富氧侧吹熔炼技术冶炼稀贵金属渣料的工艺设计

doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2013.11.012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410011）摘要：采用富氧侧吹氧化熔炼富氧侧吹还原熔炼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：TF806；TF805.2文献标志码：A文章编号：1007-7545（2013）11-0000-00Design of Oxygen-enriched Side-Blown Smelting Process for Rare and Precious Metals ResiduesDENG Meng-li（Changsha Engineering & Research Institute Ltd. of Nonferrous Metallurgy. Changsha 410011, China）Abstract: Valuable metals were comprehensively recovered from secondary residues of Ag, In-containing copper-zinc polymetallic materials and lead-tin polymetallic materials by oxygen-enriched side-blown oxidizing smelting, oxygen-enriched side-blown reduction smelting, fuming and converting process. The process design and main technical parameters were introduced in detail.Key words：oxygen-enriched side-blown smelting; rare and precious metals; recovery; lead residue; copper residue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烟化炉吹炼的工艺技术冶炼含稀贵金属Ag、Au、In、Ge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侧吹还原熔炼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50 kt/a铅锡多金属物料或50 kt/a铜锌多金属物料为原料综合回收锌、铜、铅、锡、铟、银。铜锌料含Ag 900 g/t、In 200 g/t，其余化学成分（%）：Cu 14、Zn 11、Pb 5、Sn 2.5、Fe 13、Bi 0.4、S 15；铅锡料含Ag 500 g/t、In 400 g/t，其余化学成分（%）：Cu 1、Zn 7、Pb 26、Sn 4、Fe 11、Bi 0.5、S 9。当处理铅锡多金属物料时，采用9 m2富氧侧吹炉氧化熔炼7 m2富氧侧吹炉还原熔炼6 m2烟化炉吹炼的工艺，产出含Pb 77%、Sn 11.5%、Fe 13.5%、Bi 2.44%、Ag 3 362 g/t的铅锡合金（氧化）9 012 t/a；Pb 76%、Sn 13%、Cu 2%、Bi 2.44%、Ag 171 g/t的铅锡合金（还原）8 843 t/a；Zn 59%、Sn 4.4%、Pb 8%、In 2 225 g/t的次氧化锌7 244 t/a。当处理铜锌多金属物料时，采用9 m2富氧侧吹炉还原熔炼6 m2烟化炉吹炼的工艺，产出含Cu 56%、S 21%、Fe 13.5%、Bi 0.17%、Ag 3 380 g/t的冰铜12 372 t/a；Sn 13%、Pb 29%、Zn 13%、Bi 2.77%、In 155 g/t的烟尘6 476 t/a；Zn 64%、Sn 4.8%、Pb 3.5%、Ag 269 g/t 、In 1 251 g/t的次氧化锌6 615 t/a。2 工艺流程设计2.1 熔炼工艺收稿日期：2013-05-26作者简介：邓孟俐（1965-），女，重庆人，教授级高级工程师.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富氧侧吹还原熔炼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。图1 熔炼原则工艺流程图Fig.1 Principle smelting process flowsheet2.1.1 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35%、30%进入铅锡合金，以20%进入烟气；其它金属主要进入高铅渣，高铅渣含Pb 20%、Zn 12%、S 0.5%，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1 m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，与鼓入的富氧空气进行富氧还原熔炼。铅、锡、银分别以75%、65%、94%进入铅锡合金中富集；还有18%的铅、15%的锡、15%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Zn 14.5%，送烟化。生成的铅锡合金和炉渣沉淀分离，渣排出流入烟化炉烟化，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95.5%、32%、94%和94.5%；铅、锡主要挥发进入烟尘，挥发率分别为73.5%、70%；锌、铟分别以80%、85%的比例进入高锌渣。生成的冰铜和炉渣在风口以下1 m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。高锌渣流入烟化炉烟化，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）渣流入烟化炉内，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92%、95%、80%、85%和91.5%。产出含Cu 0.7%、Zn 1.52%、Pb 0.25%、Fe 26%、SiO2 33%、CaO 14%的烟化弃渣约25 kt/a（铅锡多金属物料），或者含Cu 1.5%、Zn 2%、Fe 26%、SiO2 31%、CaO 13%的烟化弃渣18 980 t/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Table 1 Main technical and economical index项目指标日处理物料量/t铅锡多金属料120或铜锌多金属料210富氧侧吹氧化熔炼床能力/(tm-2d-1)4060富氧侧吹还原熔炼床能力/(tm-2d-1)3050烟化炉吹炼床能力/(tm-2d-1)2040铅锡多金属料氧化熔炼富氧浓度/ %70还原熔炼富氧浓度/ %55熔炼温度/1 1001 300铅回收率/%96.75铜回收率/%95.5锌回收率/%90银富集入冰铜率/%94银富集入铅锡合金率/%98.7铋富集率/ %84铟富集入次氧化锌率（铜锌多金属料）/%80.75铟富集入次氧化锌率（铅锡多金属料）/%75锡富集率（铅锡合金及次氧化锌）/%92.32.3 主要设备9 m2富氧侧吹氧化炉1台，7 m2富氧侧吹氧化炉1台，6 m2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2 m，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，而且生产过程中，在铜水套内壁形成厚度1030 mm的渣层，对铜水套起到了保护作用。3 结论1）用富氧侧吹氧化熔炼富氧侧吹还原熔炼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95.50%、铅96.75%、锌90%、锡92.3%、铟75%、银94%、铋84%。2）采用富氧侧吹氧化熔炼富氧侧吹还原熔炼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. 中国有色冶金，2011，40（5）：12-14.