合利用、鎳冶煉爐渣還原提鐵等項目研究取得積極進展。1萬t/年白煙灰和冶煉含銅廢渣廢酸綜合利用項目建成投運。礦區(qū)榮獲首批國家級綠色礦山稱號［1］。公司全體員工已對“減量化、再利用、資源化”的循環(huán)經濟形成共識。

本文對公司利用銅鎳硫化礦生產提取鎳、銅、鈷及稀貴金屬過程中產生的冶金渣資源經濟利用現狀及其發(fā)展作進一步的探討。

2 公司冶金渣資源現狀

公司冶金渣按冶煉過程劃分主要有兩大類，一是火法冶煉過程中產生的渣——冶煉渣，二是精煉過程中產生的渣——精煉渣。冶煉渣按冶煉主要產品分為鎳冶煉渣和銅冶煉渣，鎳冶煉渣產自閃速爐生產系統(tǒng)和頂吹爐生產系統(tǒng)，銅冶煉渣產自銅合成爐生產系統(tǒng)和銅電爐生產系統(tǒng)。精煉渣按精煉工藝主要有鎳精煉產出的鐵渣、銅渣浸出渣、壓濾鈷渣、陽極泥、加壓浸出渣等，銅精煉產出的黑銅渣、銅陽極泥等，鈷精煉產出的鐵渣和銅渣等。目前火法冶煉產生的冶金渣大量堆存，精煉過程中產生的冶金渣部分返到火法工序處理，部分另行開路處理，還有部分渣仍在堆存。冶金渣分類及利用情況見圖1。

圖1 公司冶金渣分類及利用情況

目前公司冶金渣量及主要金屬含量見表1、表2。

表1 公司冶煉渣渣量及主要金屬含量

表1中，2100萬t渣是鎳冶煉渣與銅冶煉渣的混合渣，以鎳冶煉渣居多，現堆存于渣場，其中含鎳52500t、含銅 48300t、含鈷 21000t、含鐵 8687700t;2009～2011年產出的鎳冶煉渣也堆存于渣場，其中含鎳 15867t、含銅 11772t、含鈷 6142t、含 鐵 量1996186t。按目前年產鎳冶煉渣量178萬t計，渣中含鎳 5487t、含銅 4098t、含鈷 2136t、含鐵量 694200t，資源量非常可觀。目前正在進行經濟利用試驗研究。銅冶煉渣的利用，公司建設了110萬t/a銅爐渣選礦工程項目，每年可回收銅金屬量6980t。

表2 公司精煉渣渣量及主要金屬含量

表2中，鎳精煉渣中的鐵渣是指鎳電解陽極液中的除鐵渣，實質上是黃鈉鐵礬渣，目前返鎳閃速爐或頂吹爐處理;浸出銅渣是鎳電解陽極液中的脫銅壓濾渣經氯氣浸出后的渣，從2011年3月份開始由化工廠開始進行焚燒脫硫處理試驗，目前化工廠每月約處理200t，其余的堆存;加壓浸出渣是一種外購高冰鎳的加壓浸出渣，其中的鐵呈赤鐵礦形態(tài)，預處理加壓浸出渣是自產鎳精礦的加壓浸出渣，現返鎳閃速爐或頂吹爐處理。

銅精煉產出的黑銅渣是銅電解液凈化二段電積脫銅工序脫除砷銻鉍的過程中，銅及砷銻鉍一起在陰極上沉淀析出形成。按照集團公司銅的生產能力，“十二·五”期間，銅電解過程產出的黑銅渣實物量將達到4000t，銅量將達到2120t。為此，公司通過研究建設一條年處理黑銅渣4kt/a的生產線，項目建成后年產電積銅2000t，同時可以回收黑銅渣中的鉛、銻、鉍、銀等有價金屬。

鈷精煉過程中產生的鐵渣和銅渣含鈷較高，目前返鎳閃速爐或頂吹爐處理。

3 公司冶金渣資源利用分析

3.1 冶煉渣資源利用分析

公司冶煉渣中的鎳冶煉渣資源經濟利用項目，目前正在開展技術研究，已開展了鎳銅半自熔渣冶煉技術研究、鎳銅冶煉渣還原提鐵技術研究、二次渣綜合利用技術研究及鋼產品方案的研究工作，研究目標是實現鎳冶煉渣資源的全部利用。已在鎳冶煉渣資源經濟利用工藝路線的確定及產品定位上取得了一些成果，但還未真正打通高效、連續(xù)、經濟的還原提鐵生產工藝，使工業(yè)化生產具有一定投資風險［2］。公司銅冶煉渣的渣選項目的投入運行，雖然實現了其中銅資源的回收，達到了減量化目標，但渣選后的尾渣未得到利用。因此鎳冶煉渣資源經濟利用技術研究不僅關系到鎳冶煉渣的資源經濟利用，還將對所有鐵橄欖石礦渣的經濟利用起到積極的作用，同時可以解決我國鋼鐵冶金原料不足的問題，在冶金史上將產生劃時代的意義。

3.2 精煉渣資源利用分析

精煉渣中除另行處理的黑銅渣、浸出銅渣外，其余渣返鎳閃速爐或頂吹爐處理，是很不經濟的，不僅造成鎳閃速爐或頂吹爐的高耗能，而且產品指標下降。主要原因是這些渣中的主要物質以硫酸鹽或赤鐵礦形態(tài)存在［3］，而鎳閃速爐或頂吹爐生產爐內氣氛主要氧化性氣氛，且熔煉溫度約1350℃左右。這些渣子入爐后，使入爐物料總體熔點升高，易形成爐瘤，不僅影響產能，同時燃料率上升，爐壽命受到影響，產品指標下降。

4 公司冶金渣資源經濟利用建議

4.1 冶煉渣資源經濟利用

(1)繼續(xù)加大正在進行的鎳銅冶煉渣資源經濟利用技術研究力度。尤其是低成本的提鐵技術，是目前實現鎳冶煉渣資源經濟利用工業(yè)化的瓶頸問題。建議公司集中優(yōu)勢力量，攻克鎳冶煉渣熔融還原提鐵過程中的氧煤供熱技術。

(2)建議進行鎳冶煉渣風淬技術研究，開辟出一條新的冶煉渣資源經濟利用之路。

4.2 精煉渣資源經濟利用

對量大的精煉渣考慮另行處理，如鎳精煉渣中的鐵渣和加壓浸出渣。

4.2.1 鐵渣的資源經濟利用

(1)建議進行:鐵渣預處理——還原硫化熔——吹煉工藝、鐵渣預處理——選擇性還原——磁選工藝、鐵渣洗滌——酸浸工藝研究，對比選擇一條經濟合理的鐵渣資源經濟利用技術路線［4］。

(2)建議對硫化鎳可溶陽極電解精煉工藝過程中產生的一次鐵渣進行資源經濟利用，實現一次鐵渣中鎳、銅、鐵的綜合回收。采取的原則工藝路線是鹽酸溶解——萃取銅鐵——分段反萃銅鐵——噴霧熱解氯化鐵的工藝路線［5］。

4.2.2 加壓浸出渣的資源經濟利用

建議進行:加壓浸出渣干燥——還原造渣熔煉的處理工藝，回收其中的鎳、銅等金屬［6］，產生的渣并入冶煉渣資源經濟利用工程中。

［1］ 王永前.金川集團有限公司七屆三次職代會上的報告［R］.金昌:金川集團有限公司，2012.

［2］ 王樹清.金川鎳銅熔融渣還原提鐵生產合金鋼項目綜合介紹［R］.金昌:金川集團有限公司，2009.

［3］ Pappu A，Saxena M，Asoleker S R.Hazardous Jarosite Use in Developing Non － hazardous Product for Engineering Application［J］.J.Hazard.Mater.，2006，137(3):1589 －1599.

［4］ 鄭江華，張晗.金川鎳電解鐵渣處理工藝研究［R］.金昌:金川集團有限公司鎳鈷研究設計院，2011.

［5］ 石文堂.鎳精煉系統(tǒng)一次鐵渣資源化處理新工藝研究［R］.金昌:金川集團有限公司鎳鈷研究設計院，2011.

［6］ 王玉芳.回收鎳浸出渣中有價金屬的工藝研究及應用［J］.銅業(yè)工程，2010(2):44－47.