張 華，任新平（昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南　昆明　650051）

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鉛陽(yáng)極泥中有價(jià)金屬綜合回收的工藝設(shè)計(jì)

張 華，任新平
（昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南昆明650051）

摘要：鉛陽(yáng)極泥是鉛電解精煉過(guò)程中產(chǎn)出的一種副產(chǎn)品，主要是由陽(yáng)極粗鉛中還原電位較高的雜質(zhì)金屬及在電解液中的不溶成分組成，其成分和陽(yáng)極泥產(chǎn)率主要取決于陽(yáng)極成分、鑄造質(zhì)量和電解的技術(shù)條件，一般情況下，鉛礦中含Ag較多，并含有Au、Ag、Sb、Bi、Cu、Pt、Pd等多種有價(jià)金屬。該文主要闡述了鉛陽(yáng)極泥中Au、Ag、Sb、Bi等有價(jià)金屬綜合回收的工藝設(shè)計(jì)，并提出了通過(guò)真空冶金分離貴鉛中Ag，Bi，從而達(dá)到縮短工藝流程，節(jié)能增效的效果。

關(guān)鍵詞：鉛陽(yáng)極泥；有價(jià)金屬；綜合回收；真空冶金

0　引 言

鉛陽(yáng)極泥是鉛電解精煉過(guò)程中產(chǎn)出的一種副產(chǎn)品，主要是由陽(yáng)極粗鉛中還原電位較高的雜質(zhì)金屬及在電解液中的不溶成分組成，其成分和陽(yáng)極泥產(chǎn)率主要取決于陽(yáng)極成分、鑄造質(zhì)量和電解的技術(shù)條件，所以各種組分都有較大的波動(dòng)范圍。一般情況下，鉛礦中含Ag較多，并含有Au、Ag、Sb、Bi、Cu、Pt、Pd等多種有價(jià)金屬。鉛精礦中的有價(jià)金屬在火法熔煉的過(guò)程中都隨主體金屬進(jìn)入到相應(yīng)的成品或半成品中，在最終鉛電解精煉時(shí)與主體金屬分離從而進(jìn)入陽(yáng)極泥中。因此，鉛陽(yáng)極泥必然成為了提取貴金屬和綜合回收Sb、Bi、Pb等金屬重要原料，并且成為各大型鉛冶煉廠的主要經(jīng)濟(jì)效益來(lái)源。

云南某冶煉企業(yè)新建6萬(wàn)t鉛技改擴(kuò)建項(xiàng)目投產(chǎn)后，陽(yáng)極泥產(chǎn)量將達(dá)到15 kt／a，回收其中的Au、Ag、Sb、Bi等有價(jià)金屬，可以提高資源回收利用率，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

1　技術(shù)方案

目前，用于工業(yè)生產(chǎn)的鉛陽(yáng)極泥的處理基本上有3種方式：①火法—電解處理工藝；②全濕法工藝；③火法—濕法聯(lián)合流程［1－3］。具體采用何種流程處理鉛陽(yáng)極泥，要根據(jù)具體的情況加以選擇。火法工藝適宜于低品位、大規(guī)模陽(yáng)極泥的處理；濕法工藝則適宜于含金高、小批量陽(yáng)極泥的處理；火法—濕法聯(lián)合工藝集合了火法和濕法的各自優(yōu)點(diǎn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，是處理鉛陽(yáng)極泥的理想流程，對(duì)原料的適應(yīng)性較強(qiáng)，綜合回收效果好，有價(jià)金屬提取成工業(yè)產(chǎn)成品，體現(xiàn)了綜合回收的價(jià)值。

該設(shè)計(jì)選用火法—濕法聯(lián)合工藝進(jìn)行鉛陽(yáng)極泥的處理并進(jìn)行綜合回收。

2　工藝流程

設(shè)計(jì)結(jié)合該類項(xiàng)目的國(guó)內(nèi)同行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于陽(yáng)極泥精煉部分采用火法冶煉，后期渣采用濕法分離，可以最大限度地回收陽(yáng)極泥中的貴金屬及有價(jià)金屬，減少冶金廢渣的產(chǎn)生。

火法冶煉部分的陽(yáng)極泥還原熔煉，銻氧粉、還原渣熔煉均采用濟(jì)源市金利冶煉有限責(zé)任公司的專利技術(shù)富氧側(cè)吹陽(yáng)極泥直接還原熔煉方法。該方法具有可連續(xù)處理鉛陽(yáng)極泥，生產(chǎn)成本低、處理量大、能耗低、自動(dòng)化水平高、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。吹銻轉(zhuǎn)爐、分銀爐、銅鉍渣的還原熔煉均采用傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐。

銀的精煉采用傳統(tǒng)的電解精煉法，電解槽選用硬聚氯乙烯焊成的立式電極電解槽，電解液凈化采用熱分解法。金的精煉采用王水溶金、草酸還原法；粗銻及粗鉍的精煉均采用火法精煉工藝；熔析銅渣的處理采用濕法冶煉工藝，首先經(jīng)硝酸溶浸，再加入工業(yè)鹽將銀以氯化銀渣的形式除去，之后加入純堿將鉍轉(zhuǎn)化為堿式碳酸鉍后返回鉍系統(tǒng)，再用鐵粉將銅置換為海綿銅。工藝原則流程框圖見(jiàn)圖1。

圖1 鉛陽(yáng)極泥火法　-濕法工藝流程圖Fig.1 Flowsheet of pyro-hydrometallurgy process for lead anode mud

3　主要設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）陽(yáng)極泥側(cè)吹還原爐：

氧氣純度：≥95%；

熔煉溫度：900～1 150℃；

放料溫度：900℃；

放渣溫度：1 150℃；

吹煉時(shí)間：30 min。

（2）吹銻轉(zhuǎn)爐：

吹煉溫度：850～900℃；

爐期：16 h；

貴鉛品位：Ag＋Au＞30%。

（3）分銀轉(zhuǎn)爐：

貴鉛熔化溫度：1 000～1 100℃；

貴鉛吹煉溫度：850～1 000℃；

粗銀出爐溫度：≥1 150℃；

后期渣熔煉溫度：≥1 100℃；

Ag－Cu－Bi合金出爐溫度：≥1 150℃；

清合金開(kāi)始條件：爐內(nèi)熔體Ag＋Au＞96%；

清合金結(jié)束條件：后期渣中Ag＞2 000 g／t或Cu＋Bi＞10%；

粗銀出爐條件：Ag＋Au＞98.5%、Bi＜0.15%、Cu＜1%；

Ag－Cu－Bi合金出爐條件：Pb＜5%；

爐期：72～96 h。

（4）銻側(cè)吹還原爐：

氧氣純度：＞95%；

熔煉溫度：900～1 150℃；

放料溫度：900℃；

放渣溫度：1 150℃。

（5）銀電解：

電解液成分：Ag＋80～200 g／L，HNO35～20 g／L，Cu2＋20～60 g／L；

電解液溫度：30～50℃；

電流密度：280～350 A／m2；

電解液循環(huán)量：2 L／min；

同極中心距：140 mm；

電解液pH值：1～2.5；

槽電壓：1.5 V；

電解周期：～68 h。

（6）銀粉鑄錠：

熔化溫度：1 150～1 200℃；

熔化時(shí)間：～2 h；

保溫溫度：1 100～1 150℃。

（7）王水溶金和草酸還原：

溶金反應(yīng)溫度：80℃；

溶金反應(yīng)時(shí)間：～2 h；

還原溫度：70℃；

還原時(shí)間：～2 h；

溶液pH值：1～1.5。

（8）濕法車間：

合金溶解溫度：～95℃；

合金溶解時(shí)間：＞8 h；

回轉(zhuǎn)反應(yīng)釜內(nèi)保溫時(shí)間：～5 h；

抽合金液時(shí)合金溫度：＜80℃；

沉銀時(shí)間：＞24 h；

沉銀結(jié)束條件：上清液Ag＋＜30 mg／L；

沉鉍時(shí)溶液PH值：3；

置換銅時(shí)鐵粉加入量：Cu∶Fe＝1∶1。

（9）精鉍車間：

熔析除銅熔化溫度：500～550℃；

撈熔析渣溫度：350～400℃；

加鋅除銀溫度：450～500℃；

通氯除鉛鋅溫度：410～430℃；

堿性精煉溫度：540～560℃；

時(shí)間：0.5～1 h。

4　主要設(shè)備

（1）陽(yáng)極泥側(cè)吹爐：采用濟(jì)源市金利冶煉有限責(zé)任公司的專利技術(shù)富氧側(cè)吹爐1臺(tái)，F(xiàn)＝4.0 m2。

（2）吹銻轉(zhuǎn)爐：選用Φ2400×4100轉(zhuǎn)爐3臺(tái)，每臺(tái)爐處理量為12 t／d。

（3）分銀轉(zhuǎn)爐：選用Φ2000×2800轉(zhuǎn)爐4臺(tái)，每臺(tái)爐處理量為2.5 t／d。

（4）銻側(cè)吹爐：采用濟(jì)源市金利冶煉有限責(zé)任公司專利技術(shù)富氧側(cè)吹爐1臺(tái)，F(xiàn)＝3.0 m2。

（5）合金轉(zhuǎn)爐：選用Φ2400×4100轉(zhuǎn)爐2臺(tái)，每臺(tái)爐處理量為1.9 t／d。

（6）粗鉍轉(zhuǎn)爐：選用Φ2000×2800轉(zhuǎn)爐1臺(tái)，每臺(tái)爐處理量為2.2 t／d。

（7）銀電解槽：設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力：電銀216 t／a；電流效率：90%；電流密度：250 A／m2；電流強(qiáng)度：400 A。

5　主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

Ag總回收率：99.27%；

Au總回收率：97.29%；

Bi總回收率：99.43%；

Sb總回收率：86.89%；

Cu總回收率：97.98%。

6　改進(jìn)方案（貴鉛真空冶金）

陽(yáng)極泥經(jīng)還原熔煉得到的貴鉛具有以下特點(diǎn)：成分復(fù)雜，含有Pb、As、Bi、Cu、Sb、Au、Ag等金屬組元，組元以金屬態(tài)、合金態(tài)物相為主，因此上述傳統(tǒng)的分離工藝主要靠火法吹煉，將低熔點(diǎn)、易氧化物質(zhì)進(jìn)行高溫吹煉、逐次將金屬進(jìn)行分離，需要使用大量的精煉爐，冶煉成本相對(duì)較高。采用貴鉛的真空冶金技術(shù)將是今后重點(diǎn)發(fā)展方向。貴鉛屬于還原態(tài)的金屬混合物，可以通過(guò)真空蒸餾對(duì)上述金屬混和物、合金等進(jìn)行金屬態(tài)分離［4－5］，改進(jìn)后的工藝流程見(jiàn)圖2。

通過(guò)用真空爐取代傳統(tǒng)的分銀轉(zhuǎn)爐，經(jīng)過(guò)真空蒸餾，鉛鉍等低沸點(diǎn)物質(zhì)大部分進(jìn)入揮發(fā)物，Ag、Cu留在殘留物中，從而可以簡(jiǎn)化Ag、Bi冶煉的工藝，縮短低熔點(diǎn)金屬逐次分離的氧化吹煉時(shí)間，節(jié)約能源，縮短工藝流程，減少大量氧化渣物料、煙塵的產(chǎn)生，降低生產(chǎn)成本，提高效率。粗銀和粗鉍的精煉和傳統(tǒng)工藝流程與圖1相同。

圖2 銀鉍冶煉新工藝Fig.2 New Process of silver-bismush smelting

7　結(jié) 語(yǔ)

（1）設(shè)計(jì)選用火法—濕法聯(lián)合工藝進(jìn)行鉛陽(yáng)極泥的處理并進(jìn)行綜合回收，對(duì)原料的適應(yīng)性較強(qiáng)，通過(guò)對(duì)鉛陽(yáng)極泥中Au、Ag、Sb、Bi、Cu等有價(jià)金屬的綜合回收，可以提高資源回收利用率，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

（2）火法冶煉部分的陽(yáng)極泥還原熔煉，銻氧粉、還原渣熔煉均采用濟(jì)源市金利冶煉有限責(zé)任公司的專利技術(shù)富氧側(cè)吹陽(yáng)極泥直接還原熔煉方法。該方法具有可連續(xù)處理鉛陽(yáng)極泥，生產(chǎn)成本低、處理量大、能耗低、自動(dòng)化水平高、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

（3）采用貴鉛的真空冶金技術(shù)將是今后重點(diǎn)發(fā)展方向。貴鉛屬于還原態(tài)的金屬混合物，可以通過(guò)真空蒸餾對(duì)貴鉛中金屬混和物、合金等進(jìn)行金屬態(tài)分離，從而可以簡(jiǎn)化Ag、Bi冶煉的工藝，縮短低熔點(diǎn)金屬逐次分離的氧化吹煉時(shí)間，節(jié)約能源，縮短工藝流程，減少大量氧化渣物料、煙塵的產(chǎn)生，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，提高效率。

參考文獻(xiàn)：

［1］王安莊，李敏.在鉛陽(yáng)極泥中回收金銀新工藝［J］.中國(guó)金屬通報(bào)，2007（6）：25－27.

［2］王光忠，劉超，趙紅浩.提高鉛陽(yáng)極泥金銀直收率新工藝［J］.湖南有色金屬，2009，25（4）：25－28.

［3］楊茂才.鉛陽(yáng)極泥綜合利用工藝技術(shù)進(jìn)展［J］.貴金屬，1998，19（3）：55－58.

［4］浦恩彬，張俊.真空冶金在鉛陽(yáng)極泥回收稀貴金屬中的工藝研究［J］.云南冶金，2010，39（5）：40－43.

［5］戴永年，楊斌.有色金屬真空冶金［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

中圖分類號(hào)：TF83

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004－2660（2015）03－0017－04

收稿日期：2015－06－10.

作者簡(jiǎn)介：張華（1982－），男，湖南人，工程師.主要研究方向：冶金工藝設(shè)計(jì).E－mail：zhanghua511＠163.com.

Process Design of Comprehensively Recycling Valuable Metals from Lead Anode Mud

ZHANG Hua，REN Xin－ping
（Kunming Engineering＆Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd，Kunming 650051，China）

Abstract：Lead anode mud is a by－product from the process of lead electrowinning and mainly consists of metals with high reduction potential in crude lead and insoluble constituents in electrolyte.The component and amount of anode mud depend on the anode composition，casting quality and the technical conditions of electrowinning. Generally，the lead ore contains silver and other valuable metals，e.g.Ag，Au，Sb，Bi，Pt，Pd，etc..The process design of comprehensively recycling Au，Ag，Sb，Bi and other valuable metals was described.And Ag and Bi were separated by vacuum metallurgy to shorten the process flow，save energy and improve the performance.

Key words：Lead anode mud；valuable metals；comprehensive recovery；vacuum metallurgy