銅冶煉煙塵綜合回收利用工藝的生產(chǎn)實(shí)踐

戴俊普

（富民薪冶工貿(mào)有限公司，云南 昆明 650400）

在銅的火法冶煉過(guò)程中，精礦中雜質(zhì)成分的開(kāi)路方向主要有爐渣和煙塵。其中煙塵成為鉛、鋅、砷、銻、鉍等易揮發(fā)元素的主要開(kāi)路方向。由于煙塵的性質(zhì)和價(jià)值，決定了煙塵成為銅冶煉過(guò)程的一個(gè)重要綜合回收點(diǎn)，同時(shí)也成為銅冶煉過(guò)程有毒有害元素的一個(gè)集中處置點(diǎn)。本文介紹了昆明西科工貿(mào)有限公司對(duì)銅冶煉煙塵性質(zhì)的研究，以及煙塵綜合回收過(guò)程的生產(chǎn)實(shí)踐。

1 銅冶煉煙塵物相

銅冶煉煙塵中各元素的物相將對(duì)其后序的處理工藝選擇產(chǎn)生顯著的影響。通過(guò)對(duì)煙塵的物相分析，發(fā)現(xiàn)各元素在煙塵中主要以硫酸鹽、氧化物、硫化物三種形態(tài)存在。

表1 煙塵中各元素存在的主要形態(tài)

2 銅冶煉煙塵各元素潛在價(jià)值分析

銅冶煉煙塵作為冶煉過(guò)程中易揮發(fā)性雜質(zhì)的富集物，含有大量鉛、砷等有毒有害元素，而受定為危險(xiǎn)廢物，編號(hào)HW48。根據(jù)煙塵中各元素的含量及其市場(chǎng)的價(jià)格，推算各元素潛在的價(jià)值。按其潛在的價(jià)值的大小，大致可將煙塵中的元素分為四個(gè)梯隊(duì)，即第一梯隊(duì)為銅、鉛、鉍，第二梯隊(duì)為鋅、錫、銦、銀，第三梯隊(duì)為金、銻，第四梯隊(duì)為砷、硫等。第四梯隊(duì)的元素主要是負(fù)價(jià)值的元素，它們需要大量的處理成本，而不能產(chǎn)出太多的產(chǎn)值，甚至需要大量的處置費(fèi)用。

因此，對(duì)于煙塵的處理的定位，首先是定位于解決銅冶煉過(guò)程中涉鉛涉砷物料的安全環(huán)保處置；這就要求通過(guò)綜合回收處理，將相關(guān)物料分離固化為市場(chǎng)可銷(xiāo)售的產(chǎn)品。如金屬元素形成可銷(xiāo)售的金屬產(chǎn)品，爐渣形成無(wú)害化的建材，硫形成可使用或銷(xiāo)售的產(chǎn)品，砷形成可銷(xiāo)售或易處理的產(chǎn)品或物料。然后才是考慮經(jīng)濟(jì)效益的提高，即如何回收物料中的鉛、銅、鉍、銻、鋅、錫、銦、金、銀等有價(jià)元素。

3 銅冶煉煙塵處理過(guò)程的實(shí)踐

目前，國(guó)內(nèi)各相關(guān)單位對(duì)于銅冶煉煙塵的處理，主要以火法還原熔煉或濕法+火法還原熔煉為主。主要是回收其中的銅、鉛、鋅、鉍、銻、錫、金、銀，同時(shí)富集和分離硫、砷等有害元素。

表2 各元素的回收形式

對(duì)于火法工藝，銅的回收將以冰銅形式進(jìn)行回收；鋅一般固化于渣中，或通過(guò)對(duì)渣的煙化，以氧化鋅粉形式進(jìn)行回收。對(duì)于濕法+火法工藝，銅的回收將在濕法過(guò)程以電積銅、海綿銅形式回收，在火法段以冰銅形式回收；鋅在濕法段以硫酸鋅形式回收，在火法段被固化于渣中，或通過(guò)對(duì)渣的煙化，以氧化鋅粉形式進(jìn)行回收。

（1）生產(chǎn)工藝流程。該生產(chǎn)系統(tǒng)分為三個(gè)工序：煙塵浸出工序、溶液處理工序、浸出渣火法處理工序，其中浸出工序主要使部分Zn、Cu、As、Cd進(jìn)入浸出液，Pb、Bi、Sn主要進(jìn)入渣中。

（2）開(kāi)路除砷技術(shù)特點(diǎn)。煙塵通過(guò)濕法浸出，大量砷以離子形態(tài)進(jìn)入了溶液。溶液中的砷主要以五價(jià)形態(tài)存在，從而使砷在溶液有足夠高的溶解度。在砷的各種形態(tài)中，白砷成為僅次于金屬砷的固體負(fù)載物。在有市場(chǎng)的情況下白砷是砷開(kāi)路的良好方向。但隨著環(huán)保要求的提高，以及砷產(chǎn)出量的增加，使砷的無(wú)害化處置已成為砷開(kāi)路的必然選擇。砷酸鐵、砷酸鈣將成為砷固化處理的重要形態(tài)。由于砷在溶液有三價(jià)和五價(jià)兩種形態(tài)，而砷酸鹽的穩(wěn)定性明顯高亞酸鹽。因此，在沉砷固化過(guò)程中如何將三價(jià)砷盡可能氧化為五價(jià)砷，是確保砷固化產(chǎn)物穩(wěn)定性的關(guān)鍵。同樣這些產(chǎn)出物的結(jié)晶形態(tài)也是影響砷的穩(wěn)定性的關(guān)鍵。

（3）電積脫銅技術(shù)特點(diǎn)。通過(guò)浸出進(jìn)入溶液的銅，一般通過(guò)置換、電積、沉淀等方法進(jìn)行銅的回收。西科公司采用自主開(kāi)發(fā)的電積工藝，將高砷溶液通過(guò)電積的方式將銅以電積銅形式從溶液分離出來(lái)，產(chǎn)出電積銅。此方法具有產(chǎn)出物價(jià)值高，沒(méi)有引入其它雜質(zhì)元素，溶液能有效的循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)。

（4）硫的回收利用技術(shù)。煙塵通過(guò)濕法浸出后，其浸出渣一般采用火法進(jìn)行處理。這就成為以鉛為載體，進(jìn)行鉍、錫、銅等元素回收的過(guò)程。在浸出渣中鉛、鋅、錫等主體元素主要以硫酸鹽形態(tài)存在，因此，火法處理過(guò)程就要求是一個(gè)還原過(guò)程，在還原氣氛下將硫酸鹽轉(zhuǎn)化為金屬單質(zhì)和SO2。所以，采用強(qiáng)氧化反應(yīng)來(lái)處理這些物料是不適合的，而且這些反應(yīng)主要為吸熱反應(yīng)。由于浸出渣中的硫主要以硫酸鹽形態(tài)存在，且硫含量一般在6%～13%。在火法還原處理過(guò)程中，硫轉(zhuǎn)化為SO2進(jìn)入了煙氣。因此，對(duì)煙氣中SO2的回收處理，也是煙塵綜合回收過(guò)程中的重要環(huán)保過(guò)程。對(duì)于煙氣中的SO2，通常用氨水、鈉堿溶液等進(jìn)行吸收和固化。西科通過(guò)一系統(tǒng)的措施，充分發(fā)揮過(guò)程物料中的最大價(jià)值。如減少尾氣氨逃逸的量，使用高效的硫酸銨蒸發(fā)濃縮工藝，將高濃度SO2轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的液體SO2等。

（5）鋅的綜合回收技術(shù)與成本控制。進(jìn)入溶液的鋅，一般采用蒸發(fā)濃縮結(jié)晶方式以硫酸鋅晶體形式進(jìn)行回收。此過(guò)程的蒸汽費(fèi)用將成為最大的成本。西科公司為降低蒸汽的消耗，節(jié)約成本。開(kāi)發(fā)了復(fù)雜溶液體系下的多效蒸發(fā)濃縮工藝有效的解決了這一問(wèn)題。同時(shí)為提高硫酸鋅產(chǎn)品質(zhì)量，開(kāi)發(fā)了新的濃縮結(jié)晶工藝，從而使鋅與其它雜質(zhì)得到了有效分離。

（6）鉛鉍合金長(zhǎng)周期電解技術(shù)。鉛鉍合金經(jīng)除Cu、Sn等精煉后，含鉍達(dá)8%～12%，眾所周知，高鉍鉛電解對(duì)電解鉛質(zhì)量影響很大。西科公司通過(guò)自己的探索，解決了這一過(guò)程中的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了新的補(bǔ)鉛方法，代替了黃丹補(bǔ)鉛的方法；開(kāi)發(fā)了新的電解控制工藝，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)的陰陽(yáng)極周期，有效的減少了陰陽(yáng)極的制作和處理量，已使陰陽(yáng)極周期延長(zhǎng)至7天～9天。產(chǎn)出電解鉛含鉍穩(wěn)定在＜0.002%。電解過(guò)程中，控制電流密度90A/m2～120A/m2，槽電壓0.3V～0.5V。鉛鉍合金電解產(chǎn)出1#電鉛，電流效率90%～95%。

4 結(jié)論

銅冶煉煙塵綜合利用的生產(chǎn)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了煙塵的開(kāi)路處理，使得隨銅精礦帶人流程的各種有害雜質(zhì)元素被迅速開(kāi)路，有效地避免了有害雜質(zhì)在銅冶煉大系統(tǒng)的循環(huán)，其次，通過(guò)西科公司對(duì)銅冶煉煙塵綜合回收利用技術(shù)的不短探索與總結(jié)，能有效的保證了煙塵綜合回收過(guò)程的安全、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益。