利用鉛銀冶煉過程中的中間渣、塵生產(chǎn)高銻鉛的技術(shù)研究

馬雁鴻，吳紅林

（1.云南馳宏鋅鍺股份有限公司，云南 曲靖 655011；2.云南鉛鋅資源綜合利用企業(yè)重點(diǎn)試驗(yàn)室，云南 曲靖 655011）

貴鉛在分銀爐內(nèi)進(jìn)行氧化精煉，除去所含砷、銻、鉛、鉍、銅、碲等雜質(zhì)，分別產(chǎn)出氧化渣、高銻煙塵。氧化渣主要含鉛～50%，銻～33%，砷～13%；高銻煙塵主要含鉛～35%，銻～53%，砷～11%。目前，國內(nèi)處理高銻煙塵的傳統(tǒng)工藝主要有兩種：濕法工藝和火法工藝生成銻白或精銻。鉛精煉需要購買精銻用于補(bǔ)銻，為提升經(jīng)濟(jì)效益。項(xiàng)目組提出：以高銻煙塵和氧化渣為原料，配入銅浮渣等含鉛銻的冶煉渣料，通過轉(zhuǎn)爐熔池熔煉生產(chǎn)高銻粗鉛的方案來回收銻補(bǔ)入粗鉛，作為鉛電解系統(tǒng)調(diào)銻的工藝。

1 工藝原理

銅浮渣、氧化渣、高銻煙塵中的鉛、銅、銻主要以PbO、CuO、Sb2O3、Sb2O5的形式存在，而且容易被還原。當(dāng)熔煉溫度高于1100℃時(shí)，鉛、銅、銻與C及CO發(fā)生還原反應(yīng)，還原后熔體經(jīng)過靜止半小時(shí)，熔體內(nèi)的金屬、冰銅和渣，利用自身的比重差異自動(dòng)分層，自上而下分別產(chǎn)出轉(zhuǎn)爐還原渣、鉛冰銅、高銻鉛，煙氣經(jīng)收塵系統(tǒng)收集煙塵后，尾氣達(dá)標(biāo)排空。

熔煉過程中發(fā)生的反應(yīng)方程式如下：

配料時(shí)加入工業(yè)純堿作為熔劑，能降低爐渣的熔點(diǎn)，改善爐渣的流動(dòng)性，同時(shí)會(huì)使雜質(zhì)與堿結(jié)合形成復(fù)鹽，形成轉(zhuǎn)爐還原渣，它的比重明顯小于冰銅和高銻鉛的比重，從而自動(dòng)分離浮在最上層，冰銅比重介于轉(zhuǎn)爐還原渣和高銻鉛之間，以便銅鉛分離，高銻鉛由于比重最重而沉底。

2 工業(yè)化試驗(yàn)

2.1 原料及還原劑

主要原料及還原劑為銅浮渣、無煙煤和工業(yè)純堿。主要原料及還原劑化學(xué)成分見下表1和表2。

表1 銅浮渣和氧化渣、高銻煙塵的成分(%)

表2 無煙煤化學(xué)成分(%)

2.2 工藝設(shè)備及流程

工藝流程。氧化渣、高銻煙塵、銅浮渣、純堿和無煙煤分別按比例計(jì)量配料，加入轉(zhuǎn)爐進(jìn)行還原熔煉，產(chǎn)出高銻鉛。

工藝流程圖如下：

圖1 鉛銀冶煉過程中的中間渣、塵生產(chǎn)高銻鉛工藝流程圖

2.3 工業(yè)化試驗(yàn)

2.3.1 配料計(jì)算

配料計(jì)算的依據(jù)是各種入爐物料的化學(xué)成分和轉(zhuǎn)爐內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等關(guān)系式，結(jié)合轉(zhuǎn)爐的有效容積，根據(jù)生產(chǎn)含銻不同品位的高銻鉛要求采用不同的配料比，試驗(yàn)按以下3組配料比進(jìn)行，如表3所示：

表3 試驗(yàn)方案配料比

2.3.2 試驗(yàn)過程

試驗(yàn)共分三個(gè)階段進(jìn)行。

第一階段的試驗(yàn)按表3中第一種配料比投料，主要是減少含銻較高的氧化渣、高銻煙塵的投入量，來降低高銻鉛中銻的含量，使高銻鉛中銻的含量控制在15%～20%之間，產(chǎn)出高銻鉛Pb+Sb的品位高達(dá)95.29%.從試驗(yàn)的結(jié)果看來該階段基本達(dá)到預(yù)期效果，其中鉛、銻的直收率和回收率都較好，鉛為82.25%、86.87%；銻為82.71%、95.67%；銀回收率為99.98%；同時(shí)，該轉(zhuǎn)爐的運(yùn)行狀況良好，爐子升溫速度較快，處理量大，平均投料量在12噸左右，操作簡便，高銻鉛中銻的含量也控制在15%～20%之間，平均含銻為15.56%；但也暴露出一些問題，轉(zhuǎn)爐在加料時(shí)爐頂正壓較大，大量煙氣溢出，環(huán)保效果較差；在排放時(shí)，存在環(huán)保收塵效果不好的問題，這些問題在第二階段的試驗(yàn)中得到逐步改進(jìn)。

第二階段的試驗(yàn)按表3中第二種配料比投料，主要是減少含銻較高的氧化渣、高銻煙塵的投入量，來降低高銻鉛中銻的含量，使高銻鉛中銻的含量控制在10%～15%之間。投料采用二次進(jìn)料（分兩次）的方式進(jìn)行，即第一批料投完后，觀察一段時(shí)間，待爐內(nèi)料大部分熔化后，第二次投料，這樣可避免熔體外溢，爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)更充分。產(chǎn)出高銻鉛Pb+Sb的平均品位94.85%，相比第一階段的略為偏低，但這一階段鉛、銻的直收率和回收率比第一階段的情況更好，鉛為93.45%、94.20%；銻為88.60%、99.30%；銀回收率為98.99%。高銻鉛中銻的品位也有效的控制在10%～16%范圍內(nèi)。

第二階段的試驗(yàn)很成功，操作人員也積累了一定的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，各項(xiàng)工作進(jìn)展順利，但爐結(jié)現(xiàn)象明顯比第一階段嚴(yán)重。因產(chǎn)生的爐結(jié)使轉(zhuǎn)爐有效容積減少，導(dǎo)致熔體從轉(zhuǎn)爐尾部與煙道連接處的縫隙溢流出來，因此下一階段的試驗(yàn)就必須考慮降低進(jìn)料量和處理爐結(jié)嚴(yán)重的問題。

第三階段試驗(yàn)，結(jié)合第一、第二階段的試驗(yàn)情況，前期補(bǔ)入的致使電鉛生產(chǎn)系統(tǒng)含銻量偏高，第三階段需要降低高銻鉛的銻含量。因此，本階段的試驗(yàn)計(jì)劃采用表3中的第三種配料比，生產(chǎn)含銻在5%～10%的高銻鉛。

為解決爐內(nèi)反應(yīng)不充分、爐結(jié)嚴(yán)重的問題，第三階段采用二次的方式進(jìn)行投料。試驗(yàn)完畢后，效果顯著，鉛的直收率和回收率分別為93.73%，95.03%；銻為95.42%，99.41%，銀回收率為98.58%。

通過前面三個(gè)階段的試驗(yàn)證明，該方案在工藝技術(shù)上是可行的，鉛、銻、銀的最終直收率和回收率分別是鉛91.33%，97.25%；銻為89.48%，99.34%；銀回收率為98.97%.試驗(yàn)過程中遇到的問題也逐步得到解決，整個(gè)試驗(yàn)工作按計(jì)劃順利進(jìn)行下去，生產(chǎn)試驗(yàn)過程中產(chǎn)出冰銅、還原煙塵和還原渣的化學(xué)成份如下表4、表5、表6所示：

表4 工業(yè)試驗(yàn)產(chǎn)出冰銅的化學(xué)成分表

表5 工業(yè)試驗(yàn)產(chǎn)出還原煙塵的化學(xué)成分表

表6 工業(yè)試驗(yàn)產(chǎn)出轉(zhuǎn)爐還原渣的化學(xué)成分表

根據(jù)工業(yè)試驗(yàn)研究，鉛回收率達(dá)97.25%、銀回收率達(dá)98.97%、銻回收率達(dá)99.34%，說明采用該處理工藝，可以將銅浮渣、氧化渣、高銻煙塵中的鉛、銀、銻得到有效的回收利用。工業(yè)試驗(yàn)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如表7所示：

表7 高銻鉛工業(yè)試驗(yàn)生產(chǎn)的技術(shù)指標(biāo)表

目前生產(chǎn)正常運(yùn)行，工藝穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)良好，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)能力到達(dá)16.54 t/d，鉛回收率達(dá)97.25%、銀回收率達(dá)98.97%、銻回收率達(dá)99.34%，煙塵率2.94%。

3 結(jié)論

①本項(xiàng)目技術(shù)的成功開發(fā)和應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期的目的。用轉(zhuǎn)爐來處理鉛銀冶煉過程中的中間渣、塵生產(chǎn)高銻鉛在工藝上是可行的。該工藝方案可以作為鉛電解系統(tǒng)粗鉛補(bǔ)銻的一種新方法，在技術(shù)上是成熟可靠的；②該項(xiàng)目的成功，為處理含銅、砷、銻等較復(fù)雜的鉛渣和煙塵提供了有益的啟示，開發(fā)了一種用火法處理煙塵的新工藝。同時(shí)，也為解決氧化渣、高銻煙塵、長期堆存造成的環(huán)境污染問題；③高銻鉛的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)給今后電鉛生產(chǎn)系統(tǒng)中銻的循環(huán)利用創(chuàng)造了很好的條件，對降低生產(chǎn)成本起到了很大的作用。