氧化鉍渣富氧側(cè)吹熔煉生產(chǎn)實踐

黃海飛，韓雯翰，黃健斌

（郴州市金貴銀業(yè)股份有限公司，湖南 郴州 423038）

氧化鉍渣是鉛陽極泥綜合回收過程中產(chǎn)生的一種高值冶煉渣，含有價金屬較多，回收價值較大。某冶煉廠氧化鉍渣回收先后經(jīng)歷過濕法、火法工藝，火法分為富集爐（鼓風(fēng)爐）、反射爐、轉(zhuǎn)爐回收［1～5］，后工藝發(fā)展穩(wěn)定在轉(zhuǎn)爐熔煉，其主要優(yōu)勢存在能一步造硫熔煉，基本實現(xiàn)鉍、銅分離，其缺點也較為明顯，主要表現(xiàn)為處理量小、能耗高、貴金屬較為分散，制約了該廠鉍工藝發(fā)展，急需進行工藝改造以適應(yīng)鉛陽極泥綜合回收廠能擴大及綜合增效。該廠技術(shù)人員結(jié)合車間富氧側(cè)吹爐處理量大、原料適應(yīng)性強、能耗低、自動化程度高等特點，提出了氧化鉍渣富氧側(cè)吹爐熔煉構(gòu)想，其主要思路是通過富氧側(cè)吹爐熔煉，調(diào)節(jié)爐內(nèi)熔煉氣氛，將氧化鉍渣內(nèi)有價金屬還原成合金，金屬態(tài)合金通過溜槽熱轉(zhuǎn)移放入配置的除銅鍋，通過熔析除銅原理將鉍、銅分離，形成低銅合金再通過真空蒸餾技術(shù)將鉍、貴金屬分離，形成粗鉍、粗銀。

1 傳統(tǒng)工藝概述

1.1 濕法

濕法處理工藝主要應(yīng)用于處理量小的冶煉企業(yè)，其原理是氧化鉍渣經(jīng)破碎、球磨處理后，加入適量的鹽酸與氧化劑，生成各種金屬氯化物。金屬氯化物因在鹽酸溶液中溶解度不同，可通過壓濾實現(xiàn)初步分離。BiCl3、CuCl2主要存在溶液中，而鉛、銀主要以PbCl2、AgCl沉淀的形式進入鉛銀渣中。在一定溫度下，向含有BiCl3、CuCl2的溶液中加入NaOH，根據(jù)其在溶液中發(fā)生水解反應(yīng)的起、始終點pH不同可實現(xiàn)鉍、銅分離，溶液中的BiCl3、CuCl2隨著pH值的升高，依次發(fā)生水解反應(yīng)沉淀進入渣中，分別得到氯氧銅與氯氧鉍。后采用熱濃堿脫除氯氧鉍中的Cl，獲得氧化鉍渣［6］。

經(jīng)鉍濕法工藝處理后，鉍氧化渣中鉍與其它有價金屬分離，分別產(chǎn)出氧化鉍渣、氯氧銅渣、鉛銀渣。氧化鉍渣進行火法熔煉，通過配料后在轉(zhuǎn)爐或反射爐還原熔煉產(chǎn)出鉛鉍合金，再進入精煉工序產(chǎn)出精鉍。氯氧銅渣進入銅工序回收銅，鉛銀渣返銀冶煉回收鉛、銀。

氧化鉍渣濕法工藝回收適合原料小的企業(yè)，其回收率、直收率相對火法工藝都有所提高，但其工藝所產(chǎn)生的工業(yè)廢水處理難度大是制約該工藝推廣的瓶頸，再加上其處理量小也不適合大型冶煉企業(yè)。

1.2 富集爐

富集爐是一種比較傳統(tǒng)的冶煉工藝，其爐型與早期鼓風(fēng)爐類似，為圓形或方形的豎爐空間以焦炭為基本骨架支撐熔煉物料，適合處理塊狀物料。其還原性能相當(dāng)強，處理能力大，原料適應(yīng)性強，但其缺點是冶煉熔體與爐渣分離效果較差，且不具備還原熔煉和造硫熔煉同時進行的條件。

富集爐處理氧化鉍渣工藝雖有床能力大、成本低的優(yōu)點，但生產(chǎn)實踐中所產(chǎn)鉛鉍合金表面乃至里面有一層含砷、硫以及貴金屬、賤金屬粘渣，該粘渣與合金密度相差不大分離較困難，給后段工序帶來較多困難，大大增加處理成本，而且熔煉技術(shù)指標相比濕法相差很大，環(huán)境污染也較難控制。因此，富集爐處理氧化鉍渣不宜推廣。

1.3 反射爐

反射爐處理氧化鉍渣搭配鉍精礦采用的是混合熔煉，加入造锍物料進行氧化鉍渣還原、造硫熔煉，由于反射爐熔煉時粉煤加入過量或粉煤與氧化鉍渣等物料混合不均勻，容易造成局部還原氣氛過強，導(dǎo)致黃渣爐結(jié)產(chǎn)生，嚴重時將造成死爐，檢修頻繁，且屬于靜態(tài)冶煉，床能力較小，成本高，不適宜推廣。

1.4 轉(zhuǎn)爐

采用轉(zhuǎn)爐處理氧化鉍渣是鉍冶煉行業(yè)比較通行的方式，優(yōu)勢在于爐內(nèi)氧化鉍渣還原有價金屬的同時造硫熔煉，使銅以冰銅形式開路與其它有價金屬分離。原理是鉛、鉍在還原氣氛下產(chǎn)出鉍鉛合金沉于爐底，但金銀卻分散富集于鉍鉛合金和產(chǎn)出的冰銅中；銅與硫親和力強，與硫鐵礦反應(yīng)生成冰銅。在回收鉛鉍銀同時將銅富集成易于回收的產(chǎn)品［7］。

該工藝的主要缺點在于處理能力小、能耗高，根據(jù)該廠轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)實踐，其爐時雖由24 h縮短至16 h，日處理量卻只有8～10 t，遠遠落后富集爐、反射爐處理工藝。且生產(chǎn)過程中加熱方式為上部加熱，靜態(tài)熔煉，能耗較高，不適應(yīng)現(xiàn)日趨嚴峻的能源要求。

2 富氧側(cè)吹熔煉

2.1 主要設(shè)備

側(cè)吹爐一臺：2.5 m2，日處理量40～75 t。

余熱鍋爐一臺：1.25 MPa，蒸汽量2.5 t／h。

除銅鍋二臺：Φ1 280 mm×40 mm，單爐處理量15 t。

收塵器二臺：800 m2，每小時煙氣處理量30 000 m3。

脫硫塔一臺：每小時煙氣處理量32 000 m3。

2.2 富氧側(cè)吹爐

所采用富氧側(cè)吹爐為該廠車間處理陽極泥主體設(shè)備，爐體采用耐火磚加外爐殼冷卻形式，爐內(nèi)采用澆注料、鎂鉻磚、鋁鉻磚等耐火材料保護，爐身采用不銹鋼水套通水冷卻，從下往上分為爐缸、爐膛、余熱鍋爐三部分，配套三把氧槍平均分布在爐身，氧槍為三元槍，分別通入天然氣、氧氣、壓縮空氣，天然氣為燃料，氧氣為助燃氣體，壓縮空氣在最外層，發(fā)揮著助燃和保護氧槍的作用。

2.3 生產(chǎn)實踐

考慮氧化鉍渣特點，主要成分見表1，擬控制氧化鉍渣料速為4～5 t／h，還原煤比例根據(jù)爐內(nèi)情況及產(chǎn)出合金含銅調(diào)整，不配入其它輔料，每10 t為一爐次，間斷放鉍鉛、放渣，其設(shè)計渣型為“氧化鉛（銻）渣型”。主要反應(yīng)方程式如下：

表1 氧化鉍渣主要成分 %

Bi2O3+3C=2Bi+3CO↑

Bi2O3+3CO=2Bi+3CO2↑

CuO+CO=Cu+CO2↑

PbO+CO=Pb+CO2↑

生產(chǎn)實踐過程中，通過通入燃料、助燃劑控制爐內(nèi)溫度1 000～1 100℃，放出合金溫度700～800℃，每爐爐中放合金一次，停料前放合金一次，停料后吹料10～20 min后放渣，放完渣后繼續(xù)進料進入下一爐生產(chǎn)周期。氧化鉍渣富氧側(cè)吹熔煉工藝流程圖如圖1所示。

圖1 氧化鉍渣富氧側(cè)吹熔煉工藝流程圖

2.4 實踐總結(jié)

本次生產(chǎn)實踐共進行6 d，投入原料鉍氧化渣357.08 t，側(cè)吹爐產(chǎn)出鉍鉛合金185.24 t，高鉍煙灰44.48 t，鉍還原渣53.96 t。其各種產(chǎn)出物料成分及產(chǎn)率見表2。

表2 產(chǎn)出物主要成分及產(chǎn)率 %

由各產(chǎn)出物料成分及產(chǎn)率表可以看出氧化鉍渣側(cè)吹爐還原熔煉基本達到了預(yù)期效果，絕大部分金、銀、鉍、銅、碲富集于鉍鉛合金，鉛、銻分散于合金、煙灰、渣料中，鉍鉛合金進入后段工序回收有價金屬，高鉍煙灰返爐處理，鉍還原渣進銻系統(tǒng)回收鉛、銻。

3 技術(shù)經(jīng)濟指標

氧化鉍渣富氧側(cè)吹爐熔煉生產(chǎn)實踐技術(shù)經(jīng)濟指標較好，與傳統(tǒng)工藝技術(shù)經(jīng)濟指標對比情況見表3。技術(shù)指標方面鉍回收率98%，銀回收率99%，較傳統(tǒng)工藝有一定的優(yōu)勢。床能力為30 t／m2·d較富集爐小，較反射爐、轉(zhuǎn)爐大。

表3 各種工藝技術(shù)經(jīng)濟指標對比表

經(jīng)濟指標方面，富氧側(cè)吹爐熔煉氧化鉍渣加工成本主要體現(xiàn)在天然氣、氧氣及輔料還原煤的消耗，根據(jù)生產(chǎn)實踐數(shù)據(jù)，一噸氧化鉍渣消耗天然氣27.5 m3、氧氣60.5 m3、還原煤80 kg，按天然氣3.15元／m3、氧氣0.75元／m3、還原煤1.3元／kg算，加工成本（除去工資、折舊等其它）為236元／t氧化鉍渣。加工成本節(jié)約幅度較大，工業(yè)化優(yōu)勢明顯。

4 存在的問題

氧化鉍渣側(cè)吹爐還原熔煉是在強還原氣氛下將大部分有價金屬還原成金屬單質(zhì)，但因爐內(nèi)通氧的存在，部分銻、鉛、鉍會氧化成煙灰或渣，在生產(chǎn)實踐過程中存在一些問題需進一步解決，主要如下：

1.還原熔煉的同時未進行造硫熔煉，銅進入鉍鉛合金而未一步形成冰銅，雖在后段工序富集效果較好，但延長了生產(chǎn)周期，增加了銅富集加工成本。

2.燃燒方式為純氧燃燒，再加上加入的還原煤比例較大，導(dǎo)致爐溫較高且不易控制。

3.熔煉氧化鉍渣銅含量較熔煉陽極泥高，爐內(nèi)耐火材料沖刷較大，損耗嚴重。

5 結(jié) 語

氧化鉍渣富氧側(cè)吹熔煉完全可行且經(jīng)濟效益明顯，是該廠鉍冶煉技術(shù)升級改造關(guān)鍵一步，該工藝充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備，不進行額外投資，充分發(fā)揮富氧側(cè)吹爐處理能力大、原料適應(yīng)性強、自動化程度高等優(yōu)點，類比于傳統(tǒng)氧化鉍渣冶煉方法優(yōu)勢明顯，可在全行業(yè)推廣。