王宇佳

(長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南 長沙 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為銅渣?；鸱掍\主要有豎罐煉鋅和ISP密閉鼓風爐煉鋅兩種工藝。豎罐煉鋅由于環(huán)境污染嚴重，勞動條件惡劣，已被淘汰。ISP工藝存在至今的優(yōu)勢之一是對原料的適應性強，不僅可以處理復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，外購原料含銅品位逐年增加，鉛鋅燒結(jié)塊含銅長期保持在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、鋅等有價金屬，具備很高的回收價值。目前處理含銅雜料的工藝主要有：富氧側(cè)吹爐法[1]、鼓風爐法[2]和酸溶法[3]等。由于濕法處理工藝流程長，成本高，會產(chǎn)生大量的重金屬廢水，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、有價金屬綜合回收率高的渣處理工藝，但是對處理量規(guī)模有一定要求，而且投資較大。傳統(tǒng)的鼓風爐法由于加料口無法密封，漏入的空氣量較大，導致鼓風爐出口煙氣量大，煤耗較高，現(xiàn)場環(huán)境較差。銅鉛分離爐-吹煉爐法投資介于富氧側(cè)吹爐法與鼓風爐法之間，密閉性較傳統(tǒng)的鼓風爐好，煙氣量少，能耗較低，相對比較環(huán)保。從該ISP廠的實際情況出發(fā)，應用銅鉛分離爐～吹煉爐處理含銅雜料能取得較好的技術經(jīng)濟指標和較高的經(jīng)濟效益。

1 原料

原料為國內(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表1，冰銅的主要成分見表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%，有價金屬的回收價值不高；但因其中SiO2，CaO，F(xiàn)eO含量較高，可以用來造渣，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值。

2 工藝選擇

根據(jù)以上原料的特點，考慮到該ISP系統(tǒng)產(chǎn)出的含銅雜料物料量未達到一定的規(guī)模，采用富氧側(cè)吹處理工藝投資過大，經(jīng)濟上不合理；采用傳統(tǒng)的鼓風爐熔煉工藝污染較大、能耗高?；谡腺Y源、優(yōu)化流程、節(jié)約投資的原則，設計采用銅鉛分離爐-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行煙氣脫硫，既能有效回收銅、鉛、鋅等有價金屬，也滿足國家日益嚴格的環(huán)保要求。

3 工藝流程設計

3.1 原料庫配料

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，配料倉中的焦炭經(jīng)慣性振動篩篩分后，合格的焦炭由電子漏斗秤計量后經(jīng)電磁振動給料機下落到混合料膠帶輸送機，不合格的焦炭(焦粉)經(jīng)不合格膠帶輸送機輸送至細焦粉倉堆存外售；其它物料經(jīng)各自電磁振動給料機給料至各自電子漏斗秤計量后，再由各自電磁振動給料機給料到混合料膠帶輸送機；所有入爐物料計量后均由混合料膠帶輸送機輸送至銅鉛分離爐內(nèi)進行熔煉。

3.2 銅鉛分離爐熔煉

來自原料庫的混合爐料由混合料膠帶輸送機連續(xù)地加入銅鉛分離爐，同時鼓入經(jīng)預熱的空氣進行熔煉。熔煉溫度控制在1250℃～1300℃。熱空氣溫度在200℃～250℃，由鼓風機出口的冷空氣經(jīng)換熱器二級換熱后生成。

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）進入一級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，煙氣脫硫后達標排放。

3.3 吹煉爐吹煉

銅鉛分離爐產(chǎn)生的黑銅經(jīng)放銅口溜槽直接進入吹煉爐，同時加入石英石和焦炭，鼓入壓縮空氣進行吹煉。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1050℃（含塵主要為鉛鋅煙塵），高溫煙氣經(jīng)二級換熱器加熱一級換熱器里出來的熱空氣，換熱后的煙氣送入混煙室混煙、冷卻、收塵后，煙塵外售，煙氣脫硫后達標排放。

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，返回至原料庫的吹煉渣倉，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 主要設備

工藝設計的主要設備是1臺銅鉛分離爐和2臺吹煉爐，分別見圖2和圖3。

圖2 銅鉛分離爐

圖3 吹煉爐

5 主要技術指標

工藝設計的主要技術指標見表3。

表3 主要技術指標表

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金屬，保護環(huán)境，積極發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，延伸產(chǎn)業(yè)鏈條，具有較好的應用前景。

（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，原料適應性強，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，滿足環(huán)保要求。