鉛陽極泥中有價金屬綜合回收的工藝設計

張 華，任新平（昆明有色冶金設計研究院股份公司，云南　昆明　650051）

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鉛陽極泥中有價金屬綜合回收的工藝設計

張 華，任新平
（昆明有色冶金設計研究院股份公司，云南昆明650051）

摘要：鉛陽極泥是鉛電解精煉過程中產出的一種副產品，主要是由陽極粗鉛中還原電位較高的雜質金屬及在電解液中的不溶成分組成，其成分和陽極泥產率主要取決于陽極成分、鑄造質量和電解的技術條件，一般情況下，鉛礦中含Ag較多，并含有Au、Ag、Sb、Bi、Cu、Pt、Pd等多種有價金屬。該文主要闡述了鉛陽極泥中Au、Ag、Sb、Bi等有價金屬綜合回收的工藝設計，并提出了通過真空冶金分離貴鉛中Ag，Bi，從而達到縮短工藝流程，節能增效的效果。

關鍵詞：鉛陽極泥；有價金屬；綜合回收；真空冶金

0　引 言

鉛陽極泥是鉛電解精煉過程中產出的一種副產品，主要是由陽極粗鉛中還原電位較高的雜質金屬及在電解液中的不溶成分組成，其成分和陽極泥產率主要取決于陽極成分、鑄造質量和電解的技術條件，所以各種組分都有較大的波動范圍。一般情況下，鉛礦中含Ag較多，并含有Au、Ag、Sb、Bi、Cu、Pt、Pd等多種有價金屬。鉛精礦中的有價金屬在火法熔煉的過程中都隨主體金屬進入到相應的成品或半成品中，在最終鉛電解精煉時與主體金屬分離從而進入陽極泥中。因此，鉛陽極泥必然成為了提取貴金屬和綜合回收Sb、Bi、Pb等金屬重要原料，并且成為各大型鉛冶煉廠的主要經濟效益來源。

云南某冶煉企業新建6萬t鉛技改擴建項目投產后，陽極泥產量將達到15 kt／a，回收其中的Au、Ag、Sb、Bi等有價金屬，可以提高資源回收利用率，增加企業經濟效益。

1　技術方案

目前，用于工業生產的鉛陽極泥的處理基本上有3種方式：①火法—電解處理工藝；②全濕法工藝；③火法—濕法聯合流程［1－3］。具體采用何種流程處理鉛陽極泥，要根據具體的情況加以選擇。火法工藝適宜于低品位、大規模陽極泥的處理；濕法工藝則適宜于含金高、小批量陽極泥的處理；火法—濕法聯合工藝集合了火法和濕法的各自優點，揚長避短，是處理鉛陽極泥的理想流程，對原料的適應性較強，綜合回收效果好，有價金屬提取成工業產成品，體現了綜合回收的價值。

該設計選用火法—濕法聯合工藝進行鉛陽極泥的處理并進行綜合回收。

2　工藝流程

設計結合該類項目的國內同行業生產經驗，對于陽極泥精煉部分采用火法冶煉，后期渣采用濕法分離，可以最大限度地回收陽極泥中的貴金屬及有價金屬，減少冶金廢渣的產生。

火法冶煉部分的陽極泥還原熔煉，銻氧粉、還原渣熔煉均采用濟源市金利冶煉有限責任公司的專利技術富氧側吹陽極泥直接還原熔煉方法。該方法具有可連續處理鉛陽極泥，生產成本低、處理量大、能耗低、自動化水平高、環保等優點。吹銻轉爐、分銀爐、銅鉍渣的還原熔煉均采用傳統的轉爐。

銀的精煉采用傳統的電解精煉法，電解槽選用硬聚氯乙烯焊成的立式電極電解槽，電解液凈化采用熱分解法。金的精煉采用王水溶金、草酸還原法；粗銻及粗鉍的精煉均采用火法精煉工藝；熔析銅渣的處理采用濕法冶煉工藝，首先經硝酸溶浸，再加入工業鹽將銀以氯化銀渣的形式除去，之后加入純堿將鉍轉化為堿式碳酸鉍后返回鉍系統，再用鐵粉將銅置換為海綿銅。工藝原則流程框圖見圖1。

圖1 鉛陽極泥火法　-濕法工藝流程圖Fig.1 Flowsheet of pyro-hydrometallurgy process for lead anode mud

3　主要設計參數

（1）陽極泥側吹還原爐：

氧氣純度：≥95%；

熔煉溫度：900～1 150℃；

放料溫度：900℃；

放渣溫度：1 150℃；

吹煉時間：30 min。

（2）吹銻轉爐：

吹煉溫度：850～900℃；

爐期：16 h；

貴鉛品位：Ag＋Au＞30%。

（3）分銀轉爐：

貴鉛熔化溫度：1 000～1 100℃；

貴鉛吹煉溫度：850～1 000℃；

粗銀出爐溫度：≥1 150℃；

后期渣熔煉溫度：≥1 100℃；

Ag－Cu－Bi合金出爐溫度：≥1 150℃；

清合金開始條件：爐內熔體Ag＋Au＞96%；

清合金結束條件：后期渣中Ag＞2 000 g／t或Cu＋Bi＞10%；

粗銀出爐條件：Ag＋Au＞98.5%、Bi＜0.15%、Cu＜1%；

Ag－Cu－Bi合金出爐條件：Pb＜5%；

爐期：72～96 h。

（4）銻側吹還原爐：

氧氣純度：＞95%；

熔煉溫度：900～1 150℃；

放料溫度：900℃；

放渣溫度：1 150℃。

（5）銀電解：

電解液成分：Ag＋80～200 g／L，HNO35～20 g／L，Cu2＋20～60 g／L；

電解液溫度：30～50℃；

電流密度：280～350 A／m2；

電解液循環量：2 L／min；

同極中心距：140 mm；

電解液pH值：1～2.5；

槽電壓：1.5 V；

電解周期：～68 h。

（6）銀粉鑄錠：

熔化溫度：1 150～1 200℃；

熔化時間：～2 h；

保溫溫度：1 100～1 150℃。

（7）王水溶金和草酸還原：

溶金反應溫度：80℃；

溶金反應時間：～2 h；

還原溫度：70℃；

還原時間：～2 h；

溶液pH值：1～1.5。

（8）濕法車間：

合金溶解溫度：～95℃；

合金溶解時間：＞8 h；

回轉反應釜內保溫時間：～5 h；

抽合金液時合金溫度：＜80℃；

沉銀時間：＞24 h；

沉銀結束條件：上清液Ag＋＜30 mg／L；

沉鉍時溶液PH值：3；

置換銅時鐵粉加入量：Cu∶Fe＝1∶1。

（9）精鉍車間：

熔析除銅熔化溫度：500～550℃；

撈熔析渣溫度：350～400℃；

加鋅除銀溫度：450～500℃；

通氯除鉛鋅溫度：410～430℃；

堿性精煉溫度：540～560℃；

時間：0.5～1 h。

4　主要設備

（1）陽極泥側吹爐：采用濟源市金利冶煉有限責任公司的專利技術富氧側吹爐1臺，F＝4.0 m2。

（2）吹銻轉爐：選用Φ2400×4100轉爐3臺，每臺爐處理量為12 t／d。

（3）分銀轉爐：選用Φ2000×2800轉爐4臺，每臺爐處理量為2.5 t／d。

（4）銻側吹爐：采用濟源市金利冶煉有限責任公司專利技術富氧側吹爐1臺，F＝3.0 m2。

（5）合金轉爐：選用Φ2400×4100轉爐2臺，每臺爐處理量為1.9 t／d。

（6）粗鉍轉爐：選用Φ2000×2800轉爐1臺，每臺爐處理量為2.2 t／d。

（7）銀電解槽：設計生產能力：電銀216 t／a；電流效率：90%；電流密度：250 A／m2；電流強度：400 A。

5　主要技術經濟指標

Ag總回收率：99.27%；

Au總回收率：97.29%；

Bi總回收率：99.43%；

Sb總回收率：86.89%；

Cu總回收率：97.98%。

6　改進方案（貴鉛真空冶金）

陽極泥經還原熔煉得到的貴鉛具有以下特點：成分復雜，含有Pb、As、Bi、Cu、Sb、Au、Ag等金屬組元，組元以金屬態、合金態物相為主，因此上述傳統的分離工藝主要靠火法吹煉，將低熔點、易氧化物質進行高溫吹煉、逐次將金屬進行分離，需要使用大量的精煉爐，冶煉成本相對較高。采用貴鉛的真空冶金技術將是今后重點發展方向。貴鉛屬于還原態的金屬混合物，可以通過真空蒸餾對上述金屬混和物、合金等進行金屬態分離［4－5］，改進后的工藝流程見圖2。

通過用真空爐取代傳統的分銀轉爐，經過真空蒸餾，鉛鉍等低沸點物質大部分進入揮發物，Ag、Cu留在殘留物中，從而可以簡化Ag、Bi冶煉的工藝，縮短低熔點金屬逐次分離的氧化吹煉時間，節約能源，縮短工藝流程，減少大量氧化渣物料、煙塵的產生，降低生產成本，提高效率。粗銀和粗鉍的精煉和傳統工藝流程與圖1相同。

圖2 銀鉍冶煉新工藝Fig.2 New Process of silver-bismush smelting

7　結 語

（1）設計選用火法—濕法聯合工藝進行鉛陽極泥的處理并進行綜合回收，對原料的適應性較強，通過對鉛陽極泥中Au、Ag、Sb、Bi、Cu等有價金屬的綜合回收，可以提高資源回收利用率，增加企業經濟效益。

（2）火法冶煉部分的陽極泥還原熔煉，銻氧粉、還原渣熔煉均采用濟源市金利冶煉有限責任公司的專利技術富氧側吹陽極泥直接還原熔煉方法。該方法具有可連續處理鉛陽極泥，生產成本低、處理量大、能耗低、自動化水平高、環保等優點。

（3）采用貴鉛的真空冶金技術將是今后重點發展方向。貴鉛屬于還原態的金屬混合物，可以通過真空蒸餾對貴鉛中金屬混和物、合金等進行金屬態分離，從而可以簡化Ag、Bi冶煉的工藝，縮短低熔點金屬逐次分離的氧化吹煉時間，節約能源，縮短工藝流程，減少大量氧化渣物料、煙塵的產生，進一步降低生產成本，提高效率。

參考文獻：

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［2］王光忠，劉超，趙紅浩.提高鉛陽極泥金銀直收率新工藝［J］.湖南有色金屬，2009，25（4）：25－28.

［3］楊茂才.鉛陽極泥綜合利用工藝技術進展［J］.貴金屬，1998，19（3）：55－58.

［4］浦恩彬，張俊.真空冶金在鉛陽極泥回收稀貴金屬中的工藝研究［J］.云南冶金，2010，39（5）：40－43.

［5］戴永年，楊斌.有色金屬真空冶金［M］.北京：冶金工業出版社，2009.

中圖分類號：TF83

文獻標識碼：B

文章編號：1004－2660（2015）03－0017－04

收稿日期：2015－06－10.

作者簡介：張華（1982－），男，湖南人，工程師.主要研究方向：冶金工藝設計.E－mail：zhanghua511＠163.com.

Process Design of Comprehensively Recycling Valuable Metals from Lead Anode Mud

ZHANG Hua，REN Xin－ping
（Kunming Engineering＆Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd，Kunming 650051，China）

Abstract：Lead anode mud is a by－product from the process of lead electrowinning and mainly consists of metals with high reduction potential in crude lead and insoluble constituents in electrolyte.The component and amount of anode mud depend on the anode composition，casting quality and the technical conditions of electrowinning. Generally，the lead ore contains silver and other valuable metals，e.g.Ag，Au，Sb，Bi，Pt，Pd，etc..The process design of comprehensively recycling Au，Ag，Sb，Bi and other valuable metals was described.And Ag and Bi were separated by vacuum metallurgy to shorten the process flow，save energy and improve the performance.

Key words：Lead anode mud；valuable metals；comprehensive recovery；vacuum metallurgy