孫明生

（巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015543）

巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司現(xiàn)有兩個(gè) 100 kt/a 鋅冶煉系統(tǒng)，均采用熱酸浸出-黃鉀鐵礬除鐵煉鋅工藝。由于工藝對(duì)原料沒有選擇性和互補(bǔ)性，本地高鐵原料適應(yīng)力差，建設(shè)渣場(chǎng)費(fèi)用及后期維護(hù)費(fèi)用巨大，環(huán)保形勢(shì)日趨嚴(yán)重，改造已經(jīng)迫在眉睫，目前該工藝主要面臨以下問(wèn)題。

1 工藝改造面臨的主要問(wèn)題

1.1 原料適應(yīng)性差

巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司所處的烏拉特后旗有著豐富的鋅資源。東升廟、炭窯口鉛鋅成礦帶就在廠區(qū)周圍，年可供鋅精礦25 萬(wàn)t以上。目前，該礦帶供應(yīng)原料有高鐵、低鋅特點(diǎn)。而熱酸浸出-黃鉀鐵礬法對(duì)鋅精礦中鐵的要求較為敏感。隨著焙砂含鐵的升高，鐵礬渣量急劇增大，溶液中鐵升高，造成沉鐵困難，此外，沉鐵劑消耗量也會(huì)增加，帶入的雜質(zhì)元素對(duì)凈化、電解的正常工作造成危害[1-2]。

1.2 鐵礬渣難以適應(yīng)環(huán)保要求

黃鉀鐵礬類礦物遇水穩(wěn)定性變差，會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成影響。2008年8月1日頒布的《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》明確指出：有色金屬冶煉廢物包括“鉛鋅冶煉過(guò)程中，鋅焙燒礦熱酸浸出黃鉀鐵礬法產(chǎn)生的鐵礬渣”（廢物代碼331-005-48）。大量堆存的鐵礬渣在增大企業(yè)環(huán)保壓力的同時(shí)，造成了一定的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 渣場(chǎng)投資費(fèi)用大

目前，《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》要求危險(xiǎn)廢物應(yīng)堆存至三防渣場(chǎng)，鐵礬渣的大量產(chǎn)生，造成渣場(chǎng)投資費(fèi)用較高。按現(xiàn)有生產(chǎn)規(guī)模估算，公司年產(chǎn)出約20 萬(wàn)t 的危廢渣，折算成渣場(chǎng)投資費(fèi)用約1 134 萬(wàn)元/a。目前已建渣場(chǎng)總?cè)萘?45 萬(wàn)m3，堆渣量為50 萬(wàn)t。

1.4 鋅回收率低

現(xiàn)在公司一期鐵礬渣含鋅約3%，鉛銀渣含鋅3%左右，渣量分別為40 784 t/a，76 704 t/a，基本上是1 t 鋅產(chǎn)出1.05 t 渣。根據(jù)生產(chǎn)工序，鐵礬渣和鉛銀渣經(jīng)壓濾后含溶液在25%左右，不經(jīng)洗滌鋅損失大，采用水洗滌系統(tǒng)水量膨脹，在生產(chǎn)過(guò)程中需大量排水，但由于濕法煉鋅工藝流程限制，溶液全部閉路循環(huán)，基本無(wú)開路，因此對(duì)進(jìn)入系統(tǒng)中的水量有嚴(yán)格要求，否則容易引起系統(tǒng)水量膨脹，生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行，所以目前工廠的鋅總回收率較低。

2 工藝路線選擇

本項(xiàng)目是在原熱酸浸出煉鋅工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行技改擴(kuò)建，采用“常規(guī)兩段浸出—三段凈化—電解—镕鑄”生產(chǎn)電鋅。酸浸渣經(jīng)銀浮選濃密壓濾后，采用回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)—回轉(zhuǎn)窯脫氟氯回收氧化鋅，氧化鋅再經(jīng)二段浸出返回鋅焙砂浸出系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)窯渣經(jīng)干式磁選和濕式磁選回收煤粉和鐵渣。工藝流程分別如圖1和圖2所示。

設(shè)計(jì)采用穩(wěn)定、可靠、先進(jìn)的連續(xù)生產(chǎn)工藝，浸出系統(tǒng)、銀浮選、回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)、回轉(zhuǎn)窯脫氟氯等工序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制連續(xù)生產(chǎn)[3-5]。本項(xiàng)目在主流程上考慮其先進(jìn)性的同時(shí)，還考慮了可靠性和適用性。

圖1 鐵閃鋅礦濕法冶煉渣回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)回收氧化鋅工藝流程

圖2 氧化鋅處置工藝流程

3 各工序處理系統(tǒng)

3.1 焙砂上料系統(tǒng)

焙砂均采用干式球磨機(jī)進(jìn)行磨礦，球磨后的焙砂與旋風(fēng)收塵器、電收塵器收集下來(lái)的煙塵均由埋刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)至球磨機(jī)室的中間倉(cāng)內(nèi)，然后由氣化噴射泵輸送到浸出車間或焙砂儲(chǔ)庫(kù)儲(chǔ)存。庫(kù)內(nèi)焙砂可通過(guò)倉(cāng)下氣化噴射泵輸送到浸出車間焙砂中間倉(cāng)，焙燒上料系統(tǒng)不改造，該系統(tǒng)利用原有焙砂上料系統(tǒng)。

3.2 浸出系統(tǒng)

本次改造采用二段常規(guī)連續(xù)浸出，即一段中性連續(xù)浸出和二段連續(xù)酸性浸出。一期原有的中浸崗位的3 個(gè)焙砂高位料倉(cāng)、皮帶秤和螺旋給料機(jī)繼續(xù)使用，將原來(lái)的1 臺(tái)氧化槽和4 臺(tái)中浸槽作為新的中浸槽，5 臺(tái)串聯(lián)操作，將給原中浸第1 槽輸料的螺旋改造成為新的中浸第1 槽加料。

從焙砂倉(cāng)出來(lái)的礦料經(jīng)過(guò)皮帶秤和螺旋運(yùn)輸機(jī)送入中浸第1、2、3、4 槽，與此同時(shí)，廢電解液、混合液按酸鋅配比加入中浸第1 槽，并通過(guò)蒸汽加熱，使其保持在65～75℃，通過(guò)調(diào)節(jié)焙砂加入量，保持第5 槽出口pH=5.0～5.2。從中浸槽出來(lái)的礦漿自流入原有的2 臺(tái)Φ21 m 中浸濃密機(jī)進(jìn)行液固分離。濃密溢流流入中浸溢流槽，即為中上清液，經(jīng)泵送凈液車間，中浸底流經(jīng)泵打入酸浸第1 槽。

將原有的4 臺(tái)低酸浸出槽作為酸浸槽，串聯(lián)操作，中浸底流和廢電解液同時(shí)加入第1 槽，并通過(guò)蒸汽加熱，使其保持在65～85℃，控制第4 槽出口pH=2.5～3.5。從第4 槽出來(lái)的漿液經(jīng)溜槽自流入2臺(tái)Φ21 m 酸浸濃密機(jī)（原低酸浸出濃密機(jī)）。濃密溢流自流入酸浸溢流槽，經(jīng)泵送入混合液儲(chǔ)槽，濃密機(jī)底流送往渣過(guò)濾工段。

酸浸渣的過(guò)濾在5 臺(tái)壓濾機(jī)中進(jìn)行，利用原有的釩渣壓濾機(jī)中的2 臺(tái)及高浸渣洗滌廠房?jī)?nèi)的3 臺(tái)220 m2的壓濾機(jī)。壓濾產(chǎn)生的渣通過(guò)銀浮選車間返回的濾液在漿化槽中漿化，然后泵送銀浮選車間進(jìn)入浮選工序。

二期現(xiàn)有中浸出槽5 個(gè)，低酸浸出槽5 個(gè)，高酸浸出槽5 個(gè)，沉礬槽6 個(gè)，渣洗槽3 個(gè)，預(yù)中和槽3 個(gè)，二期改造可以相應(yīng)考慮浸出槽的使用。

3.3 銀浮選

來(lái)自浸出工段的浸渣經(jīng)調(diào)漿至30%濃度泵送至浮選礦漿攪拌槽，pH=5～6；同時(shí)在礦漿攪拌槽內(nèi)加入浮選藥劑，經(jīng)攪拌均勻后進(jìn)入浮選工藝，經(jīng)一粗三掃三精浮選作業(yè)后，得到精礦為銀精礦；銀精礦自流至精礦槽，由泵輸送至壓濾機(jī)壓濾得到濾餅，濾餅自卸至樓下精礦堆場(chǎng)；堆場(chǎng)設(shè)在銀精礦壓濾的一層，可堆存600 t 精礦，60 d 左右，銀精礦直接外售或用裝載機(jī)定期將銀精礦裝車運(yùn)至銀冶煉工段。浮選尾礦自流至尾礦槽，由泵輸送至原有Φ21 m 濃密機(jī)脫水，濃密機(jī)溢流返回回水池，濃密底流泵送至尾礦壓濾車間脫水。

浸渣處理量為543.6 t/d、179 391.28 t/a（330 d計(jì)），含銀品位為183.3 g/t。

3.4 浮選尾渣過(guò)濾

由銀浮選工段浮選濃密機(jī)底流泵送過(guò)來(lái)的底流礦漿，首先在進(jìn)入浮選車間浮選尾渣攪拌槽，再泵入尾渣壓濾機(jī)壓濾，濾液自流入壓濾液槽，含水22%左右的尾渣通過(guò)皮帶輸送機(jī)輸送進(jìn)入浸出渣倉(cāng)庫(kù)。部分尾渣采用干燥窯干燥后與含水尾渣一同送入回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)還原揮發(fā)。

3.5 回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)系統(tǒng)

浸出渣倉(cāng)中的浸出渣與煤或焦粉通過(guò)10 t 抓斗起起重機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至浸出渣料倉(cāng)及焦粉倉(cāng)，然后分別通過(guò)座式圓盤給料機(jī)配料進(jìn)行混合，用皮帶輸送到窯尾部料倉(cāng)，混合料從回轉(zhuǎn)窯的尾部用圓盤給料機(jī)連續(xù)加入，用煤或焦粉燃燒至高溫，將料熔化、鼓入富氧空氣，富氧濃度為24%～28%，鋅氧化成氧化鋅，回轉(zhuǎn)窯煙氣經(jīng)余熱鍋爐進(jìn)入表面冷卻器、低壓脈沖布袋收塵器、輸送至氧化鋅料倉(cāng)，煙氣由引風(fēng)機(jī)導(dǎo)入脫硫系統(tǒng)經(jīng)過(guò)兩級(jí)噴淋塔脫硫后，煙氣中SO2可達(dá)標(biāo)排放。

脫硫劑采用自產(chǎn)焙燒氧化鋅。經(jīng)過(guò)濕式球磨保證脫硫劑粒度較細(xì)，之后氧化鋅礦漿與脫硫渣壓濾濾液混合作為脫硫液。根據(jù)循環(huán)液的pH 值變化，控制加入脫硫塔的脫硫液量，實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硫液中脫硫劑濃度和pH 的相對(duì)穩(wěn)定控制。新鮮脫硫液先泵至二段脫硫塔脫除殘余SO2，之后抽送二段脫硫塔部分脫硫液至一段脫硫塔作為脫硫循環(huán)液使用。定期泵送部分一段脫硫液至浸出工序。

3.6 回轉(zhuǎn)窯渣的處理

熱回轉(zhuǎn)窯渣通過(guò)篦式冷卻器冷卻，篦式冷卻器分為四個(gè)冷卻室，相互隔離，冷卻機(jī)一二級(jí)熱風(fēng)送窯頭作為助然空氣，三四級(jí)風(fēng)送干燥窯干燥鋅浸出渣，實(shí)現(xiàn)窯渣的余熱利用。

從篦式冷卻器出來(lái)的80℃左右的物料，通過(guò)高溫埋刮板輸送機(jī)送入窯渣選礦車間的斗式提升機(jī)，然后送入料倉(cāng)，采用干式磁選皮帶將渣中大部分煤與鐵渣分離。得到的煤返回回轉(zhuǎn)窯配料系統(tǒng)，鐵渣用皮帶輸送到濕法選鐵工序料倉(cāng)，再用振動(dòng)給料機(jī)將鐵渣給入濕式球磨機(jī)，同時(shí)用水泵循環(huán)給水，無(wú)廢水排放。經(jīng)球磨后的鐵渣小于20 目，再流經(jīng)濕式雙筒兩級(jí)磁選機(jī)將鐵與含少量煤的渣泥分離，得到的鐵粉可作為鋼鐵企業(yè)的原料，含煤的泥可出售給制磚廠和水泥廠作為燃料和原料。

3.7 回轉(zhuǎn)窯脫氟、氯系統(tǒng)

回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)產(chǎn)出的氧化鋅，含F(xiàn) 0.15%，Cl 0.2%，通過(guò)制球后送入回轉(zhuǎn)窯脫除氟氯，回轉(zhuǎn)窯采用天然氣作為燃料，高溫區(qū)控制到700～800℃，將90%以上F 和85%以上Cl 脫除進(jìn)入煙氣中，脫氟氯后的氧化鋅焙砂運(yùn)到氧化鋅球磨浸出系統(tǒng)?；剞D(zhuǎn)窯的煙氣經(jīng)電收塵器收塵后，熱煙氣并入揮發(fā)回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)合并脫硫，收下來(lái)的含F(xiàn)、Cl 高的氧化鋅煙塵用于生產(chǎn)硫酸鋅或外售，或返回焙燒爐。

3.8 氧化鋅浸出

將原浸出車間原有的高酸浸出槽改作氧化鋅中性浸出槽，利用原高酸浸出槽的后3 槽。來(lái)自氧化鋅粉球磨車間的ZnO 漿液加入ZnO 中性浸出第1 槽（原高酸浸出槽第2 槽），同時(shí)加入廢電解液，保持第3槽出口pH=4.8～5.4。從ZnO 中浸第3 槽出來(lái)的礦漿自流入1 臺(tái)φ21 m ZnO 中浸濃密機(jī)，濃密溢流自流入ZnO 中浸溢流槽，經(jīng)泵送入混合液儲(chǔ)槽，濃密底流用泵送往ZnO 酸浸槽。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

在相同產(chǎn)能情況下，技改后噸鋅的加工成本有所增加，但全廠的綜合經(jīng)濟(jì)效益得到明顯提升，鋅收率可提高1.5 個(gè)百分點(diǎn)，而且無(wú)鐵礬渣產(chǎn)出，鉛在氧化鋅浸出時(shí)轉(zhuǎn)化成含鉛＞31%的鉛銀渣，可外售；銀被選成銀精礦后外售；窯渣選礦產(chǎn)出的鐵渣含鐵＞60%，可外售鋼鐵廠；選鐵，選煤后的窯渣可外售給水泥廠，相比目前系統(tǒng)，技改后每年可以減少危廢渣21 萬(wàn)t，減少了工廠對(duì)周邊環(huán)境的壓力和渣堆存費(fèi)用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

5 結(jié)論

改造后，工藝有價(jià)金屬回收率高、物料適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高，可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，達(dá)到了鋅冶煉工藝優(yōu)化及提高裝備水平的目的，提高了金屬回收率，降低了生產(chǎn)成本。項(xiàng)目的資源綜合利用和技術(shù)指標(biāo)達(dá)到行業(yè)一流水平，綜合競(jìng)爭(zhēng)能力達(dá)到國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先水平，具有一定的應(yīng)用前景和示范推廣作用，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)有色金屬產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。