富氧底吹煉鉛工藝中效益化配料的生產(chǎn)實踐

張軍力，李辰寅，郭 力，劉 靜（河南豫光金鉛股份有限公司，河南濟源 459000）

富氧底吹煉鉛工藝中效益化配料的生產(chǎn)實踐

張軍力，李辰寅，郭 力，劉 靜
（河南豫光金鉛股份有限公司，河南濟源 459000）

介紹了通過開發(fā)礦粉加工效益預(yù)算軟件，改變高金銀物料、鉛膏、中間渣投用比例及投用模式等措施，對富氧底吹煉鉛工藝的配料工藝進行效益化改進的生產(chǎn)實踐。在保證底吹爐正常生產(chǎn)的情況下，通過試驗不同配料比，加大了各類含鉛雜料的處理力度，降低了庫存中間占用。對各類富含元素較高的鉛礦，試驗出合理的配料比例，縮短效益礦庫存周期，減少反煉損失，提高其回收率。

冶金原料與預(yù)處理；底吹煉鉛；原料配料；效益化

某鉛鋅冶煉廠現(xiàn)有三條采用富氧底吹工藝的煉鉛生產(chǎn)線，年產(chǎn)粗鉛250 000 t左右，98%硫酸236 000 t，次氧化鋅20 000 t。后續(xù)深加工回收工序年產(chǎn)黃金3 300 kg，白銀510 t，銻白1 900 t，精鉍340 t。

該廠每年處理各類含鉛物料510 000 t左右，其中有大量含有ZnO、Au、Ag、Cu、Sb、Bi等有價元素。該廠近年來著力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，擴大再生鉛產(chǎn)業(yè)，目前每年可穩(wěn)定回收鉛酸蓄電池中鉛膏150 000 t。另外，該廠鋅冶煉系統(tǒng)及鉛熔煉深加工系統(tǒng)每月返回到原料工序參與重新配料的各類中間物料在3 000 t以上，其中富含Pb、Au、Ag、Sb等有價元素。在生產(chǎn)實踐中，該廠對富氧底吹煉銅工藝的配料工藝進行了效益化改進。

1 原料的物料結(jié)構(gòu)及成分分析

該廠鉛熔煉系統(tǒng)所處理原料的物料結(jié)構(gòu)及成分具體見表1。

表1 各類原料處理量及其成分分析

由表1可看出該廠在處理PbS精礦的同時，還處理大量成分結(jié)構(gòu)差異極大的金礦、渣料及再生鉛膏，由各類物料的成分分析可以看出：

1.在底吹爐處理量穩(wěn)定的情況下，入爐球料中Pb、ZnO、S品位越高，則底吹爐系統(tǒng)直接產(chǎn)出的粗鉛、次氧化鋅、98%硫酸的產(chǎn)量越大。

2.高銀鉛礦、金礦的投用量越大，后續(xù)深加工工序回收的金、銀產(chǎn)量越大。

3.再生鉛膏含Pb品位高，若能大量投用則能有效提高粗鉛產(chǎn)量。

4.中間渣料含Pb品位較低，但其富含品位高，若能及時投用可增加副產(chǎn)品產(chǎn)量。

而在生產(chǎn)實踐中，需要綜合考慮到各類物料庫存情況，爐窯設(shè)備運轉(zhuǎn)情況以及市場行情，及時調(diào)整配料結(jié)構(gòu)，為公司產(chǎn)生最大的經(jīng)濟效益，此即效益化配料。對富含伴生元素的含Pb物料，則稱為效益礦。

在行業(yè)內(nèi)礦粉自給率持續(xù)下降，優(yōu)質(zhì)礦源逐漸枯竭的情況下，單一依靠產(chǎn)量規(guī)模來換取效益已不具備競爭力［1］。該廠作為國內(nèi)最大的電解鉛和白銀生產(chǎn)商，近年來積極探索清潔、高效的綠色可持續(xù)冶煉道路，實施效益化配料則是其中重要的一環(huán)。

2 原先配料工藝中存在的問題

2.1 片面追求產(chǎn)量，效益礦投用量少

在開展效益化配料工作之前，在底吹爐生產(chǎn)過程中為了保證主要產(chǎn)品粗鉛、硫酸、次氧化鋅的產(chǎn)量，對高Pb、高ZnO、高S的物料優(yōu)先投用。造成部分富含Cu、Sb、Bi等深加工回收元素的礦粉無法及時投用，回收工序產(chǎn)品產(chǎn)量波動較大，影響回收效益。

另外，優(yōu)先大量投用高品位礦粉，導(dǎo)致部分低品位礦粉庫存周期延長，給物料庫存料場的管理也造成了很多困難。

2.2 金礦、高銀礦庫存時間長

在富氧底吹煉鉛工藝中，金銀被捕集到粗鉛中，經(jīng)過電解，進入到殘極的陽極泥中回收，陽極泥再經(jīng)過火法精煉、電解產(chǎn)出金、銀，整個周期歷時可達到10 d以上。

由于金礦含Pb過低，投用時造成混合料中Pb品位下降，影響粗鉛產(chǎn)量，同時由于高銀礦含Pb一般在50%以下，配料時投用量較低，因而金銀礦的庫存周期可達到20 d以上，金銀由礦粉變成產(chǎn)品，加工周期可達到30 d以上。

礦粉中金銀元素的合同價格按照采購時的金銀網(wǎng)價制定，近一年來金銀價格波動較大，企業(yè)庫存金銀礦面臨很大的價格下行風(fēng)險，若不能及時投用產(chǎn)出產(chǎn)品變現(xiàn)，極易造成虧損。

2.3 鉛膏、中間渣料投用量少，占用大量資金

鉛膏中由于含有大量硫酸鹽及鉛的氧化物，在富氧底吹爐內(nèi)熔煉時會造成煙塵率高、沉鉛率低等工藝問題［2］，因此原先該廠自產(chǎn)的再生鉛膏不能及時徹底地處理，造成庫存積壓。

另外由表1可知，中間渣料中Pb、Fe、S等元素品位較低，配入混合料中會造成Pb、S品位下降，影響爐內(nèi)熱平衡及FeO－SiO2－CaO造渣體系的平衡，因此未得到及時投用，造成庫存增加。

經(jīng)分析可知，在僅追求產(chǎn)量的情況下，金銀物料、自產(chǎn)鉛膏、中間渣料無法及時投用，造成大量積壓，造成公司資金中間占比過高，嚴(yán)重影響公司財政健康，增加了公司運營風(fēng)險。所以進行效益化配料探索，降低中間庫存勢在必行。

3 效益化配料實踐及其效果

3.1 提高鉛膏投用比例

富氧底吹煉鉛工藝具有物料適用性強，能耗低，金屬回收率高的特點［3］。該廠針對鉛膏積壓嚴(yán)重的情況，決定改變物料配比結(jié)構(gòu)，于2014年4月成立試驗小組進行提高鉛膏投用比例試驗。通過近四個月的試驗過程，最終發(fā)現(xiàn)在混合料中鉛膏比例40%，金礦25%，鉛精礦35%的情況下，底吹爐爐況穩(wěn)定，各項工藝指標(biāo)正常。此時化驗入爐球料平均品位見表2。

表2 鉛膏處理量占40%時混合料的平均品位

通過提高鉛泥投用比例試驗，進一步掌握了保持富氧底吹爐內(nèi)熱平衡及造渣元素平衡的配料模式，為下一步試驗打好了基礎(chǔ)。經(jīng)過一年的試驗探索，目前該廠已經(jīng)達到了自產(chǎn)鉛膏來料即投用，庫存量降低到10 d用量以內(nèi)，大幅降低了資金的中間占用。

3.2 金銀礦的單下投用及渣料用量提升

鑒于富氧底吹煉鉛爐對物料適應(yīng)性強、爐時較短、爐況易調(diào)整的特點，該廠決定金銀礦單獨庫存，不參與混合配料，直接由配料皮帶單下使用，以縮短其投用周期。

在金銀礦單下投用過程中，產(chǎn)生了以下問題：

1.在金銀礦投用量大時，爐溫明顯上升，SO2氣體濃度顯著增加。

2.球料Pb品位有一定下降，粗鉛產(chǎn)量降低。

3.高鉛渣中ZnO品位下降，次氧化鋅產(chǎn)量降低。

后來經(jīng)過多次研究，針對SO2濃度增加、粗鉛產(chǎn)量下降的情況，在提高鉛膏投用比例的試驗基礎(chǔ)上。進一步試驗不同物料配比，最終確定鉛精礦混合料∶金礦∶銀礦∶鉛膏在4∶1∶1∶4左右，可保證球料Pb品位在48%以上，S品位在16%～18%，配入使用后爐況穩(wěn)定，指標(biāo)正常。

該廠積存中間渣料主要為鋅系統(tǒng)浸出工序的銀浮選段產(chǎn)出的高銀渣，由表1可知，其含ZnO品位亦達到較高水平，針對單下金銀礦后高鉛渣中ZnO品位下降的情況，不斷試驗提高鉛混合料中渣料的投用比例，最終將混合礦中渣料比例由10%以下提高到15%以上，混合料中ZnO品位由6%～7%增加到9%，次氧化鋅產(chǎn)量恢復(fù)正常。

經(jīng)過以上措施，保證金銀礦入廠后10 d內(nèi)投用完畢，縮短了加工周期。同時，庫存的雜料量也得到了大幅下降。

3.3 高富含礦粉的合理投用

該廠三條富氧底吹爐煉鉛系統(tǒng)由于投產(chǎn)時間前后相差幾年，因其設(shè)計產(chǎn)能、設(shè)備性能、產(chǎn)能提升空間各不相同，因此對物料的成分要求各異。

該廠于2010年投產(chǎn)的直接煉鉛生產(chǎn)線，是我國首條富氧底吹氧化－液態(tài)高鉛渣直接還原－液態(tài)鉛除銅鑄陽極生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線收塵系統(tǒng)的設(shè)計冗余量較大，收塵效果好，在爐內(nèi)煙塵率增加的情況下也能保證良好的收塵效果。因此將含ZnO品位較高的礦粉在直煉系統(tǒng)投用，因礦粉中ZnO高會造成還原爐內(nèi)煙灰量大，煙灰易發(fā)粘，直接煉鉛生產(chǎn)線的收塵系統(tǒng)可很好地解決以上問題。

同時，對含Sb、Bi較高的礦粉及渣料，亦在直煉系統(tǒng)投用，以調(diào)節(jié)其液態(tài)粗鉛中的Sb、Bi含量，經(jīng)過除銅后陽極板含Sb要求在0.5%～1.2%，以保證陽極泥有足夠的強度不在電解槽內(nèi)脫落。因此對直聯(lián)系統(tǒng)配料時混合料中Sb品位在0.8%以上，產(chǎn)出粗鉛含Sb在0.8%～1%左右，不需要另外在其電解系統(tǒng)搭配高Sb粗鉛，降低加工成本。

另外，對含Cu較高的礦粉，主要投用在另外兩條生產(chǎn)線，最終產(chǎn)出含Cu在0.1%以上的粗鉛，拉往電解車間與再生鉛搭配除銅鑄陽極，保證陽極板含Cu在0.05%以下。

有針對性的搭配投用高富含礦粉，縮短了有價金屬的回收流程，可減少反煉損失，提高回收率。3.4 CRT鉛玻璃替代石英砂

在富氧底吹煉鉛工藝中，需要使用石英砂和石灰石作為助熔劑，以調(diào)整爐內(nèi)渣型。該廠技術(shù)人員經(jīng)過調(diào)研，發(fā)現(xiàn)陰極射線管（cathode ray tube）電視機報廢回收的玻璃中含有鉛元素，即CRT鉛玻璃，此類玻璃中含Pb 20%、SiO260%～70%。目前我國已經(jīng)入CRT電視機報廢的高峰期，據(jù)統(tǒng)計每年廢棄CRT玻璃中鉛金屬量已達到20 000 t／d左右［4］。CRT鉛玻璃中Pb元素計價比市場價低5 000元／t左右，若能用其完全替代石英砂，在市場供應(yīng)充分的條件下，可創(chuàng)造較好的經(jīng)濟效益。

該廠于2015年5月開始試驗用CRT鉛玻璃替代石英做助熔劑試驗，經(jīng)過調(diào)整配料比，在單下金礦補Fe的情況下，爐內(nèi)Fe∶SiO2達到1.5～2的穩(wěn)定態(tài)時，鉛玻璃的投用量可達到16 t／d，爐內(nèi)渣流動性良好，試驗取得成功。

該廠目前已完全使用CRT玻璃替代石英砂，預(yù)計一年可回收鉛金屬900 t左右，產(chǎn)生效益450余萬元。3.5 采用效益預(yù)算軟件指導(dǎo)配料

為了深入開展效益化配料，該廠組織信息、科技、原料部門人員開發(fā)了配料效益預(yù)算軟件。對每一種礦粉，由原料采購人員根據(jù)合同，填寫各類元素的計價公式，再由生產(chǎn)部門補充具體的各類元素的化驗結(jié)果。在進行配料時，只需在對應(yīng)的各類礦粉后面輸入預(yù)配料量，軟件即可算出該批物料的單位加權(quán)加工效益，技術(shù)人員可根據(jù)計算結(jié)果調(diào)整料單，以達到最優(yōu)配比。

目前，該軟件數(shù)據(jù)庫已包含上百種礦粉的計價公式與成分分析數(shù)據(jù)。生產(chǎn)技術(shù)人員可根據(jù)不同礦粉的加工效益、入爐使用效果等對其質(zhì)量進行評價，并向原料采購部門反饋，以達到效益化采購。

4 結(jié) 語

該廠通過一年多的效益化配料實踐，有效地降低了自產(chǎn)鉛膏及中間渣料庫存，減少了資金積壓。通過合理調(diào)配投用方式，達到了金銀物料入廠10 d內(nèi)投用完畢，縮短了高富含礦粉的回收流程，使得有價元素及時產(chǎn)出成品變現(xiàn)。通過使用效益預(yù)算軟件，使得配料數(shù)字化、精細化，為原料采購效益化提供了數(shù)據(jù)支持。

隨著有色行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，開展效益化配料、提高金屬回收率成為必然的趨勢，該廠根據(jù)自身的工藝條件和物料結(jié)構(gòu)，對效益化配料進行了積極的探索并取得了有益的成果，為實現(xiàn)產(chǎn)量、效益雙增長奠定了基礎(chǔ)。

［1］ 李衛(wèi)鋒，張曉國，郭學(xué)益，等.我國鉛冶煉的技術(shù)現(xiàn)狀及進展［J］.中國有色冶金，2010，（2）：29－33.

［2］ 朱新鋒，楊丹妮，胡紅云，等.廢鉛酸蓄電池鉛膏性質(zhì)分析［J］.環(huán)境工程學(xué)報，2012，（9）：3 259－3 262.

［3］ 曲勝利，李天剛，董準(zhǔn)勤，等.富氧底吹熔煉生產(chǎn)實踐及底吹爐設(shè)計改進探討［J］.中國有色冶金，2012，（2）：10－13.

［4］ 田西，吳玉鋒，張菁菁，等.我國報廢CRT電視機中廢鉛量估算研究［J］.生態(tài)經(jīng)濟，2014，（10）：101－107.

The production Practice of Beneficial Ingredients in Oxygen－enriched Bottom Blown Lead Smelting Technology

ZHANG Junli，LIChenyin，GUO Li，LIU Jing
（Henan Yuguang Gold and Lead Co.，Ltd.，Jiyuan 459000，China）

This paper introduces the development of mineral processing efficiency through budget software，which changes the high gold and silver paste，intermediate materials，slag cast ratio and investmentmeasures with mode of oxygen bottom blowing technology，the ingredients of lead smelting process for production efficiency improvement practice.Under the condition of ensuring the normal production of the bottom blowing furnace，the treatment intensity of various kinds of lead containing impurities is increased by the experimentof different proportioning ratio，which reduces the inventory occupation.For various types of high content of lead ore，a reasonable proportion is obtaineel，which could reduce the efficiency of themine inventory cycle，reduce the loss of refining and improve the recovery rate.

metallurgical raw materials and pretreatment；bottom blown smelting；raw ingredients；benefit

TF812

A

1003－5540（2017）03－0042－04

2017－03－05

張軍力（1970－），男，高級工程師，主要從事鉛冶煉工藝的研究工作。