鉛陽極泥富氧底吹熔煉實踐

王光忠,陳海軍

(河南豫光金鉛股份有限公司,河南濟源 459000)

鉛陽極泥富氧底吹熔煉實踐

王光忠,陳海軍

(河南豫光金鉛股份有限公司,河南濟源 459000)

傳統鉛陽極泥火法熔煉時,設備處理量有限,通過改進設備,采用氧氣底吹新工藝,有效地提高了設備處理量,降低了加工成本,實踐中各項技術指標穩定。

鉛陽極泥;熔煉;氧氣底吹

鉛陽極泥傳統的火法熔煉提取貴金屬工藝,流程短,技術成熟,金屬回收率高,廣泛應用于大規模工業生產中,一條火法生產線從幾百噸處理量到數千噸處理量不等。河南豫光金鉛股份有限公司電鉛年產能40萬t,陽極泥產率在1.7%～2.0%之間,年產鉛陽極泥6 000～8 000 t,原配置一臺Φ2 540 mm ×4 460 mm的熔煉爐,月處理陽極泥400 t和各類返渣、返料100 t,爐能力明顯不足。該公司采用氧氣底吹新工藝,仍使用相同規格型號的熔煉爐,大大提高了生產效率,月處理鉛陽極泥量達到了650 t,各類返料和返渣150 t,技術指標良好,達到了增產節能的目的。

1 傳統熔煉工藝

鉛陽極泥中富含水分、硅氟酸、鉛、銻、鉍等細小金屬元素,自然堆存7～10 d,產生自然氧化現象,大部分的鉛、銻、鉍等金屬呈氧化態存在,生產中配入碳酸鈉、螢石粉、焦丁等輔料還原造渣,生成一次渣、一次灰和貴鉛三種產品,貴鉛進一步氧化精煉成金銀合金,一次渣、一次灰用作精銻或銻白的生產原料。

自然氧化反應如下:

還原和造渣反應如下:

陽極泥傳統熔煉工藝流程如圖1所示。

圖1 陽極泥傳統熔煉工藝流程

2 氧氣底吹工藝[1]

河南豫光金鉛集團公司采用QSL爐煉鉛,氧氣仍有富余。為了提高鉛陽極泥處理系統的處理能力,將新鮮的陽極泥即大部分元素呈還原狀態的陽極泥直接投入熔煉爐生產,采用氧氣底吹技術,將砷、銻大部分和部分鉛氧化生成一次煙灰,同時熔煉造渣生成一次渣和貴鉛。該方案無理論障礙,實施后可以縮短陽極泥堆存氧化時間,降低中間占用150 t陽極泥,同時由于底吹作用,熔體呈翻動狀態,加快傳熱和物料氧化、熔化速度,從而達到提高處理量和熱利用效率的目的。

2.1 工藝原理

新鮮陽極泥經配料后,連續進入貴鉛爐中。在高溫及富氧底吹的作用下,絕大部分雜質的砷、銻、部分鉛和少量鉍被氧化,以低價氧化物揮發進入煙塵,部分與熔劑作用而造渣,部分鉛、鉍、銅等被還原成單質,熔融的鉛、鉍、銅等在沉降中大量捕集金銀等貴金屬,形成貴鉛。

部分氧化反應如下:

2.2 設備方案[2]

采用傳統火法工藝生產中,在熔煉時,爐子的進料、放渣、放鉛共用一個操作口,采用間斷進料、定時熔煉、間斷放渣、出鉛的操作模式,保證了熔渣和貴鉛的有效沉淀和分離,所以每個工作班有效作業時間短。

氧氣底吹工藝為了提高熔煉設備的陽極泥處理能力,保證熔煉質量,設計采用連續進料、定時放渣、放貴鉛的作業模式,因此,熔煉爐結構與傳統爐體對比有相應的改進,改進后的爐體結構示意圖如圖2所示。

氧氣底吹熔煉爐體尺寸設計為Ф2 540 mm× 4 800 mm,出渣口和出鉛口分別位于爐體兩端,溢流出渣,虹吸排鉛,渣壩液面設計高度600 mm,進料口位于中心位置,出煙口盡量靠左,選擇進料口和出煙口合適的距離,有利于保證一次煙灰的金銀指標,也有利于提高熱利用效率。

圖2 氧氣底吹熔煉爐示意圖

氧槍設計氧氣流量30 m3/h,采用氮氣和水保護,材質為1Cu18Ni9Ti,使用壽命約一個月,氧槍內部結構截面如圖3所示。

圖3 氧槍截面圖

2.3 工藝實踐

實驗采用鉛陽極泥成分如下:Au 410 g/t,Ag 91 kg/t,Sb 32%,As 13%,Bi 7.5%,Pb 15.1%,Cu 1.2%,Te 0.2%。

為了驗證新工藝的可靠性,探索基礎數據,技術人員先改造了一臺Ф1 750 mm×2 400 mm的轉爐,爐體采用330 mm鉻鎂磚修砌,進行了一月的工藝實踐,共處理陽極泥150 t,產一次灰86 t,一次渣53 t,貴鉛39 t。表1列出了一次灰、一次渣和貴鉛銀含量。

表1 氧氣底吹試驗時各產物的銀含量

試驗發現:由于富氧底吹強化了氧化的作用,且攪拌熔池,使熔池表面沒有大量的熔渣覆蓋,加劇了揮發性氧化物揮發,因此煙灰的產率比傳統的火法工藝有所提高,達到了60%。貴鉛產量低,品位高,有利于下一步的精煉操作,渣和煙灰中鉛偏高,貴鉛中鉛偏低,是造成一次渣中銀高的原因。統計分析顯示,控制貴鉛中鉛含量不得低于20%,則渣和煙灰中銀含量明顯降低。

同時,由于采用氧氣底吹工藝,爐體在整個冶煉過程中始終保持不轉動,所以熔體液面也保持在相對固定的位置,加上氧氣沖擊攪拌作用,導致渣線部位的爐磚腐蝕過快,僅開爐30 d,長度330 mm的渣線磚就被浸蝕了一半。

通過擴大化工業試驗,對原設計方案又作了完善,展開了規模化工業試產。2007年7月、8月、9月三個月的陽極泥處理量大幅提升,對于傳統工藝,噸泥加工成本明顯下降,見表2;指標進一步優化,一次渣和一次灰含銀均有所降低,貴鉛品位進一步提高,具體指標見表3。

實踐證明,氧氣底吹技術可以成功運用在鉛陽極泥火法處理工藝中。

3 結 論

1.氧氣底吹技術運用于鉛陽極泥熔煉工藝中,設備處理量大,生產成本低,技術指標穩定。

2.貴鉛產率降低,品位提高,有助于提高精煉工序指標。

表2 氧氣底吹工業化試驗陽極泥處理量和加工成本

表3 氧氣底吹工業化試驗一次灰、一次渣和貴鉛的銀含量kg/t

3.一次灰產率高達55%以上,裝灰工作量大,裝灰設備自動化程度須提高。

4.爐體渣線浸蝕速度快,應選擇合適的渣型或耐火材料以克服爐齡較短的缺陷。

[1] 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,(4):25-29.

[2] 高長春,袁培新,陳漢榮.氧氣底吹熔煉氧槍淺析[J].中國有色冶金,2006,(12):13-17.

Abstract:It has been observed that the equipment handling capacity is limited when adopting traditional smelting practice of lead anodic slime.This paper investigates improved smelting practice with oxygen enriched bottom blowing technique.The research results prove that improved techniques and equipment can effectively increase equipment handling capacity,reduce processing cost.During the production process,all the technical targets are stable.

Key words:lead anodic slime;smelting;oxygen enriched bottom blowing

Practice on Smelting of Lead Anodic Slime with Oxygen Bottom Blowing Technique

WANG Guang-zhong,CHEN Hai-jun
(Henan Yuguang Gold and Lead Co.,Ltd,Jiyuan459000,China)

TF803.11

A

1003-5540(2012)01-0037-03

2011-09-17

王光忠(1971-),男,高級工程師,主要從事金屬回收提純工作。