銅冶煉白煙塵漿化工序的設計與應用

王冬冬

（黑龍江紫金銅業有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

銅冶煉過程中產出的白煙塵富含銅、鉛、鋅、鉍等多種有價金屬，同時含砷、鎘等有害元素，此煙塵已入列國家危險廢物名錄[1]，代碼為321-002-48。白煙塵已成為銅冶煉工藝的一種重要有價金屬綜合回收點和有害元素集中處置點[2]。在防止污染的前提下，為保證白煙塵中有價元素的回收增效，目前國內白煙塵處理方法主要有：火法、濕法、火法-濕法聯合流程[3]?；鸱鞒蹋喊谉焿m（浸出渣）-制粒（磚）-還原熔煉，回收含鉛、鉍、金銀等粗鉛，砷進入煙塵；濕法流程：白煙塵-漿化-浸出-置換、中和及還原等依次分離銅、鋅、砷等，銅進入浸出液，砷、鉛、鉍等元素進入鉛鉍渣，能夠更好地對有價金屬進行回收；火法-濕法聯合：白煙塵—漿化—浸出，浸出渣還原熔煉產粗鉛或外售，浸出液依次分離銅、鋅、砷等?；鸱鞒屉m流程簡單，但存在金屬分散、能耗高、環境污染高等問題，目前國內大部分銅冶煉廠采用濕法或火法-濕法聯合流程，不但金屬回收率高，且對環境污染小。

1 研究背景

白煙塵因顆粒細、成分復雜及含有毒有害元素，漿化工序作為濕法處理的第一步，漿化槽槽體、進料斗與除塵罩的設計及合理配置對提高浸出效率、減少環境污染及保證生產安全尤為重要。對于銅冶煉廠，在總圖和車間配置允許條件下，可直接將漿化槽配置設計在收塵系統輸送機出料口下方，通過下料管直接進料，減少了包裝和上料工序，在節約成本的同時，大大減少了白煙塵在轉運和人工上料過程帶來的粉塵環境污染和人員操作風險。

國內某冶煉廠側吹白煙塵中富含銅、鉛、鋅、鉍、砷等有價元素，銅含量低于5%的白煙塵直接外售，銅含量高于5%的白煙塵返回冶煉系統回收，從而形成“閉路循環”[4]，“閉路循環”的危害是顯而易見的，致使砷、鉛、鎘等有害元素在生產系統中不斷循環堆積，煙道易結焦，最終不但影響陽極板質量，導致A極銅合格率下降，使得作業環境變差。含銅較高的白煙塵一般選擇堆存在指定的白煙塵庫房，當堆存不當時，易造成環境污染，隨著環保要求日益嚴格，堆存方法已不再適用。為了回收白煙塵中的有價元素、防止污染，通過研究確定采用火法-濕法聯合工藝進行綜合回收。經過多次技術攻關，并通過多方面考察，在現有的白煙塵集裝車間增加了一個噴霧裝置，能有效的使得粉塵落入白煙塵收集桶中，加濕后的白煙塵采用桶裝運輸，能有效改善運輸與漿化槽加料過程中帶來的粉塵環境污染。煙塵漿化槽采用梯度設計模式，以便于人員操作。

2 漿化工序設計與應用

該項目白煙塵處理系統建設場地因位于熔煉廠旁邊，附近有原料庫房、循環水池、廢水池、物料堆場等附屬場地，在保證工藝流程順暢的前提下，盡量充分利用現有設施、設備，做到資源利用最大化，從而降低成本。白煙塵處理工藝中漿化工序主要采用漿化槽槽體、進料斗與除塵罩整合設計，在廠房內采用階梯式布置，采用單獨布置方式，與后續浸出、中和沉淀等工序分開，能有效降低物料運輸、人工給料過程中因粉塵外溢造成的環境污染。

圖1 建議漿化槽配置方式

圖2 國內某冶煉廠漿化槽配置方式

表1 白煙塵成份分析

表2 含銅浸出液及鉛鉍渣分析與設計值對比

漿化工序主要由漿化槽槽體、進料斗與除塵罩三大部分組成。漿化槽槽體采用圓柱形設計模型，附帶攪拌電機，槽蓋上設進料口，槽壁下部設出料口，使得漿化過程較為徹底，漿化槽槽體可根據生產要求跟廠家進行溝通直接訂貨。進料斗采用頂部敞口的方形結構，底部出料口與槽體進料口對接，底部由上料端向出料口設計一定傾斜角度，便于上料通暢。進料斗前側面及后側壁各增設一根工藝水管及防噴濺擋板，防止漿液噴濺外漏，造成環境污染。除塵罩頂部設抽風口，除塵罩與進料斗連成一體，防止漿液外溢，造成污染。槽體底部固定于地面，進料斗上料端由地面支撐，出料端立支腿于槽蓋上支撐。

白煙塵采用人工加料至進料斗，工藝水給到進料斗前側面及后側壁工藝水管，白煙塵在進料斗底板上受雙向水流沖洗，最終從出料口進入漿化槽內。生產過程中可通過工藝需求調節水量控制漿化液固比。漿化過程中，始終保持從除塵罩上抽風口抽風，保證進料斗不會有粉塵飄散。

3 應用結果

國內某冶煉廠采用熔池熔煉產生的白煙塵，其中富含Cu、Pb、Zn、As、Bi等各種元素，通過取樣分析白煙塵成份含量。

該公司白煙塵銅含量低于5%直接外售，高于外售值時，選擇返加熔煉系統，進行銅的回收，為了進一步提高銅金屬回收率，增設了白煙塵處理工序，通過采用漿化槽槽體、進料斗與除塵罩設計投入生產之后，使得白煙塵得到充分漿化，減少了人工轉運、人工上料的頻次，大大降低了二次“跑塵”污染，有效改善了現場揚塵問題；通過漿化1小時左右后將漿化液送至浸出槽進行鉛鉍-銅分離，最終得到含銅浸出液、鉛鉍渣。

從上表可知，浸出液含銅遠高于設計值，便于銅在浸出液的富集，更有利于銅回收；鉛鉍渣中Pb、Bi都優于設計值，有利于有價金屬在渣中富集，從而使得銅渣分離效果更好，提高企業效益。

4 結論

（1）本文采用漿化槽槽體、進料斗與除塵罩整合設計，通過配合工藝水雙向沖洗作用，最終使得白煙塵充分漿化，完全滿足后續煙塵漿液浸出要求，且浸出液含銅、鉛鉍渣中的主要技術指標都優于國內平均水平。

（2）此方案實施后，不但減少了人工轉運、人工上料的頻次，降低了勞動強度，并有效解決了揚塵問題，改善現場作業環境。