銅鉛分離爐
——吹煉爐處理含銅雜料的工藝設(shè)計(jì)

王宇佳

(長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000)

從硫化鋅精礦中提取金屬鋅的方法可分為火法和濕法。濕法煉鋅廠通稱(chēng)電鋅廠，其產(chǎn)量約占世界鋅總產(chǎn)量的85%，濕法煉鋅產(chǎn)出的含銅雜料通常稱(chēng)為銅渣。火法煉鋅主要有豎罐煉鋅和ISP密閉鼓風(fēng)爐煉鋅兩種工藝。豎罐煉鋅由于環(huán)境污染嚴(yán)重，勞動(dòng)條件惡劣，已被淘汰。ISP工藝存在至今的優(yōu)勢(shì)之一是對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng)，不僅可以處理復(fù)雜低品位的硫化鋅混合礦，而且可以處理含鋅鉛的中間物料、雜料等。某鋅冶煉廠ISP主系統(tǒng)鉛鋅產(chǎn)能提高，外購(gòu)原料含銅品位逐年增加，鉛鋅燒結(jié)塊含銅長(zhǎng)期保持在2%左右，熔煉工段和粗鉛火法初步精煉工段產(chǎn)出的貧化渣和冰銅等含銅雜料隨之增加。濕法及火法煉鋅產(chǎn)出的含銅渣或含銅雜料均含有銅、鉛、鋅等有價(jià)金屬，具備很高的回收價(jià)值。目前處理含銅雜料的工藝主要有：富氧側(cè)吹爐法[1]、鼓風(fēng)爐法[2]和酸溶法[3]等。由于濕法處理工藝流程長(zhǎng)，成本高，會(huì)產(chǎn)生大量的重金屬?gòu)U水，所以火法工藝成為含銅雜料處理的主要工藝。富氧側(cè)吹爐法是一種環(huán)保，節(jié)能、有價(jià)金屬綜合回收率高的渣處理工藝，但是對(duì)處理量規(guī)模有一定要求，而且投資較大。傳統(tǒng)的鼓風(fēng)爐法由于加料口無(wú)法密封，漏入的空氣量較大，導(dǎo)致鼓風(fēng)爐出口煙氣量大，煤耗較高，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較差。銅鉛分離爐-吹煉爐法投資介于富氧側(cè)吹爐法與鼓風(fēng)爐法之間，密閉性較傳統(tǒng)的鼓風(fēng)爐好，煙氣量少，能耗較低，相對(duì)比較環(huán)保。從該ISP廠的實(shí)際情況出發(fā)，應(yīng)用銅鉛分離爐～吹煉爐處理含銅雜料能取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和較高的經(jīng)濟(jì)效益。

1 原料

原料為國(guó)內(nèi)某ISP廠主系統(tǒng)產(chǎn)出的貧化渣和冰銅。貧化渣的主要成分見(jiàn)表1，冰銅的主要成分見(jiàn)表2。

表1 貧化渣主要成分表

表2 冰銅主要成分表

從成分表中可以看出，貧化渣中Cu、Pb含量不高，含Zn 7.4%，有價(jià)金屬的回收價(jià)值不高；但因其中SiO2，CaO，F(xiàn)eO含量較高，可以用來(lái)造渣，減少輔助材料的用量。冰銅中含Cu 35%，含Pb 22.68%，含Zn 7.75%，銅和鉛都有很高的回收價(jià)值。

2 工藝選擇

根據(jù)以上原料的特點(diǎn)，考慮到該ISP系統(tǒng)產(chǎn)出的含銅雜料物料量未達(dá)到一定的規(guī)模，采用富氧側(cè)吹處理工藝投資過(guò)大，經(jīng)濟(jì)上不合理；采用傳統(tǒng)的鼓風(fēng)爐熔煉工藝污染較大、能耗高。基于整合資源、優(yōu)化流程、節(jié)約投資的原則，設(shè)計(jì)采用銅鉛分離爐-吹煉爐處理含銅雜料，兩爐爐期匹配；采用石灰乳吸收工藝進(jìn)行煙氣脫硫，既能有效回收銅、鉛、鋅等有價(jià)金屬，也滿(mǎn)足國(guó)家日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。

3 工藝流程設(shè)計(jì)

3.1 原料庫(kù)配料

貧化渣、冰銅、吹煉渣、石英石、石灰石和焦炭先用抓斗抓至各自配料倉(cāng)，配料倉(cāng)中的焦炭經(jīng)慣性振動(dòng)篩篩分后，合格的焦炭由電子漏斗秤計(jì)量后經(jīng)電磁振動(dòng)給料機(jī)下落到混合料膠帶輸送機(jī)，不合格的焦炭(焦粉)經(jīng)不合格膠帶輸送機(jī)輸送至細(xì)焦粉倉(cāng)堆存外售；其它物料經(jīng)各自電磁振動(dòng)給料機(jī)給料至各自電子漏斗秤計(jì)量后，再由各自電磁振動(dòng)給料機(jī)給料到混合料膠帶輸送機(jī)；所有入爐物料計(jì)量后均由混合料膠帶輸送機(jī)輸送至銅鉛分離爐內(nèi)進(jìn)行熔煉。

3.2 銅鉛分離爐熔煉

來(lái)自原料庫(kù)的混合爐料由混合料膠帶輸送機(jī)連續(xù)地加入銅鉛分離爐，同時(shí)鼓入經(jīng)預(yù)熱的空氣進(jìn)行熔煉。熔煉溫度控制在1250℃～1300℃。熱空氣溫度在200℃～250℃，由鼓風(fēng)機(jī)出口的冷空氣經(jīng)換熱器二級(jí)換熱后生成。

銅鉛分離爐熔煉產(chǎn)出的粗鉛經(jīng)爐缸下沿的放鉛口排出，產(chǎn)出的黑銅經(jīng)放銅口溜槽直接送至吹煉爐進(jìn)行吹煉，熔煉渣經(jīng)水淬后可作為建筑原料外售至水泥廠配料。

銅鉛分離爐頂部產(chǎn)出溫度為700℃左右的煙氣（含塵主要為鉛鋅煙塵）進(jìn)入一級(jí)換熱器加熱入爐空氣，換熱后煙氣溫度降至450℃左右，經(jīng)混煙室混煙、冷卻、收塵后，煙塵外售，煙氣脫硫后達(dá)標(biāo)排放。

3.3 吹煉爐吹煉

銅鉛分離爐產(chǎn)生的黑銅經(jīng)放銅口溜槽直接進(jìn)入吹煉爐，同時(shí)加入石英石和焦炭，鼓入壓縮空氣進(jìn)行吹煉。采用間斷加料、間斷吹煉和間斷放渣的作業(yè)方式，吹煉溫度控制在1150℃～1200℃，其中造渣期溫度控制在1150℃，造銅期溫度控制在1200℃，產(chǎn)出煙氣溫度高達(dá)1050℃（含塵主要為鉛鋅煙塵），高溫?zé)煔饨?jīng)二級(jí)換熱器加熱一級(jí)換熱器里出來(lái)的熱空氣，換熱后的煙氣送入混煙室混煙、冷卻、收塵后，煙塵外售，煙氣脫硫后達(dá)標(biāo)排放。

吹煉爐底部產(chǎn)出的粗銅經(jīng)放銅口放入銅包中冷卻，冷卻后的粗銅外售或送下一步精煉工序。吹煉產(chǎn)出的吹煉渣經(jīng)冷卻、破碎后，返回至原料庫(kù)的吹煉渣倉(cāng)，經(jīng)配料后返回銅鉛分離爐熔煉。

含銅雜料處理的工藝流程如圖1所示。

圖1 含銅雜料處理工藝流程圖

4 主要設(shè)備

工藝設(shè)計(jì)的主要設(shè)備是1臺(tái)銅鉛分離爐和2臺(tái)吹煉爐，分別見(jiàn)圖2和圖3。

圖2 銅鉛分離爐

圖3 吹煉爐

5 主要技術(shù)指標(biāo)

工藝設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 主要技術(shù)指標(biāo)表

6 結(jié)論

采用銅鉛分離爐～吹煉爐處理含銅雜料，能很好地解決ISP冶煉企業(yè)產(chǎn)出的貧化渣、冰銅等含銅雜料，綜合回收其中的有價(jià)金屬，保護(hù)環(huán)境，積極發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，延伸產(chǎn)業(yè)鏈條，具有較好的應(yīng)用前景。

（1）采用銅鉛分離爐-吹煉爐處理含銅雜料可產(chǎn)出粗銅和粗鉛，Cu回收率＞97.71%，Pb回收率＞80.04%，Zn回收率＞61.05%，綜合回收好。

（2）采用銅鉛分離爐-吹煉爐處理含銅雜料工藝，原料適應(yīng)性強(qiáng)，并可搭配處理銅鉛合金。銅鉛分離爐產(chǎn)出的水淬渣直接外售至水泥廠配料，滿(mǎn)足環(huán)保要求。