鉛浮渣反射爐還原揮發(fā)富集銦試驗研究及生產(chǎn)實踐

彭時軍，郭 飛，袁培新

(湖南水口山有色金屬集團有限公司，湖南衡陽 421513)

鉛浮渣反射爐還原揮發(fā)富集銦試驗研究及生產(chǎn)實踐

彭時軍，郭 飛，袁培新

(湖南水口山有色金屬集團有限公司，湖南衡陽 421513)

本文通過分析鉛浮渣反射爐工藝流程中銦的走向，對鉛浮渣銦的還原揮發(fā)強度及優(yōu)化配料比進行了試驗研究，采取改進配料比、改進備料及司爐操作制度等措施，使反射爐煙灰銦品位由2100 g/t提高到4986 g/t，銦直收率由13.61%提高到36.15%，取得了顯著的效果。

鉛浮渣;反射爐;還原揮發(fā);配料比;直收率

世界上銦產(chǎn)量的90%來自鉛鋅冶煉廠的副產(chǎn)物，銦的冶煉回收方法主要是從銅、鉛、鋅的冶煉浮渣、熔渣及陽極泥中通過富集加以回收，根據(jù)回收原料的來源及含銦量的差別，應(yīng)用不同的提取工藝，達到最佳配置和最大收益。鉛精礦一般含銦10～80 g/t，鉛精礦在1000℃下燒結(jié)時，僅約3%的銦轉(zhuǎn)入煙塵，絕大部分殘留在燒結(jié)塊中。鼓風(fēng)爐熔煉燒結(jié)塊時，有約40%左右的銦被還原并因鉛對銦的良好捕集作用而轉(zhuǎn)入粗鉛，在對粗鉛進行火法初步精煉過程中大部分的銦進入鉛浮渣，此鉛浮渣在反射爐內(nèi)進行加鐵屑、蘇打造锍熔煉時，部分銦進入反射爐煙塵，銦品位得以富集。

水口山三廠反射爐以處理電鉛陽極鉛浮渣為主，附帶處理鋅系統(tǒng)陽極渣和粗鉛系統(tǒng)的鉛冰銅，產(chǎn)出粗鉛、冰銅及含銦煙灰，含銦煙灰送往鋅系統(tǒng)稀貴車間提取銦及回收鉛、金、銀等。近年來，由于反射爐煙灰含銦較低(～2000 g/t)，相對其他雜質(zhì)成分如砷、硫等較高，造成鋅系統(tǒng)稀貴車間處理困難、生產(chǎn)成本大幅增加，鋅系統(tǒng)對反射爐煙灰的處理積極性不高，致使反射爐煙灰大量積存。因此，假如提高鉛浮渣反射爐煙灰銦品位達到4000 g/t以上，可降低鋅系統(tǒng)稀貴車間處理反射爐煙灰的生產(chǎn)成本，成為公司一個新的效益增長點。

1 鉛浮渣銦還原揮發(fā)原理

1.1 銦在鉛冶煉中的行為

在鉛冶煉過程，首先將鉛精礦進行燒結(jié)焙燒，銦的硫化物大部分氧化成In2O3進入燒結(jié)塊，再將燒結(jié)塊在鼓風(fēng)爐進行還原熔煉，在鼓風(fēng)爐高溫強還原氣氛條件下，一部分In2O3被還原成金屬銦進入粗鉛而富集，另一部分進入煙塵，一般進入爐渣和粗鉛的銦大致相等，只有20%左右的銦進入煙塵。當(dāng)粗鉛進行火法粗步精煉時，進入粗鉛的金屬銦90%以上氧化成In2O3進入浮渣，在鉛浮渣反射爐內(nèi)采用蘇打—鐵屑法處理浮渣時，部分銦揮發(fā)進入煙塵，此煙塵含銦達0.1%～1.5%。

1.2 銦及銦氧化物的性質(zhì)

反應(yīng)生成的金屬銦難于揮發(fā)，1200℃時的蒸氣壓僅為106.66 Pa，但它易被反射爐內(nèi)產(chǎn)生的鉛蒸氣流帶入煙氣收塵系統(tǒng)，而InO和In2O，在800℃以上時已有很高的蒸氣壓，因而顯著揮發(fā)進入煙塵，而InO在565℃以上時升華進入煙塵。金屬銦蒸氣、InO及In2O在煙氣中又被氧化成In2O3進入煙塵。具體反應(yīng)如下:

2.3 優(yōu)化配料比試驗

“念到您現(xiàn)在所肩的責(zé)任的重大，我便連孺慕之思都不敢道及，希望您能原諒我，只要您知道我是真心敬慕您，我便夠快活的了?！?/p>

由表4可以看出，通過優(yōu)化配料，反射爐煙灰銦直收率由36.73%提高到38.93%，主要原因是冰銅率下降，在冰銅銦品位相差不大的情況下，冰銅率下降了4.81個百分點，冰銅中銦的分配率下降，銦直收率自然提高。冰銅率的下降，主要是減少了溶劑鐵屑的加入量，而焦粉配比的增加對冰銅率影響不大。

1.3 銦還原揮發(fā)理論基礎(chǔ)

在反射爐內(nèi)用鐵屑—蘇打法處理鉛浮渣時，通過配入一定量的焦粉和浮渣充分混合，控制爐內(nèi)為較強的還原性氣氛，在高溫(＞1200℃)下In2O3發(fā)生的反應(yīng)有:

反應(yīng)先生成的InO還會進一步還原:

3）高壓軟管活動連接。JDF-2型防凍定壓放氣閥可以根據(jù)現(xiàn)場的需要采用高壓軟管連接、高壓鋼管硬連接兩種形式，一般采用軟連接形式，可以隨時拆裝、更換井號使用。

2 鉛浮渣反射爐還原揮發(fā)富集銦試驗

2.1 鉛浮渣反射爐工藝流程中銦的走向

針對反射爐煙灰銦直收率低、銦品位偏低的現(xiàn)狀，水口山三廠對反射爐處理鉛浮渣工藝流程中銦的走向進行了分析和研究，對反射爐各種入爐物料及產(chǎn)出物連續(xù)進行跟蹤取樣化驗，分析鉛浮渣反射爐工藝流程中銦的走向，結(jié)果見表1。

表1 鉛浮渣反射爐工藝流程中銦的走向(銦金屬平衡表)

從表1可以看出，煙灰中銦的分配率平均只有13.61%，絕大部分銦進入了冰銅，冰銅中銦分配率達到63.18%，造成煙灰銦直收率及銦品位偏低。其主要原因:一是冰銅銦品位過高，達到了860g/t;二是冰銅率過高，達到了35%以上。因此，主要從降低冰銅銦分配率來進行反射爐煙灰銦的富集，一是要對銦的還原揮發(fā)進行試驗，確定合適的還原強度，加強銦的還原揮發(fā)，降低冰銅銦品位;三是要確定適當(dāng)?shù)娜軇┡淞媳?，降低反射爐冰銅率。

2.2 還原揮發(fā)強度試驗

從周家莊古村東北部開始，有一條寬約2m的驛道穿村而過，這條驛道至晚修建于隋唐時期[9]，東起晉陽古城，西接古交地區(qū)，對山西省東西地區(qū)間的貿(mào)易往來及晉陽古城西側(cè)風(fēng)峪溝內(nèi)的軍事部署具有重要的作用。風(fēng)峪溝有一條季節(jié)性河流，名為沙河，經(jīng)過晉陽古城向東流入汾河，因其經(jīng)常爆發(fā)洪水，在溝口筑有沙堰[10]。

模擬反射爐爐況及配料比，即每次稱量鉛浮渣800 g(鉛浮渣主要化學(xué)成分見表2)，純堿、鐵屑配料比均為7%，物料在坩堝內(nèi)混合均勻后放入電阻爐，溫度控制在～1200℃，物料熔化后保溫60min。通過加入不同比例的焦粉，考察浮渣中銦的還原揮發(fā)效果。試驗結(jié)果見表3。

表2 鉛浮渣主要化學(xué)成分

表3 不同焦粉配比下鉛浮渣銦還原揮發(fā)效果

從表3可以看出，采用還原揮發(fā)焦粉配比以3%左右為宜，煙灰銦品位達到5000 g/t以上，煙灰銦直收率也達到了36.73%。焦粉比例過少，達不到還原揮發(fā)的效果，冰銅中銦品位過高，而焦粉比例過大，還原性過強，粗鉛銦品位增加而導(dǎo)致煙灰銦直收率有所降低且生產(chǎn)成本增加。

銦是銀白色易熔的金屬，熔點低(156.6℃)沸點高(2075℃)，很柔軟，且可塑性好。銦在空氣中是穩(wěn)定的，加熱到熔點以上時，即氧化成In2O3。銦的主要氧化物有In2O3、InO、In2O等。In2O3是黃色不溶于水的物質(zhì)，難于揮發(fā)，當(dāng)溫度高于300℃時，In2O3能被氫或碳還原成低價氧化物InO和In2O，它們在800℃以上時已有很高的蒸氣壓，因而揮發(fā)進入煙塵，而InO在565℃以上時升華。

文與畫是相通的，閱讀時需要借助圖畫來再現(xiàn)文章的情境，做到“一圖窮千言”的效果。圖畫具有色彩鮮明、結(jié)構(gòu)清晰的特點，這種從立體角度感知文章內(nèi)容的方法，可以鍛煉學(xué)生將圖畫轉(zhuǎn)換成語言的能力，增強對形象的感受和文字的運用。例如，《圓明園的毀滅》這篇課文的學(xué)習(xí)，就需要老師展示當(dāng)時的地圖，讓學(xué)生自行體會被侵占的領(lǐng)土面積，更加深刻的了解清政府的無能和侵略者的殘暴?？傊?，圖畫展示這種直觀形象的教學(xué)方法肯定會比老師口頭教育更具說服力。

從銦的還原揮發(fā)強度試驗可以看出，焦粉配比控制在3%左右為宜，但還存在一個問題，即反射爐冰銅率過高，達到30%以上，從而增加冰銅中銦的損失。因此，必須在保證提高反射爐技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的前提下進行優(yōu)化配料，來減少溶劑消耗，降低冰銅率，從而減少冰銅中銦的分配率，提高煙灰銦回收率和銦品位。經(jīng)過反復(fù)試驗并參考其他廠礦經(jīng)驗，大幅度降低了鐵屑配料比，并增加0.2%螢石粉配入量，在降低了冰銅率、提高銦直收率、提高冰銅銅鉛比的同時，減少了溶劑消耗，降低了生產(chǎn)成本。具體見表4。

表4 優(yōu)化前、后配料比及技術(shù)指標(biāo)

從銦在鉛冶煉中的行為來看，粗鉛中的銦主要以金屬形態(tài)存在，在陽極火法初步精煉過程中，大部分銦被氧化成In2O3而進入鉛浮渣，即鉛浮渣中的銦主要In2O3以形態(tài)存在。(據(jù)查閱相關(guān)文獻資料，鉛浮渣反射爐煙灰中銦的物相組成為:In2O380%;In2S320%;In2(SO4)3＜1%;InAsO4微量。)

3 鉛浮渣反射爐還原揮發(fā)富集銦的生產(chǎn)實踐

3.1 備料操作制度改進

后來，隨著我們姐妹幾個出去上學(xué)、工作，我們更多的是到店里買成衣，店里新潮的服裝琳瑯滿目，看中什么樣的掏錢買下就行，沒人再穿母親的縫紉機縫制的衣服，母親的縫紉機正式下崗了，這讓辛苦了一輩子的母親內(nèi)心有些失落。可不久后，母親就想到讓縫紉機繼續(xù)發(fā)揮作用的辦法，她把舊衣服洗干凈、裁剪、上漿，然后在縫紉機上做成厚厚的鞋墊給我們姐妹幾個送來，鞋墊上密密匝匝的針腳里壓滿了母親的愛。

根據(jù)還原揮發(fā)強度試驗及優(yōu)化配料比試驗結(jié)果，確定了最佳配料比，并應(yīng)用于生產(chǎn)，進行了一個月的工業(yè)試驗。試驗結(jié)果見表5、表6。

根據(jù)表4中數(shù)據(jù)計算，單層干燥模式總體樣品終水分含量均值為9.33%；雙層干燥模式II下，總體樣品終水分含量均值為7.77%，各層物料最終濕基含水量無顯著差異（p＞0.05）；而干燥模式III下，總體樣品終水分含量均值為8.68%，B層與A，C層物料終水分含量差異顯著（p＜0.05），與雙層干燥相比，干燥的均勻性較低。在干燥能耗方面，雙層模式能耗最低，能較為充分的利用熱能，過薄或者過厚都會增加能耗。

改進后的備料制度為:利用反射爐爐前空地進行備料，每天嚴(yán)格按配料單將浮渣、鐵屑、蘇打、焦粉等轉(zhuǎn)運至備料場，采用鏟車進行和料，確保物料混合均勻后入爐。

3.2 配料比

根據(jù)還原揮發(fā)強度試驗結(jié)果，在生產(chǎn)中確定焦粉配料比為3%，提高了銦的還原揮發(fā)效果;鐵屑配料比由7%減少為3%，杜絕了爐內(nèi)Fe3O4游離沉積形成爐結(jié)的現(xiàn)象，穩(wěn)定了爐況，并減少了冰銅率;每爐增加100kg螢石粉，其主要作用是降低冰銅的熔點和粘度，提高熔渣的流動性。

3.3 司爐操作制度改進

配料比及備料制度改進前，由于爐內(nèi)物料熔化效果不好或存在大塊爐結(jié)，熔渣粘度大、流動性差，需在鉛浮渣熔化過程中往爐內(nèi)造1～2次壓風(fēng)，借此將大塊未熔物翻動加速熔化。但此舉對銦的還原揮發(fā)有一定的影響，熔渣中銦高價氧化物還原后可能又被氧化，造成冰銅含銦升高。改進后物料熔化好，熔渣粘度低、流動性好，因此，爐況正常時在鉛浮渣熔化過程中取消了造壓風(fēng)作業(yè)，避免了銦高價氧化物還原后又被氧化造渣的情況，降低了冰銅銦品位，提高了銦直收率。

4 效果及技術(shù)經(jīng)濟分析

原有反射爐備料操作制度為:粗放式配料，進料時浮渣與焦粉等溶劑分開入爐，進料順序為蘇打→浮渣→焦粉。此備料進料制度有較明顯的缺點，浮渣與焦粉混合不均勻，焦粉浮在熔池表面，浮渣中銦的氧化物很難和焦粉發(fā)生還原反應(yīng)而揮發(fā)，造成冰銅銦品位升高。

由表6可以看出，鉛浮渣反射爐還原揮發(fā)富集銦工業(yè)試驗取得明顯的效果，煙灰銦直收率從13.61%提高到36.15%，煙灰銦品位由2100 g/t提高到4986 g/t，按反射爐每月產(chǎn)出煙灰40 t進行測算，每月多回收銦含量115.44kg，全年可增效120余萬元。反射爐配料比優(yōu)化后，粗鉛鐵屑單耗由75kg降低至30kg，雖然焦粉單耗略有上升，但反射爐粗鉛生產(chǎn)成本仍降低約40元/t，按反射爐全年產(chǎn)出粗鉛12500 t進行測算，減少生產(chǎn)成本60余萬元。

采用SPSS 19.0統(tǒng)計學(xué)軟件對數(shù)據(jù)進行處理，計數(shù)資料以例數(shù)（n）、百分數(shù)（%）表示，采用x2檢驗；計量資料以“±s”表示，采用t檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

5 結(jié)論

在鉛浮渣反射爐還原揮發(fā)富集銦試驗研究及生產(chǎn)實踐過程中，得到以下成果和經(jīng)驗:

(1)在鉛浮渣反射爐還原揮發(fā)富集銦生產(chǎn)過程中，為降低冰銅和粗鉛銦品位，提高煙灰銦直收率，反射爐焦粉配料比控制在3%左右為宜;

臨用新制。取本品內(nèi)容物適量（約相當(dāng)于度洛西汀100 mg），置于100 mL量瓶中，加溶劑適量，機械振搖至分散均勻，再超聲10 min使溶解，放冷；用溶劑稀釋至刻度，搖勻，離心，取上層清液濾過；精密量取續(xù)濾液5 mL，置于50 mL量瓶中，用溶劑稀釋到刻度，搖勻，作為供試品溶液。

(2)為保證銦還原揮發(fā)效果，應(yīng)保證焦粉和浮渣充分接觸，必須使浮渣和各種溶劑混合均勻;

2018年，全國旅游工作會議強調(diào)優(yōu)質(zhì)旅游發(fā)展理念，所追求的不再是旅游人次的增長，而是旅游質(zhì)量的提升，是對全域旅游的補充和完善，讓游客感受到特色、深入，觸及靈魂。新時代旅游專業(yè)人才培養(yǎng)也要對接會議戰(zhàn)略部署，大力開發(fā)旅游專業(yè)人才資源，新時期旅游業(yè)的發(fā)展需要大量兼有素質(zhì)與技能的服務(wù)、策劃與營銷人才的支撐。

(3)為更進一步提高煙灰銦直收率及回收率，應(yīng)盡量減少溶劑加入量，降低反射爐冰銅率，減少銦在冰銅中的分配率;

(4)為強化銦還原揮發(fā)效果，可在反射爐配料過程中加入少量瑩石粉(0.2%)，降低冰銅熔點和粘度，提高冰銅流動性，從而取消浮渣熔化過程中造壓風(fēng)作業(yè)，避免低價銦重新氧化，以利于冰銅中銦的還原揮發(fā)。

表5鉛浮渣反射爐還原揮發(fā)富集銦工業(yè)試驗銦金屬平衡表

表6 主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)

［1］王樹凱.銦冶金［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2006.

［2］彭容秋.鉛鋅冶金學(xué)［M］.北京:科學(xué)出版社，2003.

［3］袁培新，郭飛.鉛浮渣反射爐提高冰銅銅鉛比的生產(chǎn)實踐［J］.湖南有色金屬，2014，30(5):

Indium enrichment experimental study and production practice by reduction and volatilization of lead dross in reverberatory furnace

PENG Shi-jun，GUO Fei，YUAN Pei-xin

Through analyzing indium distribution in the lead dross reverberatory furnace process，the experimental study on the intensity of reduction and volatilization of indium in the lead dross was conducted，and the blending ratio was optimized.The optimized blending，improved preparation and stoker system helped to increase the indium grade in the reverberatory furnace dust from2100 g/t to4986 g/t，indium direct recovery from13.61% to36.15%.Remarkable effects was obtained.

lead dross;reverberatory furnace;reduction and volatilization;blending ratio;direct recovery

TF812

B

1672-6103(2016)06-0043-04

彭時軍(1975—)，男，四川簡陽人，工程師，主要從事有色金屬冶煉技術(shù)管理工作。

2016-10-13