提高銻反射爐處理砷堿渣銻回收率的工藝實踐

肖軍華

（湖南東港銻品有限公司，湖南 東安 425900）

在銻反射爐除砷精煉過程中，通常采用加片堿鼓風精煉的方法脫砷，同時脫除硫和鐵，以獲得合格的精銻產品。銻在鼓風精煉過程中排出砷堿渣，砷堿渣主要組分有：亞銻酸鈉、砷酸鈉、碳酸鈉，并含有少量的硫酸鈉、鐵的化合物、夾帶的金屬銻，以及一些在高溫熔融狀態下被腐蝕的耐火材料等機械混合雜質［1～3］。在當前銻市場一直處于持續低迷狀態的大背景下，原料采購成本和生產加工成本升高，冶煉加工利潤空間不斷萎縮，砷堿渣中銻金屬計價系數不斷下調，砷堿渣外銷潛在較大的虧損風險。為此，將砷堿渣利用原有的銻反射爐處理加工成粗銻，實現銻價值的最大化，而在采用銻反射爐處理砷堿渣時，由于爐體結構設計不合理、工藝參數控制不嚴謹、作業過程方法不規范，均可能導致處理之后的渣含銻偏高，渣含銻高達5.48%，造成銻回收率指標偏低和生產加工經濟效益不理想的問題。

1 生產工藝與實踐

某銻冶煉企業砷堿渣近400 t，含銻27.30%，為研究選擇最佳參數，前后分兩批進行對比研究，分別投入砷堿渣銻金屬量171.067 t和171.015 t，前后投入的銻金屬量相差52 kg，重量相差較小，重量對指標的影響可以忽略。

1.1 爐體結構改進

為減少筑爐成本，利用現有的銻反射爐處理砷堿渣，因爐膛面積18 m2相對較大，生產銻錠時每爐批可以生產銻錠50 t左右，在處理砷堿渣時冶煉時間相對較長；耙渣口高度在渣線以下100～150 mm，寬度300～400 mm，高銻液位適合渣量少，每爐批產量高；加料斗口直徑Φ250 mm左右，前后分布兩個加料口，適合加細小顆粒和粉末狀物料；出銻包孔徑Φ50 mm左右，孔徑較小，適合純銻液均勻作業等。

改進措施：（1）經過對加工過程時間的統計，影響冶煉時間的主要因素是加料和耙渣，為縮短砷堿渣冶煉時間，改變耙渣方式，將原來的耙干渣改為放渣；同時，將耙渣口的高度適當降低，降低至渣線以下300～350 mm，寬度350～450 mm，用耐沖刷、耐高溫的特制耐火磚砌筑，降低耙渣口位置適合渣量多、銻液少，適時清理堵磚放渣；（2）將靠高溫區域的加料斗口直徑加大至Φ350 mm左右，去掉靠爐尾后側的加料口，緊留下靠高溫區爐前側的加料口，便于添加固體顆粒砷堿渣，縮短加料時間；（3）因銻液含銻純度相對精銻偏低、雜質相對較多，出銻過程降溫速度較快，出銻包孔徑加大至Φ60 mm左右，且將孔徑與銻包儲液位置的距離縮短50 mm左右，在出銻作業過程中可以用堵液工具根據銻液流量大小選擇使用，確保出爐作業正常。

1.2 工藝參數優化

在工藝參數選擇中，按照銻反射爐除砷作業控制各工藝參數，將爐膛溫度控制在650～800℃，使用量程為1 600℃的熱電偶定時測量，確保爐溫波動不大；引風機頻率穩定控制在35～40 Hz，確保運行過程中通風順暢，在鼓風量增大時適當增大引風量，形成明顯的爐內負壓狀態；用鼓風管插入爐內，設置鼓風壓力2～3.5 MPa，鼓風間隔時間根據加入的堿重量計算，輔助升溫，并鼓動堿渣，促進熔化。

改進措施：（1）為使砷堿渣能夠全部熔化，并成為液態，便于銻液的沉降，將爐膛溫度提升到1 100～1 300℃，每小時在靠近火膛側工作門處測量爐溫1次，確保在熔料階段和還原階段爐內處于高溫狀態；（2）引風機頻率根據爐內負壓狀況微調，頻率控制在35～45 Hz，每間隔8 h清理1次爐尾部通風管連接處，防止堵塞，確保爐內微負壓狀態；（3）在可能影響爐內溫度升溫慢的情況時，在靠前側工作門向爐內砷堿渣插鼓風管鼓風方式輔助升溫，控制鼓風壓力3～4.5 MPa，鼓風時間以渣熔化情況適當調整；（4）為加快砷堿渣的還原熔化，在加砷堿渣時配入還原煤，配入量按照砷堿渣重量的1/4計算，在確保效果的同時，減少還原煤的消耗；（5）脈動除塵器的清灰周期縮短1～3 min，輸灰周期由24 h縮短至16 h，確保通風系統正常。

1.3 優化作業流程

在加料階段，采取爐內物料一邊熔化一邊加料的方式，且從爐頂加料口和兩側工作門分別同時加料作業，縮短加料時間，但造成爐內熔融渣和銻液飛濺，存在一定的安全風險；加料完畢之后集中配加還原煤，還原煤與砷堿渣未進行充分接觸，造成浪費，且容易造成結爐，每爐批的生產時間延長。

改進措施：（1）加料前使用鋼耙插入爐底，試探爐底渣料是否已經完全熔化，避免因爐底料未燒熔而產生板結，導致整體的熔料時間延長，用工具試探觀察爐底熔料情況；（2）在加砷堿渣前先配加還原煤150～200 kg，剩余配加量在加砷堿渣時同時加入，原則上為3～4鏟砷堿渣配1鏟還原煤，確保還原煤與砷堿渣攪拌均勻并充分接觸；（3）在加砷堿渣前應首先選擇不少于800～1 000 kg的細小粒徑，粒徑不大于50 mm，或粉末狀的砷堿渣，或明顯含銻高的細小砷堿渣，使爐內銻液量盡可能地多，如有較粗粒徑砷堿渣應進行破碎后再加入，如有濕砷堿渣應在砷堿渣堆成小山堆后再加；（4）配加砷堿渣的過程中要求反射爐周邊嚴禁無關人員，暫停與加料無關的其它作業，看火作業人員和配料作業人員要形成上下聯動，時刻注意加料作業安全。

2 結果與討論

在對含銻品位相近的砷堿渣進行對比生產實踐中，經過對銻反射爐爐體結構的改進、工藝參數的優化和作業流程的優化，進一步縮短了銻反射爐處理砷堿渣冶煉時間、降低了輔材單耗、降低了生產加工成本，渣含銻指標降低至0.68%，銻回收率改進后比改進前提高了10.94%，具體指標詳見表1。

表1 改進前后銻回收率指標對比

2.1 渣含銻

從表1可知，銻回收率提高了10.94%，銻回收率指標提高的主要原因是砷堿渣經過優化改進加工方式之后，使得渣含銻指標大幅下降，降低了4.8%，且砷堿渣含銻偏低、渣量大，通過控制渣含銻關鍵指標，能夠有效提升銻回收率指標。

2.2 粗銻和次氧

從表1可知，銻回收率提高的直接體現是粗銻和次氧的含銻量增加，在投入幾乎同等銻金屬量的砷堿渣，經過優化改進加工方式之后的粗銻和次氧含銻量相比分別增加了8.427 t和10.229 t，分別占總投入的銻金屬量4.92%和5.98%。

2.3 砷堿渣處理前后經濟效益對比

按銻錠不含稅價34 495元/t測算，砷堿渣直接外銷的不含稅銷售收入為177.03萬元。經優化工藝，提升銻回收率指標，粗銻品位提升，銻量增加，銻計價系數提高，外銷的不含稅銷售收入為416.70萬元；比直接外銷增加收入239.67萬元，減去處理砷堿渣后的委外處置成本為77.60萬元，比改進前增加收入51.64萬元。

3 小 結

盡管收塵裝置采用的是脈沖布袋除塵器，實現自動清灰和輸灰，工藝過程中的加料斗口、出銻口和工作門等關鍵點都設置了崗位收塵裝置，但仍要關注工藝過程中各節點的跑冒滴漏問題，加強工藝操作收塵系統的運行維護，防止因管道堵塞或設備故障導致生產系統正壓運行產生作業場所揚塵，在造成金屬量損失的同時產生了職業危害風險。通過銻反射爐爐體結構的改進、工藝參數的優化和作業流程的優化，證明該工藝能夠將砷堿渣含銻由5.48%降至0.68%，銻綜合回收率由87.56%提高至98.50%，提高了10.94%，實現創新創效、降低成本，提高了企業的經濟效益，改進后比直接外銷增加收入95.30萬元，比銻回收率提高前增加收入51.64萬元，真正實現資源利用最大化。