硫化銻金精礦冶煉工藝優(yōu)化及生產(chǎn)實(shí)踐

陽(yáng)振球，鄺江華

(湖南辰州礦業(yè)有限責(zé)任公司)

硫化銻金精礦通常含金30～70 g/t，其處理工藝主要為鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉工藝，該工藝?yán)昧蚧R易揮發(fā)氧化的特性[1]。湖南辰州礦業(yè)有限責(zé)任公司(下稱“辰州礦業(yè)”)冶煉廠采用鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉工藝處理硫化銻金精礦，大部分銻揮發(fā)氧化成氧化銻(俗稱銻氧)進(jìn)入煙氣，經(jīng)過(guò)冷卻收塵后得到銻氧，再進(jìn)行還原熔煉、精煉產(chǎn)出精銻；少部分銻進(jìn)入前床，以貴銻形式產(chǎn)出，95 %以上的金進(jìn)入貴銻，貴銻進(jìn)入煉金爐富集得到富貴銻，富貴銻磨粉后進(jìn)行濕法提金，產(chǎn)出金質(zhì)量分?jǐn)?shù)90 %左右的粗金粉[2]。本文主要對(duì)辰州礦業(yè)冶煉廠硫化銻金精礦冶煉工藝優(yōu)化措施及效果進(jìn)行了總結(jié)和分析，為進(jìn)一步提高回收率及優(yōu)化改造提供技術(shù)支撐。

1 硫化銻金精礦冶煉工藝

1.1 生產(chǎn)工藝流程

辰州礦業(yè)冶煉廠硫化銻金精礦冶煉工藝主要分為6個(gè)工序，分別為制粒工序、鼓風(fēng)爐工序、灰吹爐工序、純爐工序、煉金爐工序及濕法提金工序。工藝流程見(jiàn)圖1。

1.2 制粒工序

制粒工序主要是將辰州礦業(yè)自產(chǎn)硫化銻金精礦、外購(gòu)硫化銻金精礦及砷堿渣處理車間回收的銻精渣、崗位收塵回收物料按照原料配比要求進(jìn)行混合，配以5 %～7 %的石灰后，通過(guò)圓盤制粒機(jī)制成直徑12 mm，含金40～70 g/t、銻≥35 %、二氧化硅<15 %、鉛<0.5 %、砷<1 %、鉍≤50×10-6的球粒[3]，并通過(guò)自然干燥，控制含水率達(dá)到8 %左右，從而滿足鼓風(fēng)爐工序要求。

1.3 鼓風(fēng)爐工序

鼓風(fēng)爐工序主要將制粒工序產(chǎn)出的球粒，配以造渣熔劑(鐵礦石200 kg/t、石灰石50 kg/t)，以焦炭為燃料，鼓入空氣進(jìn)行揮發(fā)熔煉。大部分銻揮發(fā)氧化成銻氧進(jìn)入煙氣，經(jīng)過(guò)冷卻收塵后得到含銻73 %左右、金4～7 g/t的含金銻氧，廢渣、銻锍及大部分金與少部分銻形成的合金(俗稱貴銻)流入前床進(jìn)行沉降分離?？刂茝U渣含金<1.0 g/t、銻<1.3 %，銻锍含金<5.5 g/t、銻<2.5 %，貴銻含金≥800 g/t、鐵<15 %[3]。

1.4 灰吹爐工序

灰吹爐工序的作用主要為收金除鉛。其主要是將鼓風(fēng)爐工序產(chǎn)出的含金銻氧配以還原煤進(jìn)行還原熔煉，去除雜質(zhì)后，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行吹煉，大部分銻再次氧化成銻氧，絕大部分金、鉛富集在底水(毛銻)中。控制產(chǎn)出的銻氧含金0.5 g/t左右、銻75 %以上；毛銻含金150～400 g/t、鉛5 %左右[4]。

1.5 純爐工序

純爐工序主要是將灰吹爐產(chǎn)出的銻氧配以還原煤進(jìn)行還原熔煉，加入片堿除砷、加入除鉛劑除鉛，產(chǎn)出精銻產(chǎn)品。

1.6 煉金爐工序

煉金爐工序的作用是進(jìn)一步富集金。其主要是將鼓風(fēng)爐工序產(chǎn)出的貴銻配以純堿進(jìn)行熔煉，加入石英砂除鐵后，吹煉富集金?？刂其R氧含金<20 g/t，富貴銻含金≥12 000 g/t。

圖1 辰州礦業(yè)冶煉廠硫化銻金精礦冶煉工藝流程

1.7 濕法提金工序

濕法提金工序是將富貴銻進(jìn)行破碎、磨粉后，加入鹽酸、氧化劑進(jìn)行選擇性氯化浸出，一步將金和其他元素分離，浸出渣洗滌、干燥后得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)90 %左右的粗金粉。

2 工藝優(yōu)化

2021年，辰州礦業(yè)冶煉廠計(jì)劃金回收率為96.50 %、銻回收率為96.00 %。全年實(shí)際金、銻回收率分別為96.81 %、96.33 %[5]，分別較計(jì)劃提高了0.31百分點(diǎn)、0.33百分點(diǎn)。

2.1 制粒工序

制粒工序?yàn)榱蚧R金精礦冶煉生產(chǎn)的第一道工序，其關(guān)鍵控制點(diǎn)：為鼓風(fēng)爐工序提供元素、質(zhì)量穩(wěn)定的球粒，元素控制主要為金、銻、鐵，質(zhì)量控制主要為粒徑、粉末及強(qiáng)度。

球粒金、銻品位過(guò)低，經(jīng)濟(jì)性不強(qiáng)；其品位過(guò)高，造成銻氧品位升高，廢渣、銻锍中金、銻品位升高，影響金、銻回收率。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐，控制球粒含金50～65 g/t、銻38 %～42 %、鐵9 %～11 %為宜。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，銻锍熔點(diǎn)低、流動(dòng)性強(qiáng)，對(duì)爐缸結(jié)塊有沖刷作用，因此一般用銻锍處理爐缸結(jié)塊。為保證爐缸內(nèi)熔體流動(dòng)性，要控制適當(dāng)?shù)匿R锍產(chǎn)出量。

制粒工序通過(guò)行車加裝計(jì)量秤實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)配料，原料入配料倉(cāng)可實(shí)現(xiàn)“先檢后配”，制粒后化驗(yàn)結(jié)果與配料單成分偏差率可控制在4 %以內(nèi)。同時(shí)，控制制粒石灰配比為6.5 %～6.8 %，含水率12 %左右，確保球粒強(qiáng)度。此外，通過(guò)規(guī)范劃分干燥場(chǎng)區(qū)域，減少干燥礦堆碼層數(shù)來(lái)提高干燥效果，保證球粒強(qiáng)度，減少粉末。

2.2 鼓風(fēng)爐工序

鼓風(fēng)爐工序關(guān)鍵控制點(diǎn)在于廢渣、銻锍金、銻品位的控制及爐況的穩(wěn)定。此工序從降低銻锍載金能力、渣型控制、鼓風(fēng)爐控制及前床沉降方面進(jìn)行優(yōu)化。

2.2.1 降低銻锍載金能力

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，鼓風(fēng)爐加入堿性物質(zhì)后，銻锍變得疏松，灑水冷卻后能松散并化成粉末狀，降低了銻锍載金能力，并改善了貴銻沉降效果。根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在添加堿性物質(zhì)前，銻锍含金約為30 g/t；添加部分堿性物質(zhì)后，銻锍含金可降低至10 g/t左右；在保證堿性物質(zhì)添加足夠、產(chǎn)出銻锍能化成粉末狀的情況下，金品位可降低至5 g/t以下。

2.2.2 渣型控制

還原反應(yīng)及交互反應(yīng)產(chǎn)生的金屬銻進(jìn)入爐缸風(fēng)嘴以下部位時(shí)，由于缺少氧氣不能再發(fā)生氧化反應(yīng)，以金屬銻的形態(tài)進(jìn)入前床，沉降分離后絕大部分進(jìn)入貴銻中。渣黏度高、密度大，金屬銻沉降阻力增大，其會(huì)殘留在廢渣與銻锍中，造成廢渣與銻锍含銻量升高，影響銻回收率。

硫化銻金精礦鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉渣型組分一般為SiO240 %～42 %，F(xiàn)eO 28 %～32 %，CaO 20 %±，其他(Al2O3、MgO等)10 %[1]。加入堿性物質(zhì)后，鼓風(fēng)爐渣型組分為SiO234 %～38 %，F(xiàn)eO 26 %～30 %，CaO 15 %～18 %，Na2O 8 %～12 %，其他(Al2O3、MgO等)8 %～10 %。

2.2.3 鼓風(fēng)爐控制

鼓風(fēng)爐控制銻锍、廢渣指標(biāo)是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，其因素隨時(shí)變化并相互制約、相互牽連，只要一個(gè)因素發(fā)生變化，其他因素也會(huì)隨著變化。其主要因素有焦率、鼓風(fēng)量、料柱與風(fēng)壓、生產(chǎn)故障等。

2.2.3.1 焦 率

生產(chǎn)中適當(dāng)提高焦率有利于降低廢渣、銻锍指標(biāo)。焦率低是導(dǎo)致?tīng)t溫低、生產(chǎn)故障的主要原因，也是影響廢渣、銻锍指標(biāo)升高的主要因素。焦率低時(shí)，對(duì)Sb2S3的揮發(fā)不利，其反應(yīng)不完全，導(dǎo)致進(jìn)入前床熔體的Sb2S3含量升高；渣變稠，黏性增大，被渣包裹的金屬?gòu)脑蟹蛛x變得困難或速度減慢，使進(jìn)入前床熔體的金屬量升高；易產(chǎn)生風(fēng)眼空洞、爐缸結(jié)塊、爐身掛料等生產(chǎn)故障，廢渣、銻锍指標(biāo)急劇升高，超高指標(biāo)出現(xiàn)的幾率增加。

在生產(chǎn)過(guò)程中，鼓風(fēng)爐爐缸內(nèi)情況復(fù)雜、變化較快，焦率不能固化，要通過(guò)每小時(shí)觀察一次風(fēng)眼、每2 h捅一次風(fēng)眼、每2 h觀察料柱(鼓風(fēng)管水柱高度)復(fù)位情況或通過(guò)爐頂觀察爐缸內(nèi)情況等判斷爐況后，及時(shí)按3～5 kg/批增減焦炭，以保證爐況穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)性。目前，鼓風(fēng)爐工序焦率為35 %左右。

2.2.3.2 鼓風(fēng)量

適當(dāng)增大鼓風(fēng)量有利于降低廢渣和銻锍的品位。鼓風(fēng)量大，提供的氧氣充足，物料反應(yīng)充分，進(jìn)入熔體的金屬減少，廢渣和銻锍的金、銻品位下降；但當(dāng)焦炭質(zhì)量變差、入爐含銻下降時(shí)，不宜增大鼓風(fēng)量。目前，鼓風(fēng)爐工序鼓風(fēng)強(qiáng)度為77～81 m3/(min·m2)。

在生產(chǎn)過(guò)程中，鼓風(fēng)量還需要與抽風(fēng)量進(jìn)行匹配。經(jīng)過(guò)多年摸索，鼓風(fēng)爐工序采用“小鼓風(fēng)、大抽風(fēng)”方式的經(jīng)濟(jì)性更高，155 kW鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率不高于39.5 Hz，160 kW抽風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率不低于33 Hz。

2.2.3.3 料柱與風(fēng)壓

在鼓風(fēng)機(jī)參數(shù)不變的情況下，鼓風(fēng)管風(fēng)壓與料柱高度、料層空隙度緊密相關(guān)，與料柱高低成正比。料柱過(guò)高，爐缸內(nèi)壓力大，影響咽喉口使用壽命，易造成物料尚未反應(yīng)完全就進(jìn)入前床，使廢渣指標(biāo)上升；料柱過(guò)低，爐缸內(nèi)細(xì)料飛揚(yáng)，造成鵝頸、火柜積灰增多，增大清理難度，易出現(xiàn)“穿陽(yáng)風(fēng)”現(xiàn)象，造成爐缸溫度降低。鼓風(fēng)爐工序以鼓風(fēng)管水柱高度反映爐內(nèi)料柱情況，目前料柱高度為400～750 mm。

2.2.3.4 生產(chǎn)故障

咽喉口噴火生產(chǎn)故障是指咽喉口由于使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，熔體沖刷將咽喉口孔徑從80 mm擴(kuò)大到150 mm以上，甚至達(dá)到250 mm以上，出現(xiàn)爐缸向前床噴火的現(xiàn)象。噴火作業(yè)容易將生料和氧化銻噴至爐缸和前床，是導(dǎo)致指標(biāo)升高的重要原因之一。

噴火時(shí)前床氧化銻煙氣很大，這是導(dǎo)致廢渣中氧化銻含量高的主要原因；噴火時(shí)有大量的焦炭被噴到前床，導(dǎo)致?tīng)t缸內(nèi)虧焦，使?fàn)t況惡化；還沒(méi)來(lái)得及反應(yīng)的物料被噴到前床，導(dǎo)致廢渣中Sb2S3與FeAsS含量升高。

為了保證鼓風(fēng)爐的經(jīng)濟(jì)性，一般不會(huì)在剛出現(xiàn)咽喉口噴火現(xiàn)象時(shí)就立即更換咽喉口。在生產(chǎn)實(shí)踐中，通過(guò)“下料提前放風(fēng)”“蓄渣操作”“低料柱運(yùn)行”等操作來(lái)確保咽喉口噴火情況不急劇惡化。

2.2.4 前床沉降

貴銻、銻锍及廢渣進(jìn)入前床沉降分離，良好的沉降條件是確保指標(biāo)的前提。在渣型、搭配堿性物料入爐等穩(wěn)定的情況下，提高前床爐溫可明顯提升沉降分離效果，但需要考慮經(jīng)濟(jì)性。

鼓風(fēng)爐前床采用重油供熱，辰州礦業(yè)冶煉廠制定了前床用油標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)流量計(jì)實(shí)時(shí)顯示并進(jìn)行控制，具體情況為：放渣前1.5 h，流量≤120 L/h；放渣后停油0.5 h，開(kāi)油后前2 h，流量≤70 L/h；放爐前1 h，流量≤110 L/h；放爐后前3 h，流量≤70 L/h；其他時(shí)間，流量≤80 L/h[6]。

根據(jù)實(shí)踐情況，鼓風(fēng)爐工序采用此用油標(biāo)準(zhǔn)后，廢渣含金可控制在0.85 g/t以下，廢渣含銻可控制在1.40 %左右，銻锍含銻可控制在1.75 %左右，且重油單耗為27 kg/t以下，達(dá)到計(jì)劃要求。

2.3 灰吹爐工序

灰吹爐工序利用吹煉富集的方式進(jìn)行收金除鉛，影響收金除鉛效果的主要因素為吹煉溫度。吹煉溫度過(guò)高，造成鉛大量氧化進(jìn)入銻氧，而鉛進(jìn)入純爐工序后需要加入藥劑除去。除鉛過(guò)程產(chǎn)出的鉛渣將帶走較多銻金屬，影響銻回收率；銻氧化速率加快，造成金被機(jī)械夾雜帶走的幾率增大，銻氧含金過(guò)高，金進(jìn)入純爐工序后無(wú)法被回收，從而造成金流失，影響金回收率。目前，灰吹爐工序控制吹煉溫度為700 ℃～750 ℃。

在實(shí)際操作過(guò)程中，銻氧還原熔煉后的泡渣若沒(méi)有扒干凈，吹煉期間就會(huì)形成過(guò)多的浮渣，浮渣清理難度大，浮在銻水表面，減少了銻水氧化面積，而有時(shí)為了提高吹煉速度會(huì)加大吹煉壓力，造成局部吹煉溫度過(guò)高，影響收金除鉛效果?；掖禒t工序在吹煉期間采用精石灰進(jìn)行清渣，確保清渣效果和吹煉效果。

2.4 純爐工序

純爐工序主要影響銻回收率，其主要控制點(diǎn)為堿渣、鉛渣產(chǎn)率及含銻指標(biāo)。堿渣是銻精煉過(guò)程中加入堿除砷產(chǎn)出的浮渣，含砷20 %左右、銻25 %左右。鉛渣是銻精煉過(guò)程中加入除鉛劑產(chǎn)出的浮渣，含鉛10 %左右、銻23 %左右。影響堿渣、鉛渣產(chǎn)率的主要因素是銻氧中砷、鉛品位。

扒渣操作是控制堿渣、鉛渣含銻的重要措施。扒渣至工作門口時(shí)要稍停3～4 s，讓銻珠盡量流回爐內(nèi)，不被泡渣帶出；扒渣時(shí)扒子后端稍微抬高，形成向爐內(nèi)傾斜姿勢(shì)；扒渣時(shí)速度不要過(guò)快[7]。

2.5 煉金爐工序

煉金爐工序的關(guān)鍵控制點(diǎn)為煉金泡渣產(chǎn)率、含金指標(biāo)及銻氧含金指標(biāo)。煉金泡渣是煉金爐熔煉貴銻產(chǎn)出的除鐵渣，金品位為90 g/t左右、銻品位30 %左右。影響煉金泡渣產(chǎn)率的主要因素為貴銻含鐵，鐵含量越高，產(chǎn)率越大；其次為石英砂添加量。目前，煉金爐工序貴銻含鐵11 %左右，石英砂添加量為1 %左右，煉金泡渣產(chǎn)率為38.35 %。銻氧含金指標(biāo)控制措施與灰吹爐工序基本一致。

2.6 濕法提金工序

濕法提金工序關(guān)鍵是控制氧化劑的加入量和加入時(shí)間。氧化劑加入過(guò)多、過(guò)快，將造成浸出過(guò)程中金被溶解進(jìn)入浸出液中。目前，濕法提金工序氧化劑與物料質(zhì)量比1 ∶1，加入時(shí)間1.5 h以上。

2.7 無(wú)名損失控制

無(wú)名損失是指各工序損失總和。無(wú)名損失除了要控制各工序的“跑、冒、滴、漏”，減少工序循環(huán)外，重點(diǎn)需要把控原料入廠及渣類出廠。主要是監(jiān)管原料、渣類取樣、化驗(yàn)、計(jì)量過(guò)程，防止出現(xiàn)原料入廠虛高、渣類出廠虛低的情況。

2.8 生產(chǎn)效果

辰州礦業(yè)冶煉廠2021年主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 2021年主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

3 結(jié) 語(yǔ)

辰州礦業(yè)冶煉廠采用鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉工藝處理硫化銻金精礦，在多年的生產(chǎn)實(shí)踐中，從金屬平衡管理入手，查找出各工序關(guān)鍵控制點(diǎn)，再結(jié)合各工序?qū)嶋H操作，對(duì)工藝進(jìn)行了不斷優(yōu)化，提高了金屬回收率，金回收率為96.81 %、銻回收率為96.33 %，高于同類型冶煉企業(yè)金回收率(95.00 %左右)、銻回收率(95.50 %～96.00 %)，可為同類型冶煉企業(yè)工藝優(yōu)化，提高金、銻回收率提供參考借鑒。