徐 海， 劉慶杰， 周洪杰

(中冶葫蘆島有色金屬集團公司， 遼寧 葫蘆島 125003)

國內(nèi)處理銅陽極泥，一般都采用硫酸化焙燒脫硒，浸出脫銅和銅置換銀工藝。硫酸化焙燒工藝比其他工藝能更好地回收硒，并具有良好的環(huán)保條件。某廠建于1995年，年處理銅陽極泥1 000 t，同時處理鉛陽極泥，年產(chǎn)黃金1 t，白銀150 t。因建廠時間長，大部分技術(shù)設(shè)備落后，能耗高，環(huán)境污染嚴重，已經(jīng)不適合現(xiàn)代生產(chǎn)的要求。為了提高設(shè)備使用效率，提高產(chǎn)能，節(jié)能降耗及改善作業(yè)環(huán)境，并達到環(huán)保排放標準，該廠對硫酸化焙燒系統(tǒng)的工藝設(shè)備進行了一系列的改造。

1 工藝過程概述

銅陽極泥硫酸化焙燒系統(tǒng)由硫酸化焙燒和煙氣吸收、浸出脫銅、銅片置換銀和塔液置換工序組成。銅陽極泥化學(xué)成份見表1。

表1 銅陽極泥化學(xué)成分 %

1.1 硫酸化焙燒和煙氣吸收工序

1.1.1 工藝過程

硫酸化焙燒和煙氣吸收工序是將銅陽極泥與濃硫酸按規(guī)定料酸比配酸，充分攪拌2 h以上，使其混合均勻后，放入料槽內(nèi)。窯溫正常后，開動加料勺加料。在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，陽極泥與濃硫酸在一定的溫度條件下，使其中硒轉(zhuǎn)化為二氧化硒，硫酸分解成二氧化硫揮發(fā)進入煙氣中。含二氧化硒和二氧化硫的煙氣在吸收塔內(nèi)與水相互作用，生成單質(zhì)硒和硫酸。銅陽極泥中的銅和銀生成硫酸銅、硫酸銀。主要化學(xué)反應(yīng)見式(1)～(5)[1]。

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

1.1.2 技術(shù)操作條件

主要技術(shù)操作條件如下所述[2]。

1)窯處理量：500～600 kg/班(干)。

2)酸料比：0.8～1∶1(重量比)。

3)爐溫： 窯頭，250～350 ℃；窯中，450～550 ℃；窯尾，600～700 ℃。

4)窯內(nèi)負壓：100～200 Pa。

5)窯渣含硒：0.3%。

6)吸收塔裝水量：約占容積的45%～55%。

7)塔液酸度：吸收后400～450 g/L。

8)出塔時間：1#塔24 h出一次；2#塔一周出一次；3#、4#塔半月至1月出一次。

9)洗滌：80 ℃以上熱水洗至中性(PH=7)。

10)干燥溫度：120～140 ℃，干至無水。

1.2 浸出脫銅工序

1.2.1 工藝過程

在浸出槽中加入適量的水，啟動攪拌，通入蒸汽升溫，加入窯渣。經(jīng)過浸出，窯渣中可溶性的硫酸銅和部分硫酸銀進入浸出液，經(jīng)離心脫水，達到銅與浸出渣分離的目的。主要化學(xué)反應(yīng)見式(6)～(7)。

(6)

(7)

1.2.2 技術(shù)操作條件

1)浸出脫銅處理量：500～600 kg/槽。

2)固液比：1∶3。

3)浸出溫度：80～100 ℃。

4)浸出時間：4 h。

5)洗滌過濾：浸出渣含水≤35%，含銅≤2.5%。

1.3 銅片置換銀工序

1.3.1 工藝過程

將銅片放置在置換槽內(nèi)的不銹鋼框內(nèi)，然后將浸出液加入到置換槽中，攪拌、通入蒸汽升溫。在一定的溫度條件下浸出液中硫酸銀與銅片發(fā)生置換反應(yīng)，生成粗銀粉。當用食鹽檢驗置換液無白色沉淀，表明溶液中的銀已經(jīng)置換完全，壓濾。

主要化學(xué)反應(yīng)見式(8)。

(8)

1.3.2 技術(shù)操作條件

1)置換脫銀處理量：<2.5 m3/槽。

2)銅片：≤20 kg/槽。

3)溫度：80～100 ℃。

4)置換終點：用食鹽檢驗無白色沉淀。

5)置換后液含銅：40～50 g/L。

1.4 塔液置換

1.4.1 工藝過程

將銅片放置在置換槽內(nèi)的不銹鋼框內(nèi)，然后將塔液加入到置換槽中，攪拌、通入蒸汽升溫。在一定的溫度條件下，塔液中亞硒酸與銅片發(fā)生置換反應(yīng)，生成粗硒。當用硫脲檢驗沒有紅色沉淀，表明溶液中的硒已經(jīng)置換完全，自然過濾。主要化學(xué)反應(yīng)見式(9)。

(9)

1.4.2 技術(shù)操作條件

1)塔液處理量：<2.5 m3/槽。

2)銅片：≤20 kg/槽。

3)溫度：80～100 ℃。

4)置換終點：用硫脲檢驗沒有紅色沉淀。

銅陽極泥硫酸化焙燒生產(chǎn)工藝流程見圖1[3]。

圖1 銅陽極泥硫酸化焙燒生產(chǎn)工藝流程

2 存在的問題

1)回轉(zhuǎn)窯的窯頭和窯尾密封系統(tǒng)存在外溢。回轉(zhuǎn)窯窯頭和窯尾密封原采用油浸盤根內(nèi)部填料密封方式，由于磨損嚴重，經(jīng)常造成損壞，導(dǎo)致頻繁更換，造成檢修勞動強度加大。由于密封不好，窯內(nèi)壓力波動大，造成煙氣外溢，影響操作環(huán)境。

2)回轉(zhuǎn)窯放料量不容易控制?；剞D(zhuǎn)窯放料原采用正下方放料，放料量不易控制，造成料倉存料過少，料封密閉不嚴，窯尾漏氣嚴重，影響窯內(nèi)負壓。

3)真空系統(tǒng)耗能大。原真空系統(tǒng)采用水環(huán)式耐酸陶瓷真空泵，型號HTB- SZ- 150，功率45 kW，功率大，消耗的電能比較大。

4)浸出置換攪拌裝置攪拌強度不足。浸出槽、置換槽共4個(2個浸出槽和2個置換槽)。攪拌裝置原采用三角皮帶傳動，在生產(chǎn)過程中，三角帶磨損、變形的現(xiàn)象比較嚴重，導(dǎo)致三角帶消耗高，攪拌強度不足。

5)真空泵用水系統(tǒng)浪費嚴重。原水環(huán)式陶瓷真空泵密封水耗水量5 t/h,沒有采用循環(huán)利用，直接進行排放，每天外排水量達120 t左右，水浪費非常大。

6)液固分離操作復(fù)雜，浸出渣水分高。原窯渣浸出液液固分離系統(tǒng)采用3臺SS- 1000三足式離心機進行，無論是加料還是出料，操作人員多，操作復(fù)雜。由于浸出液溫度高，離心機轉(zhuǎn)速快，存在極大的安全隱患。浸出液經(jīng)離心機脫水后，水分高達30%以上，增加了熔煉的能源消耗。

7)浸出槽底部經(jīng)常發(fā)生堵塞。原浸出槽底僅安裝一個管夾閥，浸出作業(yè)結(jié)束后，浸出槽底部放料閥門處常常積存很多物料，這些物料結(jié)合比較牢固，給放料作業(yè)造成了一定的困難。

8)吸收塔液處理方式不合理。塔液經(jīng)自然過濾后，濾液沒有經(jīng)過回收處理，造成硒的損失和環(huán)境的污染。吸收塔液成份見表1。

表1 吸收塔液成份 g/L

3 采取的措施

3.1 回轉(zhuǎn)窯窯頭和窯尾采用復(fù)合柔性密封材料密封

為達到密封的最佳效果，減輕維修頻繁、環(huán)境的污染及物料損失。由原先用油浸盤根內(nèi)部填料密封方式，改為復(fù)合柔性密封材質(zhì)。該密封方式如圖2所示[4]。

圖2 雙柔性密封示意圖

雙性柔性密封裝置采用一種特殊的新型耐高溫、耐磨損的半柔性材料，做成密閉的整體形錐體，能很好的適應(yīng)回轉(zhuǎn)窯的端部復(fù)雜運動，使用時其一端密閉固定在窯頭或窯尾罩上，另一端用張緊裝置柔性張緊在回轉(zhuǎn)窯的筒體上，有效地消除了回轉(zhuǎn)窯軸向、徑向和環(huán)向間隙，實現(xiàn)了無間隙密封。

3.2 回轉(zhuǎn)窯放料采用側(cè)放料方式

回轉(zhuǎn)窯窯尾采用側(cè)放料方式，一方面操作簡單，另一方面由于放料速度變慢，窯尾料倉存料量容易控制，有利于減少窯尾的漏氣率。

3.3 更換真空泵

選用新型號HTB- SK- 150- M 30KW、排氣15 m3/min的水環(huán)式陶瓷真空泵，功率降低了15 kW，減少了電能消耗，每年節(jié)電108 000 kW·h。

3.4 用減速機傳動代替皮帶傳動攪拌浸出槽和置換槽

更換浸出槽和置換槽的攪拌裝置，采用規(guī)格功率7.5 kW的減速機傳動代替三角帶傳動。

3.5 循環(huán)使用真空泵密封水

采用水環(huán)式真空泵密封水流程：通過液下泵抽至冷卻塔變?yōu)槔鋮s水，冷卻水排入高位水槽，高位槽的水通過進水管進入真空泵，從汽水分離器排出的水，通過回水管排入回水池。水循環(huán)使用流程見圖3。

圖3 水循環(huán)示意圖

3.6 用壓濾機代替離心機進行浸出渣脫水

浸出渣脫水工序，采用一臺40 m2箱式壓濾機取代三臺離心機，整個壓濾過程僅需20 min。改造前后浸出渣含水對比情況見表2[5]。

表2 改造前后浸出渣含水對比 %

3.7 浸出槽底部加風(fēng)管連續(xù)通風(fēng)

在反應(yīng)槽底閥上方加一個風(fēng)管，在整個作業(yè)過程中，連續(xù)通風(fēng)。同時，在加料前，先把浸出液溫度加熱到70～80 ℃。加料時，控制物料的加入速度，加料不宜過快，防止物料沉到槽底結(jié)塊，堵塞下料口。通過采取這些措施后，放料的狀況明顯好轉(zhuǎn)。

3.8 經(jīng)過置換后塔液返到浸出工序

在機械攪拌槽中，將塔液加熱到70～80 ℃，用銅片置換，當硒降至0.01 g/L時，過濾，濾液作為窯渣浸出液使用。

4 實施效果

1)通過采用復(fù)合柔性密封材料，窯頭和窯尾密封緊密，無煙氣外逸和冷風(fēng)入窯，穩(wěn)定了窯內(nèi)負壓。

2)采用窯尾側(cè)放料有效地減少了窯尾的漏氣情況。

3)通過降低水環(huán)式真空泵的使用功率，減少了電能的消耗。

4)用減速機傳動代替皮帶傳動攪拌浸出槽、置換槽，增加了攪拌強度，強化了浸出效率。

5)循環(huán)使用真空泵密封水，降低了水耗。

6)用壓濾機代替離心機，浸出渣含水降低了10%左右，減少了熔煉的能耗。

7)對浸出槽底部進行連續(xù)通風(fēng)，使放料操作變得通暢。

8)塔液經(jīng)銅片置換后返到浸出工序，使硒的回收率提高了5%。

5 結(jié)語

通過對硫酸化焙燒系統(tǒng)進行技術(shù)改造，降低了水耗和電耗，減少了煙氣的外溢，降低了環(huán)境污染，消除了安全隱患，提高了硒的回收率，達到了預(yù)期的目的。