銅冶煉煙塵綜合回收利用工藝的生產實踐

戴俊普

（富民薪冶工貿有限公司，云南 昆明 650400）

在銅的火法冶煉過程中，精礦中雜質成分的開路方向主要有爐渣和煙塵。其中煙塵成為鉛、鋅、砷、銻、鉍等易揮發元素的主要開路方向。由于煙塵的性質和價值，決定了煙塵成為銅冶煉過程的一個重要綜合回收點，同時也成為銅冶煉過程有毒有害元素的一個集中處置點。本文介紹了昆明西科工貿有限公司對銅冶煉煙塵性質的研究，以及煙塵綜合回收過程的生產實踐。

1 銅冶煉煙塵物相

銅冶煉煙塵中各元素的物相將對其后序的處理工藝選擇產生顯著的影響。通過對煙塵的物相分析，發現各元素在煙塵中主要以硫酸鹽、氧化物、硫化物三種形態存在。

表1 煙塵中各元素存在的主要形態

2 銅冶煉煙塵各元素潛在價值分析

銅冶煉煙塵作為冶煉過程中易揮發性雜質的富集物，含有大量鉛、砷等有毒有害元素，而受定為危險廢物，編號HW48。根據煙塵中各元素的含量及其市場的價格，推算各元素潛在的價值。按其潛在的價值的大小，大致可將煙塵中的元素分為四個梯隊，即第一梯隊為銅、鉛、鉍，第二梯隊為鋅、錫、銦、銀，第三梯隊為金、銻，第四梯隊為砷、硫等。第四梯隊的元素主要是負價值的元素，它們需要大量的處理成本，而不能產出太多的產值，甚至需要大量的處置費用。

因此，對于煙塵的處理的定位，首先是定位于解決銅冶煉過程中涉鉛涉砷物料的安全環保處置；這就要求通過綜合回收處理，將相關物料分離固化為市場可銷售的產品。如金屬元素形成可銷售的金屬產品，爐渣形成無害化的建材，硫形成可使用或銷售的產品，砷形成可銷售或易處理的產品或物料。然后才是考慮經濟效益的提高，即如何回收物料中的鉛、銅、鉍、銻、鋅、錫、銦、金、銀等有價元素。

3 銅冶煉煙塵處理過程的實踐

目前，國內各相關單位對于銅冶煉煙塵的處理，主要以火法還原熔煉或濕法+火法還原熔煉為主。主要是回收其中的銅、鉛、鋅、鉍、銻、錫、金、銀，同時富集和分離硫、砷等有害元素。

表2 各元素的回收形式

對于火法工藝，銅的回收將以冰銅形式進行回收；鋅一般固化于渣中，或通過對渣的煙化，以氧化鋅粉形式進行回收。對于濕法+火法工藝，銅的回收將在濕法過程以電積銅、海綿銅形式回收，在火法段以冰銅形式回收；鋅在濕法段以硫酸鋅形式回收，在火法段被固化于渣中，或通過對渣的煙化，以氧化鋅粉形式進行回收。

（1）生產工藝流程。該生產系統分為三個工序：煙塵浸出工序、溶液處理工序、浸出渣火法處理工序，其中浸出工序主要使部分Zn、Cu、As、Cd進入浸出液，Pb、Bi、Sn主要進入渣中。

（2）開路除砷技術特點。煙塵通過濕法浸出，大量砷以離子形態進入了溶液。溶液中的砷主要以五價形態存在，從而使砷在溶液有足夠高的溶解度。在砷的各種形態中，白砷成為僅次于金屬砷的固體負載物。在有市場的情況下白砷是砷開路的良好方向。但隨著環保要求的提高，以及砷產出量的增加，使砷的無害化處置已成為砷開路的必然選擇。砷酸鐵、砷酸鈣將成為砷固化處理的重要形態。由于砷在溶液有三價和五價兩種形態，而砷酸鹽的穩定性明顯高亞酸鹽。因此，在沉砷固化過程中如何將三價砷盡可能氧化為五價砷，是確保砷固化產物穩定性的關鍵。同樣這些產出物的結晶形態也是影響砷的穩定性的關鍵。

（3）電積脫銅技術特點。通過浸出進入溶液的銅，一般通過置換、電積、沉淀等方法進行銅的回收。西科公司采用自主開發的電積工藝，將高砷溶液通過電積的方式將銅以電積銅形式從溶液分離出來，產出電積銅。此方法具有產出物價值高，沒有引入其它雜質元素，溶液能有效的循環使用等優點。

（4）硫的回收利用技術。煙塵通過濕法浸出后，其浸出渣一般采用火法進行處理。這就成為以鉛為載體，進行鉍、錫、銅等元素回收的過程。在浸出渣中鉛、鋅、錫等主體元素主要以硫酸鹽形態存在，因此，火法處理過程就要求是一個還原過程，在還原氣氛下將硫酸鹽轉化為金屬單質和SO2。所以，采用強氧化反應來處理這些物料是不適合的，而且這些反應主要為吸熱反應。由于浸出渣中的硫主要以硫酸鹽形態存在，且硫含量一般在6%～13%。在火法還原處理過程中，硫轉化為SO2進入了煙氣。因此，對煙氣中SO2的回收處理，也是煙塵綜合回收過程中的重要環保過程。對于煙氣中的SO2，通常用氨水、鈉堿溶液等進行吸收和固化。西科通過一系統的措施，充分發揮過程物料中的最大價值。如減少尾氣氨逃逸的量，使用高效的硫酸銨蒸發濃縮工藝，將高濃度SO2轉化為高價值的液體SO2等。

（5）鋅的綜合回收技術與成本控制。進入溶液的鋅，一般采用蒸發濃縮結晶方式以硫酸鋅晶體形式進行回收。此過程的蒸汽費用將成為最大的成本。西科公司為降低蒸汽的消耗，節約成本。開發了復雜溶液體系下的多效蒸發濃縮工藝有效的解決了這一問題。同時為提高硫酸鋅產品質量，開發了新的濃縮結晶工藝，從而使鋅與其它雜質得到了有效分離。

（6）鉛鉍合金長周期電解技術。鉛鉍合金經除Cu、Sn等精煉后，含鉍達8%～12%，眾所周知，高鉍鉛電解對電解鉛質量影響很大。西科公司通過自己的探索，解決了這一過程中的問題，開發了新的補鉛方法，代替了黃丹補鉛的方法；開發了新的電解控制工藝，實現了長的陰陽極周期，有效的減少了陰陽極的制作和處理量，已使陰陽極周期延長至7天～9天。產出電解鉛含鉍穩定在＜0.002%。電解過程中，控制電流密度90A/m2～120A/m2，槽電壓0.3V～0.5V。鉛鉍合金電解產出1#電鉛，電流效率90%～95%。

4 結論

銅冶煉煙塵綜合利用的生產實踐，實現了煙塵的開路處理，使得隨銅精礦帶人流程的各種有害雜質元素被迅速開路，有效地避免了有害雜質在銅冶煉大系統的循環，其次，通過西科公司對銅冶煉煙塵綜合回收利用技術的不短探索與總結，能有效的保證了煙塵綜合回收過程的安全、環保和經濟效益。