降低蒸硒渣含硒的生產改進

張曉兵，房孟釗

（1.大冶有色金屬有限責任公司，湖北 黃石 435002；2.有色金屬冶金與循環利用湖北省重點實驗室，湖北 黃石 435002）

目前，大冶有色金屬有限責任公司處理銅陽極泥的工藝為硫酸化焙燒＋濕法浸出＋精煉組合工藝［1，2］，該組合工藝屬于傳統銅陽極泥冶煉工藝，銅陽極泥處理系統中回收硒的主要設備為蒸硒回轉窯，是整個工藝流程的核心設備，也是銅陽極泥預處理的核心工序［3，4］，通過銅陽極泥在回轉窯中硫酸化焙燒得到蒸硒渣、粗硒、塔酸等物質，蒸硒渣的品位直接影響后續銅、金、銀的分離與提取［5，6］，降低蒸硒渣含硒與回轉窯焙燒更是直接關系，因此，如何在保證回轉窯最大生產效率的基礎上，進一步降低蒸硒渣含硒，最終達到提高粗硒的直收率一直是稀貴車間長期不斷探索與技術改造攻克的難點。

1 試 驗

1.1 生產工藝

銅陽極泥通過回轉窯硫酸化焙燒的詳細過程如圖1所示，整個生產過程中分段對銅陽極泥濃硫酸漿化焙燒及蒸硒，最后得到含硒較低的蒸硒渣及粗硒產品。因此，只有嚴格控制蒸硒渣含硒指標，才能有效地提高粗硒直收率。

圖1 回轉窯焙燒工序流程圖

1.2 可行性分析

2019年粗硒生產情況見表1，通過對2019年粗硒直收率的統計分析，稀貴車間在全年的粗硒直收率波動較大，最高月份7月份直收率為95.96%，最低月份5月份92.12%，全年均值約為93.55%。但是在2019年有5個月粗硒直收率≥94.4%，占比為41.67%；全年粗硒主品位都≥96%，粗硒品質穩定。因此，通過焙燒工序的過程控制，提高粗硒的直收率到94.4%是可行的，即按照2019年全年粗硒產量約為150 t，提高粗硒直收率意味著增加焙燒工序硒金屬量約：150×（94.4%～93.55%）＝1.27（t）。

表1 2019年粗硒生產情況

2019年蒸硒渣含硒指標統計表見表2，2019年各月蒸硒渣含硒最高值0.486%，最低值0.144%，平均值0.25%。2019年蒸硒渣含硒量波動較大，含硒量大于0.2%（廠級要求≤0.2%）的頻次較高，且隨著粗硒價格回暖，因此，如何有效降低蒸硒渣含硒量是提高副產品粗硒直收率的重要保證。

表2 2019年蒸硒渣含硒指標統計表

1.3 試驗方法

針對銅陽極泥在回轉窯焙燒工序的生產過程，得出提高粗硒直收率的關鍵是降低蒸硒渣含硒指標，因此，在本次生產實踐試驗中，重點分析回轉窯窯頭腐蝕、窯體內螺旋腐蝕、銅陽極泥品位、單臺回轉窯銅陽極泥處理量對蒸硒渣含硒的影響。

1.4 試驗原料

大冶有色金屬有限責任公司冶煉廠自產的銅陽極泥主要成分見表3，銅陽極泥中硒的品位較高，僅次于銅，粗硒是企業重要的副產品，每年為單位帶來非常可觀的經濟效益。

表3 銅陽極泥主要成分含量

2 結果與討論

2.1 窯頭腐蝕對蒸硒渣含硒的影響

回轉窯窯頭修補前后對比見表4，回轉窯窯頭腐蝕修補前蒸硒渣含硒量明顯偏高，進行修補后，蒸硒渣含硒量有下降趨勢。因此，窯頭腐蝕對蒸硒渣含硒指標有影響。

表4 回轉窯窯頭修補前后蒸硒渣含硒量對比 %

為了降低回轉窯窯頭的腐蝕速度，在生產實踐中，進行了如下改進：（1）將窯頭檢修更換時間降低到1次／月；（2）嚴格控制出料時間，防止窯尾下料箱積料導致螺旋頂住窯頭摩擦；（3）對原有保溫進行升級改造，采用國內先進爐窯保溫方式（內3層陶瓷纖維板，外30 mm厚稀土保溫泥）。加強回轉窯保溫后，其外壁溫度由以前的60～90℃降低至了30～40℃，使回轉窯的熱能得到了充分的利用，回轉窯生產物料得到了更好更快的焙燒，從而達到提高加料速度，同時，穩定的焙燒溫度給蒸硒渣指標的提高提供了保障，也降低了窯頭的腐蝕速度；（4）對回轉窯螺旋進行了重新選型，將DN350碳鋼螺旋改為DN500螺旋（前段4 m為316L，增強使用壽命），改成大螺旋后，由于大螺旋自身重量的增加，大螺旋在回轉窯轉動時會始終處于回轉窯窯筒的底部，并不會隨著回轉窯的轉動而上下轉動，從而使物料能更好地從窯頭轉到窯尾，可以更加徹底地刮料，給物料的充分焙燒提供了保障，減少了爐結的生產，提高了蒸硒渣指標，加快了處理速度，并提高烘烤效率。

2.2 窯體內螺旋腐蝕對蒸硒渣含硒的影響

2018年4月與5月蒸硒渣含硒情況如圖2所示，對比了2018年4月與5月螺旋修補前后蒸硒渣含硒量情況，修補前，4月份蒸硒渣含硒出現＞0.2%；修補后，5月份蒸硒渣含硒下降明顯，低于0.2%。說明螺旋的腐蝕對蒸硒渣含硒影響較大。

圖2 2018年4月與5月蒸硒渣含硒情況

針對螺旋使用情況前期已對其進行改造（將DN350碳鋼螺旋改為DN500螺旋），在不影響給料前提下縮短螺旋，效果比較明顯。經過一年的使用，停產大修時窯內螺旋未再出現腐蝕嚴重情況。

2.3 陽極泥品位對蒸硒渣含硒的影響

統計了2017年、2018年及2019年一季度陽極泥含銀、含銅、含硒、含碲品位情況，見表5，銅陽極泥品位波動較大，含銀、銅、硒和碲指標均有大幅提升。因此，酸泥比的調整很關鍵，對硫酸化焙燒銅陽極泥進行蒸硒影響很大，直接決定蒸硒渣的含硒指標。

表5 三年中銅陽極泥主要成分品位變化情況

針對回轉窯各項工藝參數做了一系列生產試驗，結果顯示陽極泥漿化酸泥配比直接決定了回轉窯焙燒產出的蒸硒渣含硒量。酸泥配比過低則焙燒蒸硒效果差，造成生產出來的蒸硒渣含硒很高；酸泥配比過高，回轉窯中容易產出爐結，在一定程度上抑制住了焙燒反應的發生，造成回轉窯處理銅陽極泥的生產效率降低。因此，通過生產實踐試驗，得到了較佳的生產工藝參數：酸泥比酸泥比控制在（0.5～1）∶1；焙燒溫度≥600℃；焙燒烘焙時間≥4.5 h。

每批次銅陽極泥進入生產之前及時調整酸泥比，改進后蒸硒渣的生產情況見表6，蒸硒渣含硒均值從原來的0.25%降低到0.096%。

表6 2020年2～7月蒸硒渣生產情況

2020年2～7月粗硒生產情況見表7，通過統計2020年2～7月份粗硒的生產情況，可以看出粗硒直收率最低為95.28%，最高為98.96%，平均值達到97.16%，遠高于廠級粗硒直收率指標要求（≥94.4%）。再次證明實時監控銅陽極泥的品位變化，及時調整酸泥比，可以有效降低蒸硒渣含硒，進而對提高粗硒的直收率很關鍵。

表7 2020年2～7月粗硒生產情況

2.4 回轉窯處理量對蒸硒渣含硒的影響

如圖3所示，統計了2020年8月份共31 d的單臺回轉窯銅陽極泥處理量的情況，可以看出單臺回轉窯銅陽極泥處理量在3.05～3.55 t時，隨著銅陽極泥處理量的逐漸增加，蒸硒渣含硒指標一直穩定在≤0.2%；當單臺回轉窯銅陽極泥處理量在3.55～3.6 t時，隨著銅陽極泥處理量的逐漸增加，蒸硒渣含硒指標出現波動，出現蒸硒渣含硒指標＞0.2%；當單臺回轉窯銅陽極泥處理量＞3.6 t，隨著銅陽極泥處理量的逐漸增加，蒸硒渣含硒指標均＞0.2%，且含硒越來越高。說明單臺回轉窯處理量必須控制在合理的范圍內，否則對蒸硒渣含硒影響較大，因此，為了降低蒸硒渣含硒指標及回轉窯能耗，單臺回轉窯銅陽極泥處理量控制在3.05～3.55 t最合適。

圖3 單臺回轉窯銅陽極泥處理量與蒸硒渣含硒情況

2.5 改進的效果

通過以上改進，統計了2020年11月份期間蒸硒渣含硒指標情況，如圖4所示，均能達到廠級指標（≤0.2%）要求，但是按照車間目標指標（≤0.15%）的要求，蒸硒渣含硒共有27批次處于0.15%以下，只有3批次超過0.15%，11月份蒸硒渣含硒指標均值為0.089%，說明蒸硒渣含硒指標得到了有效控制。按照2020年蒸硒渣生產情況計算，從蒸硒渣內提高粗硒產量＝2.36 t，焙燒工序粗硒直收率將達到95.01%。

圖4 2020年11月份蒸硒渣含硒指標情況

3 經濟效益

根據2017年～2020年生產的蒸硒渣產量計算，稀貴車間每年大約可以生產出蒸硒渣3 230.20 t，則按照粗硒產量增產按70%的轉換率，粗硒市場30萬元／t的價格來計算，減去20%攻關改造費，通過提高粗硒直收率，降低蒸硒渣含硒創造的經濟效益應為：3 230.20×（0.25%～0.089%）×70%×30×（1%～20%）≈87.37（萬元）。

4 結 論

1.通過降低回轉窯窯頭的腐蝕速度及窯頭檢修時間，同時回轉窯螺旋重新選型，物料的焙燒更加充分，減少了爐結，有效降低了蒸硒渣含硒量。

2.通過縮短窯體內的螺旋，不僅可以避免嚴重的腐蝕，而且蒸硒渣含硒下降明顯。

3.實時監控銅陽極泥的品位變化，及時調整酸泥比，不僅可以抑制回轉窯產出爐結，而且蒸硒渣含硒指標下降明顯。

4.單臺回轉窯銅陽極泥處理量控制在3.05～3.55 t最合適。

5.通過回轉窯焙燒工序的優化，蒸硒渣含硒指標均值為0.089%，粗硒直收率達到95.01%，每年可以創造的經濟效益約87.37萬元。