富氧侧吹熔炼技术冶炼稀贵金属渣料的工艺设计.pdf

3 6 有色金属 冶炼部分 h t t p H y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年第1 1 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 3 ．1 1 ．0 1 2 富氧侧吹熔炼技术冶炼稀贵金属渣料的工艺设计 邓孟俐 长沙有色冶金设计研究院有限公司，长沙4 1 0 0 1 1 摘要采用富氧侧吹氧化熔炼一富氧侧吹还原熔炼一烟化吹炼的工艺技术，从含银、铟的稀贵金属铜锌 多金属物料、铅锡多金属物料等二次渣料中综合回收稀贵等有价金属。详细介绍了工艺流程的设计与 主要技术指标。 关键词富氧侧吹熔炼；稀贵金属；回收；铅渣；铜渣 中图分类号T F 8 0 6 ；T F 8 0 5 ．2文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 3 1 1 0 0 3 6 0 3 D e s i g no fO x y g e n e n r i c h e dS i d e - B l o w nS m e l t i n g P r o c e s sf o rR a r ea n dP r e c i o u sM e t a l sR e s i d u e s D E N GM e n g l i C h a n g s h aE n g i n e e r i n g R e s e a r c hI n s t i t u t eL t d ．o fN o n f e r r o u sM e t a l l u r g y ，C h a n g s h a4 1 0 0 1 1 ．C h i n a A b s t r a c t V a l u a b l em e t a l sw e r ec o m p r e h e n s i v e l yr e c o v e r e df r o ms e c o n d a r yr e s i d u e so fA g ，I n c o n t a i n i n g c o p p e r 。。z i n cp o l y m e t a l l i cm a t e r i a l sa n dl e a d ‘t i np o l y m e t a l l i cm a t e r i a l sb yo x y g e n - e n r i c h e ds i d e - b l o w no x i d i - z i n gs m e l t i n g ，o x y g e n e n r i c h e ds i d e b l o w nr e d u c t i o ns m e l t i n g ，f u m i n ga n dc o n v e r t i n gp r o c e s s ．T h e p r o c e s sd e s i g na n dm a i nt e c h n i c a lp a r a m e t e r sw e r ei n t r o d u c e di nd e t a i l ． K e yw o r d s o x y g e n e n r i c h e ds i d e b l o w ns m e l t i n g ；r a r ea n dp r e c i o u sm e t a l s ；r e c o v e r y ；l e a dr e s i d u e ；c o p p e r r e s i d u e 稀贵金属多伴生在铅、铜、锌等矿物中，在这些 金属冶炼的过程中部分进入铅渣、铜渣等渣中，未得 到较好的回收利用。目前国内生产企业多用传统的 鼓风炉工艺或回转窑工艺冶炼类似渣料，生产上主 要存在环境保护差、能耗高、原料适应能力差和单位 生产率低等缺陷。因此利用富氧侧吹熔炼一烟化炉 吹炼的工艺技术冶炼含稀贵金属A g 、A u 、I n 、G e 等 的铅、铜、锌冶炼渣和污泥等二次物料，实现资源综 合回收以及危险废物无害化处理，是有色冶炼工业 发展的方向。 从二次物料中综合回收有价金属，由于渣料复 杂，一般依据其化学成分和物相性质的特点分类生 产。按照化学成分可以分为以含铅为主的稀贵金属 收稿日期2 0 1 3 - 0 5 2 6 作者简介邓孟俐 1 9 6 5 一 ，女，重庆人，教授级高级工程师 渣料和以含铜为主的稀贵金属渣料，通常铅渣多为 含硫渣料，铜渣多为氧化物料。按照物相性质分为 氧化渣料和含硫渣料。铅、铜等火法冶炼产出的炉 渣含硫少，为氧化物形态，可直接经侧吹还原熔炼一 烟化吹炼工艺产出含贵金属的冰铜和稀散金属的次 氧化锌烟尘；而锌湿法冶炼、化工厂等产出的浸出渣 和污泥为含硫较高的渣，其中硫大部分以硫酸根存 在，少数以元素硫存在，可以采用侧吹氧化熔炼一侧 吹还原熔炼一烟化吹炼工艺产出含贵金属的冰铜和 稀散金属的次氧化锌烟尘，同时回收硫生产硫酸。 1 原料及产品 某厂以5 0k t ／a 铅锡多金属物料或5 0k t ／a 铜 万方数据 2 0 1 3 年第1 1 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 3 7 锌多金属物料为原料综合回收锌、铜、铅、锡、铟、银。 铜锌料含A g9 0 0g ／t 、I n 2 0 0g ／t ，其余化学成分 ％ C u1 4 、Z n1 1 、P b5 、S n2 ．5 、F e1 3 、B i0 ．4 、S 1 5 ；铅锡料含A g5 0 0g ／t 、I n4 0 0g ／t ，其余化学成分 ％ C u1 、Z n7 、P b2 6 、S n4 、F e1 l 、B i0 ．5 、S9 。 当处理铅锡多金属物料时，采用9m 2 富氧侧吹 炉氧化熔炼一7m 2 富氧侧吹炉还原熔炼一6m 2 烟 化炉吹炼的工艺，产出含P b7 7 ％、S n1 1 ．5 ％、F e 1 3 ．5 ％、B i2 ．4 4 ％、A g33 6 2g ／t 的铅锡合金 氧化 90 1 2t ／a ；P b7 6 ％、S n1 3 ％、C u2 ％、B i2 ．4 4 ％、A g 1 7 1g ／t 的铅锡合金 还原 88 4 3t ／a ；Z n5 9 ％、S n 4 ．4 ％、P b8 ％、I n22 2 5g ／t 的次氧化锌72 4 4t ／a 。 当处理铜锌多金属物料时，采用9m 2 富氧侧吹 炉还原熔炼一6m 2 烟化炉吹炼的工艺，产出含C u 5 6 ％、S2 1 ％、F e1 3 ．5 ％、B i0 ．1 7 ％、A g33 8 0g ／t 的冰铜1 23 7 2t ／a ；S n1 3 ％、P b2 9 ％、Z n1 3 ％、B i 2 ．7 7 ％、I n1 5 5g ／t 的烟尘64 7 6t ／a ；Z n6 4 ％、S n 4 ．8 ％、P b3 ．5 ％、A g2 6 9g ／t 、I n12 5 1g ／t 的次氧 化锌66 1 5t ／a 。 2工艺流程设计 2 ．1 熔炼工艺 为能处理铜锌多金属物料或铅锡多金属杂料， 采用富氧侧吹氧化熔炼一富氧侧吹还原熔炼一烟化 吹炼的工艺综合回收有价金属，金、银等贵金属熔炼 过程中富集在粗铅合金或冰铜里，铟、锗等稀散金属 在还原性气氛中挥发，被富集在侧吹还原炉、烟化吹 炼的次氧化锌烟尘中，其熔炼原则工艺流程见图1 。 2 ．1 ．1 富氧侧吹氧化熔炼 铅锡多金属杂料、溶剂、碎煤等物料经配料后加 入富氧侧吹炉内，与鼓入的富氧空气进行富氧熔池 熔炼。铅、锡分别以3 5 ％、3 0 ％进入铅锡合金，以 2 0 ％进人烟气；其它金属主要进入高铅渣，高铅渣含 P b2 0 ％、Z n1 2 ％、S0 ．5 ％，送富氧侧吹炉还原熔 炼。熔炼生成的铅锡合金和炉渣在风口以下1m 深的静止渣层中沉淀分离，金、银等贵金属富集进入 铅锡合金，铅锡合金沉降在炉缸底层，含铅等金属较 高的渣在炉缸熔体上层。高铅渣流入还原炉还原， 铅锡合金由炉端的虹吸口排出。 高温烟气经余热回收、收尘净化后生产硫酸，烟 尘返回配料。 2 ．1 ．2 富氧侧吹还原熔炼 高铅渣流入富氧侧吹还原炉内，与鼓人的富氧 空气进行富氧还原熔炼。铅、锡、银分别以7 5 ％、 熔剂、碎煤、铅锡渣料铜锌渣料 或氧化物 、熔剂、碎煤 图1 熔炼原则工艺流程图 F i g ．1P r i n c i p l es m e l t i n gp r o c e s sf l o w s h e e t 6 5 ％、9 4 ％进人铅锡合金中富集；还有1 8 ％的铅、 1 5 ％的锡、1 5 ％的锌挥发进入烟气；铟、锌等其它金 属大部分留在高锌渣中，高锌渣含Z n1 4 ．5 ％，送烟 化。生成的铅锡合金和炉渣沉淀分离，渣排出流人 烟化炉烟化，铅锡合金由炉端的虹吸口排出。 铜锌多金属物料、溶剂、碎煤等物料经配料后， 加入富氧侧吹炉中进行富氧还原熔炼。铜、硫、银、 金主要富集进入冰铜内，富集率分别为9 5 ．5 ％、 3 2 ％、9 4 ％和9 4 ．5 ％；铅、锡主要挥发进入烟尘，挥 发率分别为7 3 ．5 ％、7 0 ％；锌、铟分别以8 0 ％、8 5 ％ 的比例进入高锌渣。生成的冰铜和炉渣在风口以下 1m 深的静止渣层中沉淀分离，金、银等贵金属富集 进入冰铜，冰铜沉降在炉缸底层，含铜较低的高锌渣 在炉缸熔体上层。高锌渣流人烟化炉烟化，冰铜由 虹吸口排出。 还原熔炼时，铟、锗等稀散金属随锌挥发进入烟 气，烟气经余热回收、净化除尘、脱硫后达标排放，烟 尘为含铟、锗的次氧化锌，送铅锡多金属氧化熔炼系 统配料。 2 ．1 ．3 烟化吹炼 来自还原炉的热态低铅 铜 渣流人烟化炉内， 与粉煤、空气发生反应，铟、锗等稀散金属随锌挥发 进入烟气。烟气经回收余热、收尘和脱硫后达标排 万方数据 3 8 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年第1 1 期 放，烟尘即次氧化锌，富含铟、锗等稀散金属。 铅锡多金属物料的高锌渣和铜锌多金属物料的 高锌渣在烟化时，锌、铟、银、锡、铅等金属主要挥发 进入次氧化锌烟尘，挥发率分别为9 2 ％、9 5 ％、 8 0 ％、8 5 ％和9 1 ．5 ％。产出含C u0 ．7 ％、Z n 1 ．5 2 ％、P b0 ．2 5 ％、F e2 6 ％、S i 0 23 3 ％、C a O1 4 ％ 的烟化弃渣约2 5k t ／a 铅锡多金属物料 ，或者含 C u1 ．5 ％、Z n2 ％、F e2 6 ％、S i 0 23 1 ％、C a O1 3 ％的 烟化弃渣1 89 8 0t ／a 铜锌多金属物料 。 2 ．2 主要技术指标 主要技术指标见表1 。 表1 主要技术指标 T a b l e 】M a i nt e c h n i c a la n de c o n o m i c a li n d e x 项目指标 日处理物料量，t 气黜翟孑 富氧侧吹氧化熔炼床能力／ t m 一2 d l 、 4 0 ～6 0 富氧侧吹还原熔炼床能力／ ‘‘m 一2 ’ 3 0 ～5 0 d - 1 烟化炉吹炼床能力／ t m - 2 d 一1 2 0 ～4 0 铅锡多金属料氧化熔炼富氧浓度／％ ～7 0 还原熔炼富氧浓度／％～5 5 熔炼温度／℃ 11 0 0 ～13 0 0 铅回收率／％ 9 6 ．7 5 铜回收率／％9 5 ．5 锌回收率／％9 0 银富集人冰铜率／％9 4 银富集人铅锡合金率／％ 9 8 ．7 铋富集率／％ 8 4 铟富集人次氧化锌率 铜锌多金属料 ／％ 8 0 ．7 5 铟富集人次氧化锌率 铅锡多金属料 ／％ 7 5 锡富集率 铅锡合金及次氧化锌 ／％ 9 2 ．3 2 ．3 主要设备 9m 2 富氧侧吹氧化炉1 台，7m 2 富氧侧吹氧化 炉1 台，6m 2 烟化炉1 台。 本文研究设计的富氧侧吹熔炼技术以瓦纽科夫 熔炼技术为基础，其核心设备一富氧侧吹炉借鉴了 瓦纽科夫炉的优势，在熔池深度、铜水套等设计上独 具特色。 富氧侧吹炉的熔池深度为2m ，可以确保渣与 金属相在炉内完全分离，渣含有价金属较低。 炉身采用铜水套结构。在炉身两侧一层的铜水 套上开有数个一次风口，用于向熔体渣层鼓入富氧 空气；在炉身两侧三层的铜水套上开有数个二次风 口，用于向炉内鼓入需要的空气，使烟气中的可燃成 分燃烧完全。炉身铜水套不仅使炉子寿命延长，提 高生产作业率，而且在生产过程中，在铜水套内壁形 成厚度1 0 ～3 0m m 的渣层，可以对铜水套起到了保 护作用。 3结论 1 用富氧侧吹氧化熔炼一富氧侧吹还原熔炼一 烟化吹炼的技术分别处理铅锡多金属物料或铜锌多 金属物料，主要金属回收 富集 率分别为铜 9 5 ．5 0 ％、铅9 6 ．7 5 ％、锌9 0 ％、锡9 2 ．3 ％、铟 7 5 ％、银9 4 ％、铋8 4 ％。 2 采用富氧侧吹氧化熔炼一富氧侧吹还原熔 炼一烟化吹炼的技术从含银、铟等稀贵金属铅渣料、 铜渣料等二次物料和多金属低品位的铜精矿、铅精 矿中综合回收稀贵等有价金属，在工艺上具有能耗 低、环境保护好、原料适应性广、生产效率高和金属 回收率高等优势。 参考文献 [ 1 ] 刘燕庭，许怀军．富氧侧吹熔池熔炼铜镍矿[ J ] ．中国有 色．冶会，2 0 1 1 ，4 0 5 1 2 1 4 ． 万方数据