鉛、銅冶煉煙塵中有價金屬的綜合回收

狄聚才， 李衛(wèi)鋒

(河南豫光金鉛集團有限責(zé)任公司, 河南 濟源 459000)

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鉛、銅冶煉煙塵中有價金屬的綜合回收

狄聚才， 李衛(wèi)鋒

(河南豫光金鉛集團有限責(zé)任公司, 河南 濟源 459000)

對銅、鉛冶煉氧氣底吹熔煉爐煙塵中有價金屬的回收進行研究，介紹了兩類煙塵有價金屬回收的工藝流程，主要包括煙塵浸出后，從浸出液中回收鎘、鋅、銅等金屬，從浸出渣中回收鉛、鉍等金屬。

鉛； 銅； 氧氣底吹熔煉； 煙塵； 綜合回收

0 前言

目前，鉛冶煉企業(yè)主流冶煉工藝為底吹氧化- 液態(tài)高鉛渣直接還原，鉛精礦在底吹氧化熔池熔煉過程中，原料中的鉛、鋅、鎘等有價金屬易在高溫下?lián)]發(fā)，在高濃度二氧化硫煙氣中生成氧化物或硫酸鹽進入煙塵。在銅冶煉過程中，底吹氧化造锍熔煉也存在這種情況，銅精礦底吹熔煉造銅锍和銅锍進入轉(zhuǎn)爐吹粗銅過程中，原料中的鉛、鋅、鉍等有價金屬也易在高溫下?lián)]發(fā)，在氧化性氣氛和高濃度二氧化硫煙氣中，形成富含銅、鉛、鋅、鉍等易揮發(fā)物質(zhì)的氧化物或硫酸鹽煙塵。總之，高溫易揮發(fā)金屬在底吹氧化熔煉過程中在煙塵中富集明顯，如何利用這一特性，高效回收煙塵中的有價金屬，成為科技工作者努力的方向。本文介紹從鉛、銅底吹冶煉煙塵中綜合回收有價金屬工藝的研究及應(yīng)用情況，主要為從煙塵浸出液中回收鎘、鋅、銅等，以及從浸出渣中回收鉛、鉍等。

1 鉛、銅冶煉煙塵中有價金屬富集回收研究

1.1 鉛冶煉煙塵概況

河南某公司2002年采用氧氣底吹氧化- 鼓風(fēng)爐還原煉鉛工藝處理鉛精礦，由于煙塵含鉛及產(chǎn)出率都較高，煙塵采取閉路循環(huán)返回處理，精礦中的高溫易揮發(fā)的金屬在煙塵中富集回收，取得明顯的效果。

從2002年至2009年，河南某公司底吹氧化爐的電收塵煙塵一直返回配料系統(tǒng)閉路循環(huán)，鎘在煙塵中不斷富集，煙塵含鎘最高達到21.7%，對熔煉造成一定影響。2008年新建的一套氧氣底吹氧化- 底吹還原煉鉛工藝系統(tǒng)也存在類似問題，所產(chǎn)煙塵需要定期開路處理。對比典型原料與循環(huán)富集一定時間的鉛底吹氧化爐電收塵煙塵的成分，可以得出各有價金屬在底吹氧化熔煉過程中的富集回收效果。表1是河南某公司2002年至2009年期間的入爐物料混合鉛精礦的典型成分，表2是底吹氧化爐循環(huán)7年后的電收塵煙塵的化學(xué)成分。

表1 2002～2009年間混合鉛精礦典型成分 %

表2 2009年鉛底吹氧化熔煉

對比表1、表2可知，在底吹氧化熔煉過程中，鋅、鎘在電收塵煙塵中有明顯的富集趨勢，鋅富集2.1倍，鎘富集703.3倍，而銅、鐵、砷、銻在其中貧化趨勢明顯。因此，鉛底吹氧化熔煉所產(chǎn)的電收塵煙塵應(yīng)成為回收鋅、鎘的重要資源。

1.2 銅冶煉煙塵概況

山東某公司2008年建成了國內(nèi)第一條氧氣底吹熔煉- 轉(zhuǎn)爐吹煉工藝處理銅精礦的系統(tǒng)，運行至今，轉(zhuǎn)爐煙塵一直返回配料系統(tǒng)，目前，煙塵中鉛、鉍含量較高，已影響到正常銅冶煉生產(chǎn)，需要進行開路處理。對比典型的銅冶煉原料與循環(huán)富集一定時間后底吹氧化爐的電收塵煙塵的成分，可以看出各有價金屬在底吹氧化熔煉過程中的富集回收效果。表3是山東某公司2008年至2011年間入爐物料銅精礦的典型成分，表4是底吹氧化爐循環(huán)3年后電收塵煙塵的化學(xué)成分。

表3 2008～2011年間銅精礦典型成分 %

對比表3、表4可知，在銅底吹氧化熔煉過程中，鋅、鉛、鉍在電收塵煙塵中有明顯的富集趨勢，鉍富集155倍，鉛富集21倍，鋅富集11.5倍，而銅、硫、砷、錫在其中有明顯的貧化趨勢。因此，銅底吹氧化熔煉所產(chǎn)的電收塵煙塵應(yīng)成為回收鉍、鉛、鋅的

重要二次資源。

表4 2011年銅底吹氧化熔煉煙塵成分 %

2 鉛、銅冶煉煙塵中有價金屬回收研究

2.1 底吹氧化熔煉煙塵特性研究

由于銅、鉛底吹氧化熔煉過程中產(chǎn)出的冶煉煙塵是隨高濃度二氧化硫高溫?zé)煔庖黄疬M入收塵器的，過程中所產(chǎn)的煙塵與一般布袋收塵回收的煙塵特性有本質(zhì)的區(qū)別。為確定最佳的煙塵綜合回收有價金屬流程，對兩種煙塵進行物相分析研究。

2.1.1 鉛底吹氧化熔煉煙塵物相分析

對鉛底吹氧化熔煉煙塵中的鉛、鎘、鋅物相進行分析研究，結(jié)果如表5。

表5 鉛底吹氧化熔煉煙塵中鉛、鎘、鋅物相分布 %

由表5可知，煙塵中鎘主要以易溶于水的CdSO4形式存在，其余的主要以易溶于硫酸的CdO形式存在；鉛主要以硫酸鉛、氧化鉛或堿式硫酸鉛形式存在；鋅主要以硫酸鋅形式存在，少部分以堿式硫酸鋅形式存在。

2.1.2 銅底吹氧化熔煉煙塵物相分析

對銅底吹氧化熔煉煙塵中的銅、鋅、鉛、鉍物相進行分析研究，結(jié)果如表6。

表6 銅底吹氧化熔煉煙塵中銅、鋅、鉛、鉍物相分布 %

由表6可知，鉛主要以硫酸鉛、氧化鉛或堿式硫酸鉛形式存在；鉍主要為硫酸鉍、氧化鉍或堿式硫酸鉍形式存在；鋅主要為硫酸鋅，少部分以堿式硫酸鋅存在；銅主要以氧化銅存在，少部分以硫酸銅或硫化銅存在。

2.1.3 底吹氧化熔煉煙塵特性研究

通過對以上兩種煙塵的物相分析可知，底吹氧化熔煉鉛或銅的過程中，易揮發(fā)的金屬或金屬硫化物進入含有一定氧量的煙氣后，在高溫?zé)煔狻⒏邼舛榷趸蜃饔孟?，大部分形成硫酸鹽或堿式硫酸鹽存在于煙塵中，這就是底吹氧化熔煉煙塵的特性。

鑒于底吹氧化熔煉煙塵硫酸鹽化的特性，確定先水浸出或稀酸浸出處理煙塵，從浸出液中回收易溶于水的鎘、鋅、銅等有價金屬，再從含硫酸鉛、硫酸鉍的浸出渣中回收鉛、鉍。從鉛、銅底吹氧化熔煉煙塵中回收有價金屬的工藝流程見圖1、圖2。

圖1 鉛冶煉煙塵綜合回收工藝流程圖

圖2 銅冶煉煙塵綜合回收工藝流程圖

2.2 鉛、銅冶煉煙塵的浸出

鉛冶煉煙塵采用水浸，鎘進入浸出液，鉛富集在浸出渣中，用鋅粉置換浸出液中的鎘，產(chǎn)出的鎘綿壓團后送鎘回收；置換后液即為硫酸鋅溶液，送鋅回收系統(tǒng)；浸出渣送鉛熔煉系統(tǒng)處理。

銅冶煉煙塵采用酸浸，銅和鋅進入溶液，鉛和鉍進入浸出渣中。用鋅粉置換浸出液中的銅，置換完成后壓濾產(chǎn)出銅渣，返回銅冶煉系統(tǒng)處理；置換后液即為硫酸鋅溶液，送鋅回收系統(tǒng)；浸出渣送鉛熔煉系統(tǒng)處理。

2.3 煙塵浸出渣火法處理工藝選擇及工藝優(yōu)點

2.3.1 工藝選擇

鉛、銅冶煉煙塵浸出后產(chǎn)出的浸出渣主要為硫酸鉛、硫酸鉍物料，目前多數(shù)企業(yè)采用加純堿和煤碳補熱進行熔煉回收的方法，采用的裝置大多是密閉性差、熱利用率低的反射爐、鼓風(fēng)爐等，生產(chǎn)中會產(chǎn)出硫酸鈉廢渣和低濃度SO2煙氣，燃料消耗多，鉛蒸氣及粉塵污染環(huán)境等。而采用脫硫轉(zhuǎn)化、回轉(zhuǎn)短窯熔煉也存在生產(chǎn)流程長，廢渣、液處理工序復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高的缺點。

本工藝采用底吹熔池熔煉工藝，浸出渣配入碎煤，并根據(jù)渣型加入石灰石、石英、鐵礦石等熔劑后制粒，經(jīng)過底吹熔煉爐處理，產(chǎn)出粗鉛(鉛鉍合金)和還原渣，還原渣中有價金屬含量低，作為棄渣處理。同時產(chǎn)出的濃度穩(wěn)定的SO2煙氣經(jīng)表冷器降溫并經(jīng)收塵系統(tǒng)收塵后，采用氫氧化鈉溶液吸收，制成亞硫酸鈉產(chǎn)品，煙塵返回配料。

2.3.2 底吹還原熔煉工藝優(yōu)點

(1)生產(chǎn)流程短，可直接進行脫硫還原，鉛回收率高；

(2)底吹熔池還原熔煉強度大，熱利用率高，可大規(guī)模處理物料，降低生產(chǎn)成本；

(3)采用富氧熔煉，煙氣量小，工藝裝置密閉性強，煙氣中二氧化硫濃度高且穩(wěn)定，適宜后續(xù)硫的回收；

(4)采用底吹熔池熔煉工藝，操作方便，自動化水平高，勞動強度低，環(huán)境好。

3 項目實施情況及效果

3.1 鉛冶煉煙塵綜合回收項目

河南某公司的鉛冶煉系統(tǒng)煙塵綜合回收項目2012年12月中旬開始設(shè)計，2013年元月底設(shè)計結(jié)束。廠房為鋼結(jié)構(gòu)，主要包括煙塵浸出、一次置換、二次置換、壓團等工序。項目于2013年3月初動工建設(shè)，5月18日順利投產(chǎn)，并成功生產(chǎn)出鎘團，達到預(yù)期效果。本工程概算投資180萬元，實際投資240余萬元。

項目產(chǎn)出的鎘團(含鎘85%)送公司已有的鎘系統(tǒng)處理產(chǎn)出精鎘；產(chǎn)出的硫酸鋅溶液送公司已有的納米氧化鋅系統(tǒng)制取納米氧化鋅；產(chǎn)出的浸出渣(含鉛55%以上)送公司已有的鉛冶煉熔煉爐配料系統(tǒng)。

該工程建設(shè)規(guī)模為年處理2 300 t底吹爐煙灰，年產(chǎn)鎘團300 t，年回收鉛金屬量990 t，回收鋅金屬量160 t，年利潤約135萬元。

3.2 銅冶煉煙塵綜合回收項目

山東某公司采用本工藝技術(shù)綜合回收煙塵中的有價金屬，銅冶煉煙塵的浸出部分已工業(yè)化運行近一年，目前浸出渣堆存。浸出渣的火法處理及渣中有價金屬的綜合回收項目2013年完成設(shè)計，目前正在施工建設(shè)中。

浸出渣中有價金屬綜合回收項目設(shè)計能力為年處理浸出渣30 000 t，產(chǎn)電解鉛1萬t，精鉍1 000 t。該項目包括熔煉、電解、陽極泥處理、鉍精煉等工序。項目總占地面積12 000 m2。

項目設(shè)計指標(biāo)：鉛總回收率98%，鉛直收率85%，金、銀回收率97%，鉍總回收率96%，鉍直收率70%。

4 結(jié)束語

以上已實施的工業(yè)項目證明，該工藝可以綜合回收鉛、銅冶煉煙塵中的有價金屬。該工藝具有以下優(yōu)點：

(1)解決了長期以來鉛冶煉系統(tǒng)鎘金屬無開路的問題，使鉛冶煉系統(tǒng)能更好地循環(huán)運行。

(2)實現(xiàn)了鉛冶煉系統(tǒng)煙塵中鉛、鎘、鋅的回收，提高了企業(yè)小金屬綜合回收能力，增加企業(yè)效益。

(3)綜合回收銅冶煉煙塵中的所有有價金屬，預(yù)期能達到較好的經(jīng)濟效益。

(4)采用底吹還原熔煉工藝處理煙塵浸出渣，環(huán)保效果好，能耗低，易操作，自動化程度高，運行成本低。

[1] 彭容秋.銅冶金[M].長沙： 中南大學(xué)出版社， 2004.

[2] 陳邦俊,張駕.重有色金屬冶煉設(shè)計手冊—鉛鋅鉍卷[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996.

印尼第一家氧化鋁冶煉廠投產(chǎn)

印尼第一家氧化鋁冶煉廠已經(jīng)開始商業(yè)運營，大多數(shù)產(chǎn)品將出口至日本。印尼為提高國內(nèi)礦物價值所作的努力開始取得成果。該煉廠位于西加里曼丹省的Tayan，是自印尼從2014年1月起禁止出口未加工礦石以來首批將開始運營的礦物加工廠之一。該煉廠是一個合資企業(yè)，國營礦商阿內(nèi)卡礦業(yè)公司(Antam)持有80%的股份，剩余20%的股份是由日本昭和電工(Showa Denko )持有的。該煉廠最初的目標(biāo)是在2015年生產(chǎn)150 000 t化學(xué)級氧化鋁。

這家氧化鋁冶煉廠計劃從明年起每年生產(chǎn)300 000 t氧化鋁，消費約800 000 t洗選鋁礬土。這些鋁礬土由Antam在該地區(qū)的鋁土礦供應(yīng)。Showa Denko簽約采購該煉廠產(chǎn)能70%的產(chǎn)品，剩余的30%將售往國內(nèi)市場及日本以外的市場。

Antam亦計劃在西加里曼丹省的Mempawah建造一熔爐級氧化鋁冶煉廠，這一煉廠能與印尼鋁冶煉廠Inalum形成合作關(guān)系并成為一個技術(shù)提供商。耗資17億美元的Mempawah項目發(fā)展亦將依靠Antam通過合作關(guān)系及從政府獲得資金的能力。

Comprehensive recovery of valuable metals in lead and copper smelting flue dust

DI Ju-cai, LI Wei-feng

Recovery of valuable metals from flue dust of oxygen bottom-blown furnace of copper and lead smelting was studied, two kinds of valuable metal recovery process of flue dust were introduced, mainly including recovery of cadmium, zinc, copper and other metals from leaching solution after flue dust leaching, and recovery of lead, bismuth and other metals from the leaching residue.

lead; copper; oxygen bottom blown smelting; flue dust; comprehensive recovery

狄聚才(1979—)，男，山西翼城人，大學(xué)本科學(xué)歷，學(xué)士，工程師，從事鉛、鋅、銅冶金技術(shù)研究及設(shè)計工作。

2014-- 07-- 01

TF811； TF812； X756

B

1672-- 6103(2015)03-- 0050-- 04