降低鉛冶煉渣中有價金屬損失的有效措施

張艷軍

（河南金利金鉛集團有限公司，河南 濟源 459000）

液態高鉛渣直接還原的方法有很多，比如粉煤底吹熔融還原法、臥式底吹還原法等都是十分經典的鉛渣直接還原方法[1]。在應用最新的粉煤底吹熔融還原工藝的過程中，液態高鉛渣會直接進入到粉煤底吹還原爐進行還原，熔融高鉛渣在粉煤、氧氣等流體的作用下就會形成具有一定傳熱性能的熱導體，極大地保證了還原效果。在還原反應中，從底部噴入的粉煤不僅是發熱劑，還是還原劑，如果在上部添加適量的焦炭進行輔助，不僅可以獲得良好的還原效果，還保證了相應的經濟技術指標。在應用粉煤底吹熔融還原工藝的過程中，理論來說，貴金屬大多集中在粗鉛中，但是在實際生產的過程中，還會有部分貴金屬流失到爐渣中，對于當前的企業來說，采取有效的措施和方法降低爐渣中有價金屬的含量，進一步保證企業的經濟效益已經成為熱點話題。

1 粉煤底吹還原爐的冶煉原理

在應用粉煤底吹還原爐進行冶煉的過程中，粉煤底吹還原爐的主要作用就是對液態高鉛渣進行處理，反應過程中主要的還原劑為粉煤。在熔融高鉛渣中含有一定量的PbO，粉煤中含有一定量的CO，PbO和CO相遇后會發生液氣反應，粉煤底吹還原工藝流程圖見圖1。

圖1 粉煤底吹還原工藝流程圖

2 粉煤底吹熔融還原工藝的優勢

2.1 能耗低

在應用粉煤底吹還原工藝進行冶煉的過程中，粉煤不僅需要提供冶煉所需的熱量，同時還是還原劑。傳統工藝中，一般都是將大粒焦炭直接從頂部加入進行還原，而粉煤底吹還原工藝主要是將粒度相對較小的粉煤灰從底部直接噴入。和傳統工藝相比，新工藝反應速度較快，反應也相對較為充分，另外粉煤利用效率也得到明顯的提高，從頂部加入煤塊的數量也有所減少。

2.2 粉煤噴槍壽命長

和天然氣槍相比，粉煤噴吹噴槍可以使用的時間更長。粉煤槍噴出粉煤，粉煤會直接和氧氣發生不完全燃燒，另外冷卻介質也會和粉煤發生反應，兩者均屬于吸熱反應，可以吸收噴槍出口附近大量的熱量，有效緩解了槍頭的燒損程度，進一步提高粉煤槍的壽命。

2.3 還原效果好，指標穩定

大多數的還原反應都是在還原劑的表面位置發生的，作為還原劑，粉煤的應用極大程度增大了還原劑表面積，提高了還原劑的還原性，防止應用塊狀還原劑導致的局部積疊現象。粉煤和工業氧會一起鼓入爐底噴槍，熔池中會形成大量的氣泡，在氣體動能的作用下，熔體會進行攪拌，使得粉煤與高鉛渣更加充分地進行接觸，提高還原反應的速度。

3 有價金屬損失于渣中的幾種形式

3.1 主金屬鉛的損失

渣損失主要有三種形式：化學損失、機械損失以及物理損失。其中化學損失指的是進入到渣損失中的沒有被還原的硅酸鉛；機械損失具體指的是因為分離不夠充分導致鉛損失進入到殘渣中；物理損失指的是溶解在渣中的損失。因為分離條件不合適導致銅硫和渣不能完全的分離，使得Cu、Pb在熔煉爐渣中主要以銅锍形式存在，因此在爐渣中，鉛損失主要是物理損失導致的。

3.2 貴金屬金、銀等的損失

將金精礦、金焙砂作為冶煉的原料，利用SiO2、ZnO以及還原劑焦粉配制成渣，模擬貴鉛捕金工藝條件，分析不同情況下的金銀入鉛率的變化。如果產鉛率為12%，同時锍的產出率為0，金入鉛率和銀入鉛率幾乎都可以達到100%和99%。

經過分析得知，锍產出率和金銀入鉛率呈反相關關系，當锍產出率為15%時，金入鉛率和銀入鉛率分別降到94.15%和88.5%。所以，貴金屬的流失的原因主要有兩種：還原渣含鉛高以及銅锍生成較多。

4 有價金屬損失的主要原因分析

冶煉生產過程中，可以讓還原渣進入煙化爐內進行還原反應，以此來進行提鋅處理，對還原反應所產生的終渣不繼續回收其他金屬，不管是硫還是鉛都具有富集金銀的特點，因此在液鉛和銅硫中會含有大量的有價金屬，還原渣中的硫或鉛會夾雜有價金屬的損失，這也正是有價金屬的損失大多發生在渣口位置的原因。另外，在實際冶煉生產過程中，導致有價金屬損失的因素還有。

4.1 生產過程中，銅锍產生較多

富氧底吹爐內部主要發生的氧化熔煉反應，在高氧勢的影響下會進行脫硫放熱，而在這種熱量的作用下就會進行自熱反應。如果氧化熔煉反應進行不充分，脫硫也會不夠徹底，最終導致鉛渣中的硫含量過高，然后硫化物容易和鉛、銅反應形成銅锍。通常來說，銅锍主要存在于爐渣與鉛液之間，想要充分地分離爐渣和銅锍是十分困難的事情，放渣的過程中很容易帶出銅锍，甚至中間會夾帶鉛液，最終導致有價金屬的損失。

4.2 配礦雜質較多或混配原料均勻度不足

用于鉛冶煉的原料不僅繁多而且復雜，這些原料中所含有的雜質也非常復雜，比如砷、鋅、鎂等都屬于金屬雜質，在鉛冶煉的過程中，如果這些金屬含量過高，那么就會對正常的生產指標產生嚴重的影響。比如在原料中，如果砷和銻的含量過高，就會使得在冶煉生產的過程中產生較大量的含粘渣，妨礙熔體分離。富氧底吹熔煉過程中的熱平衡主要依靠硫和氧發生反應所放出來的熱量，這些熱量可以保證熔煉反應正常持續的進行。如果原料中的硫含量波動較大，那么就可能導致爐溫發生較大頻率的波動，如果爐溫下降，爐渣就會發生粘粘，鉛和渣不容易分離，如果爐溫下降過快還可能導致“死爐”結渣事故。

4.3 爐渣渣型的影響

通過分析CaO-SiO2-FeO三元系等粘度圖可知，如果爐渣不含SiO2，那么這類爐渣通常具有較好的流動性。如果爐渣中所含有的CaO、SiO2過高，那么爐渣的粘度就會增加，對鉛渣分離十分不利，所以在開展冶煉生產的過程中，選擇合適的渣型是十分重要的。

4.4 渣線與鉛液面控制不合理

在控制渣線的過程中注意渣線不可過高或者過低。如果持續進渣量較大，那么爐內渣液面就會明顯升高，使得爐況容易發生惡化，導致這一現象出現的主要原因有兩個：一是吹入爐內的粉煤均勻性較差，控制考爐溫有一定難度；二是渣層相對較厚，攪拌直徑較小，在熔體中氣流擴散不夠充分，很容易在爐內形成“死區”。如果渣線過低，那么氣流穿過鉛層的速度就會過快，氣流穿越鉛層的過程中就會將一部分的鉛液帶入到渣層，而渣層液面較低，如果沉降條件不充分，就會導致渣中出現大量的明鉛，最終帶來極大的有價金屬的損失。

5 降低有價金屬損失的措施

還原爐渣中的鉛含量是可控的，如果爐渣中總鉛量＞3%，那么證明熔池內部渣和金屬的分離程度不夠徹底；如果爐渣中總鉛含量＞3%，而且以氧化鉛形式存在的鉛＞2%時，那么證明還原的程度還有待提高。降低爐渣中鉛含量的方法有很多，較為常見的有：控制還原氣氛、控制合理渣溫等[2]。

5.1 控制還原氣氛

在冶煉生產的過程中，從底部吹入的粉煤不僅是燃料，還是還原劑，因為大多數的還原反應都是在還原劑的表面發生，因此應用粉煤作為還原劑可以增加還原劑的表面積，使得還原性得到強化，避免了塊狀還原劑所導致的局部鐵過還原的現象發生。

5.2 渣型控制

為了控制渣型，根據實際生產數據，控制FeO/SiO2=1.5～2.5，CaO/SiO2=0.3～0.6的范圍進行試驗，分析爐渣的流動性，然后計算渣含鉛量。經過相應的試驗和計算得出，當FeO/SiO2約2.0，CaO/SiO2約為0.4時，渣具有最佳的流動性。

5.3 穩定噴槍流量和壓力

氮氣和除鹽水是一起以霧狀的形式噴出的，噴出后會迅速進行蒸發，適當降低噴槍周圍溫度，并且為其提供惰性環境，可以起到保護噴槍的作用，但是如果水和氮氣的含量過高，那么可能造成一定程度的噴濺，這種情況不利于渣鉛的有效分離。

5.4 控制混合料中的部分元素含量

為了防止產生大量的粘渣，通常情況下，控制混合料中As和Sb的總含量不能超過1.2%，鋅含量需要控制在6%～7%之間。

5.5 控制合理渣溫

爐內的高溫可以極大程度地降低鉛渣的粘度，提高其流動性，促進渣鉛沉降分離，避免高鉛渣中夾雜過多的有價金屬，進一步提高沉鉛率。在實際冶煉生產的過程中，必須將爐溫控制在合理范圍內，根據實際經驗發現，將爐溫控制在1180℃～1240℃最利于冶煉生產。

6 結語

綜上所述，在開展實際冶煉生產的過程中，通過合理的控制配料、粉煤底吹還原工藝，還原爐渣含鉛可以降低至0.8%，生產冶煉效果最好，極大程度地保證了企業的經濟效益。