中間物料回爐處理最佳方式探索

謝劍才， 張良標(biāo)， 謝維忠

(金隆銅業(yè)有限公司， 安徽 銅陵 244021)

金隆銅業(yè)有限公司(以下簡稱“金隆”)是一座年產(chǎn)46萬t陰極銅的閃速煉銅廠，對外銷售除主產(chǎn)品陰極銅及部分金銀副產(chǎn)品外，還包括一些生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的中間物料。本文循環(huán)處理論述的中間物料主要包括轉(zhuǎn)爐渣包殼、黑銅泥、銅砷濾餅等物料，其中銅砷濾餅屬于危險化學(xué)品，生產(chǎn)及處理過程管控嚴(yán)格。上述物料中，銅品位范圍在1%～60%之間，同時還包含錸等一些貴金屬。在返回熔煉系統(tǒng)處理之前，上述物料以付出加工費對外委托加工或銷售的方式處理，影響金屬回收率，同時銅砷濾餅按危險化學(xué)品管理，對外處理管控增加了管理運行成本，因此公司決定開展內(nèi)部處理試驗，實現(xiàn)中間物料閉路循環(huán)。

1 處理過程概述

通過對物料成分、物料規(guī)格等進(jìn)行分析，對比與優(yōu)化了入爐處理方式，確定了最優(yōu)處理方案，實現(xiàn)了閃速熔煉爐爐況穩(wěn)定下的物料處理。

1.1 主要成分與物料規(guī)格

表1為循環(huán)處理的中間物料的典型成分。

物料規(guī)格方面：渣包殼為錮鈹塊狀；黑銅泥為固體顆粒，含銅粒子，同時帶酸性液體，有腐蝕性[1]；銅砷濾餅含水達(dá)50%以上，為泥狀。黑銅泥與銅砷餅物理性狀見表2，中間物料外觀見圖1。

表1 中間物料典型成分 %

表2 中間物料典型規(guī)格

圖1 中間物料外觀

由表1和表2可知，上述中間物料在化學(xué)成分上，黑銅泥、渣包殼硫銅比低，可通過與高硫銅比精礦配料，控制S/Cu，調(diào)整雜質(zhì)總成分低于生產(chǎn)控制值，主要是As要達(dá)到入爐要求。物料規(guī)格方面，需進(jìn)行預(yù)處理，使物料含水、粒度等達(dá)到備料要求。

1.2 處理方式設(shè)想與實踐

在經(jīng)過預(yù)處理后，物料達(dá)到配料要求(圖2)，按設(shè)想處理方式進(jìn)行處理。

圖2 中間物料預(yù)處理后外觀

1)渣包殼含銅高，含硫低，回爐處理既可有效回收銅，也可作為優(yōu)質(zhì)冷料調(diào)節(jié)高負(fù)荷生產(chǎn)熱平衡。渣包殼比重輕，質(zhì)地脆利于加工磨細(xì)。渣包殼處理首先采用專門破碎機對渣包殼進(jìn)行破碎，使-200目以上顆粒占比大于80%；然后參與配料，干燥后投入爐內(nèi)反應(yīng)。每天處理量35～40 t之間，占每天精礦處理量1%左右，實現(xiàn)生產(chǎn)平衡。

2)黑銅泥含銅高，含硫低，可作為冷料處理。黑銅泥水分高，晾曬至水分10%以內(nèi)。在破碎帶倉，由于黑銅泥含銅高，配料時會增加混合礦含銅，因此主要選擇在配料含銅較低含硫較高時添加黑銅泥[2]。

3)銅砷濾餅含硫高，含銅低，回爐處理會降低配料含銅且顯著增加反應(yīng)熱負(fù)荷，使熔體溫度上升[3]。因此主要選擇在配料含銅較高含硫較低時添加，與黑銅泥處理剛好相反，由于新產(chǎn)出的銅砷濾餅水分高，需晾曬待水分合適時，在帶倉參與配料。

1.3 處理實踐

初期處理試驗中，各種物料單獨處理，通過觀察處理過程中檢尺、溫度、渣流動性、銅锍品位、渣含銅、鍋爐粘接、爐內(nèi)粘接等方式和指標(biāo)判斷處理情況[4]。

對2016年黑銅泥處理進(jìn)行了探索，初期加入量小，爐況檢尺等未發(fā)現(xiàn)明顯變化，在處理過程中，發(fā)現(xiàn)添加黑銅泥不僅能有效降低熔體溫度，且有助于提升銅锍品位。處理量初步提高至5 t/h后，使用中存在銅锍排放時間長、檢尺波動、爐底溫度波動等問題。采取調(diào)整配料量(1～3 t/h)、調(diào)整參數(shù)等措施，達(dá)到銅锍溫度范圍受控1 220～1 270 ℃，爐況穩(wěn)定，實現(xiàn)了黑銅泥的穩(wěn)定、高效處理。月度處理量、銅锍品位及渣含銅情況見圖3、圖4。

圖3 各月份黑銅泥處理量與銅锍品位

圖4 各月份黑銅泥處理量與渣含銅

銅砷濾餅因含水高，預(yù)處理采用與精礦預(yù)混、單倉處理。銅砷濾餅處理過程中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)溫度有上漲趨勢，使用過程中出現(xiàn)品位、流動性波動等問題，通過參數(shù)、配料調(diào)整，系統(tǒng)溫度受控、銅硫品位和電爐渣含銅波動小，見圖5、圖6。

圖5 銅砷率餅處理量與銅锍品位

圖6 銅砷率餅處理量與渣含銅

渣包殼由于高流動性、粒度小等因素，采用與低硫渣選礦配料后使用[5]，使用過程中礦∶包殼按比例4∶1或3∶1等均無明顯爐況波動，作為調(diào)整熱負(fù)荷的冷料，效果好。2016年1～12月份，累計已處理渣包殼20 000 t，全部實現(xiàn)內(nèi)部循環(huán)。

2 存在的問題

2.1 中間物料循環(huán)會導(dǎo)致部分雜質(zhì)元素開路量少，內(nèi)部循環(huán)形成雜質(zhì)元素(如As)富集

在銅砷濾餅處理過程中，就煙氣制酸工序參數(shù)跟蹤來看，循環(huán)酸含As有明顯提高，見圖7。左側(cè)區(qū)域是2017年1月份未處理銅砷濾餅期間循環(huán)酸As含量變化情況，基本維持在1 500～2 000 mg/L，右側(cè)區(qū)域是2017年7月份處理銅砷濾餅期間循環(huán)酸As含量變化情況，大部分時間保持在2 000 mg/L以上，對Na2S添加及廢酸工序控制帶來較大難度。

圖7 處理銅砷濾餅前后循環(huán)酸As含量變化

通過對陽極銅與電解液中As含量的跟蹤對比，陽極銅含As均在1 700 ppm以下，電解液中含As在7 000 mg/L以下，對主產(chǎn)品化學(xué)成分及電解過程無影響。

2.2 處理黑銅泥過程中，銅锍品位升高，沉淀池爐底溫度有上漲趨勢

處理黑銅泥過程中，由于銅锍品位升高，并且銅锍的滲透性增強，導(dǎo)致沉淀池爐底溫度有上漲趨勢。特別是爐底東中區(qū)域溫度在短期內(nèi)上漲較快，20天內(nèi)從728 ℃上漲至745 ℃。但通過長期的觀察，黑銅泥處理3周后，溫度穩(wěn)定并開始下降，不影響爐體安全。

3 結(jié)論

渣包殼產(chǎn)出量大，處理對于爐況的依賴性較低，主要依據(jù)爐內(nèi)溫度來調(diào)整添加量，可實現(xiàn)連續(xù)處理。黑銅泥和銅砷濾餅處理要和配料實時聯(lián)系，且黑銅泥和銅砷濾餅處理與配料元素含量恰好相反，另外長時間回爐處理會造成黑銅泥和銅砷濾餅中雜質(zhì)元素及微量元素富集，降低設(shè)備能力，不利于有價元素回收[6]。如何實現(xiàn)中間物料回爐處理，提高有價元素回收率，降低環(huán)保風(fēng)險，促進(jìn)企業(yè)效益最大化，需要進(jìn)一步探究處理各種中間物料的合適時間階段，以實現(xiàn)中間物料的良性循環(huán)。