張曉兵，房孟釗

（1.大冶有色金屬有限責(zé)任公司，湖北 黃石 435002；2.有色金屬冶金與循環(huán)利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 黃石 435002）

目前，大冶有色金屬有限責(zé)任公司處理銅陽(yáng)極泥的工藝為硫酸化焙燒＋濕法浸出＋精煉組合工藝［1，2］，該組合工藝屬于傳統(tǒng)銅陽(yáng)極泥冶煉工藝，銅陽(yáng)極泥處理系統(tǒng)中回收硒的主要設(shè)備為蒸硒回轉(zhuǎn)窯，是整個(gè)工藝流程的核心設(shè)備，也是銅陽(yáng)極泥預(yù)處理的核心工序［3，4］，通過(guò)銅陽(yáng)極泥在回轉(zhuǎn)窯中硫酸化焙燒得到蒸硒渣、粗硒、塔酸等物質(zhì)，蒸硒渣的品位直接影響后續(xù)銅、金、銀的分離與提取［5，6］，降低蒸硒渣含硒與回轉(zhuǎn)窯焙燒更是直接關(guān)系，因此，如何在保證回轉(zhuǎn)窯最大生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低蒸硒渣含硒，最終達(dá)到提高粗硒的直收率一直是稀貴車(chē)間長(zhǎng)期不斷探索與技術(shù)改造攻克的難點(diǎn)。

1 試 驗(yàn)

1.1 生產(chǎn)工藝

銅陽(yáng)極泥通過(guò)回轉(zhuǎn)窯硫酸化焙燒的詳細(xì)過(guò)程如圖1所示，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中分段對(duì)銅陽(yáng)極泥濃硫酸漿化焙燒及蒸硒，最后得到含硒較低的蒸硒渣及粗硒產(chǎn)品。因此，只有嚴(yán)格控制蒸硒渣含硒指標(biāo)，才能有效地提高粗硒直收率。

圖1 回轉(zhuǎn)窯焙燒工序流程圖

1.2 可行性分析

2019年粗硒生產(chǎn)情況見(jiàn)表1，通過(guò)對(duì)2019年粗硒直收率的統(tǒng)計(jì)分析，稀貴車(chē)間在全年的粗硒直收率波動(dòng)較大，最高月份7月份直收率為95.96%，最低月份5月份92.12%，全年均值約為93.55%。但是在2019年有5個(gè)月粗硒直收率≥94.4%，占比為41.67%；全年粗硒主品位都≥96%，粗硒品質(zhì)穩(wěn)定。因此，通過(guò)焙燒工序的過(guò)程控制，提高粗硒的直收率到94.4%是可行的，即按照2019年全年粗硒產(chǎn)量約為150 t，提高粗硒直收率意味著增加焙燒工序硒金屬量約：150×（94.4%～93.55%）＝1.27（t）。

表1 2019年粗硒生產(chǎn)情況

2019年蒸硒渣含硒指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表2，2019年各月蒸硒渣含硒最高值0.486%，最低值0.144%，平均值0.25%。2019年蒸硒渣含硒量波動(dòng)較大，含硒量大于0.2%（廠級(jí)要求≤0.2%）的頻次較高，且隨著粗硒價(jià)格回暖，因此，如何有效降低蒸硒渣含硒量是提高副產(chǎn)品粗硒直收率的重要保證。

表2 2019年蒸硒渣含硒指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

1.3 試驗(yàn)方法

針對(duì)銅陽(yáng)極泥在回轉(zhuǎn)窯焙燒工序的生產(chǎn)過(guò)程，得出提高粗硒直收率的關(guān)鍵是降低蒸硒渣含硒指標(biāo)，因此，在本次生產(chǎn)實(shí)踐試驗(yàn)中，重點(diǎn)分析回轉(zhuǎn)窯窯頭腐蝕、窯體內(nèi)螺旋腐蝕、銅陽(yáng)極泥品位、單臺(tái)回轉(zhuǎn)窯銅陽(yáng)極泥處理量對(duì)蒸硒渣含硒的影響。

1.4 試驗(yàn)原料

大冶有色金屬有限責(zé)任公司冶煉廠自產(chǎn)的銅陽(yáng)極泥主要成分見(jiàn)表3，銅陽(yáng)極泥中硒的品位較高，僅次于銅，粗硒是企業(yè)重要的副產(chǎn)品，每年為單位帶來(lái)非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益。

表3 銅陽(yáng)極泥主要成分含量

2 結(jié)果與討論

2.1 窯頭腐蝕對(duì)蒸硒渣含硒的影響

回轉(zhuǎn)窯窯頭修補(bǔ)前后對(duì)比見(jiàn)表4，回轉(zhuǎn)窯窯頭腐蝕修補(bǔ)前蒸硒渣含硒量明顯偏高，進(jìn)行修補(bǔ)后，蒸硒渣含硒量有下降趨勢(shì)。因此，窯頭腐蝕對(duì)蒸硒渣含硒指標(biāo)有影響。

表4 回轉(zhuǎn)窯窯頭修補(bǔ)前后蒸硒渣含硒量對(duì)比 %

為了降低回轉(zhuǎn)窯窯頭的腐蝕速度，在生產(chǎn)實(shí)踐中，進(jìn)行了如下改進(jìn)：（1）將窯頭檢修更換時(shí)間降低到1次／月；（2）嚴(yán)格控制出料時(shí)間，防止窯尾下料箱積料導(dǎo)致螺旋頂住窯頭摩擦；（3）對(duì)原有保溫進(jìn)行升級(jí)改造，采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)爐窯保溫方式（內(nèi)3層陶瓷纖維板，外30 mm厚稀土保溫泥）。加強(qiáng)回轉(zhuǎn)窯保溫后，其外壁溫度由以前的60～90℃降低至了30～40℃，使回轉(zhuǎn)窯的熱能得到了充分的利用，回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)物料得到了更好更快的焙燒，從而達(dá)到提高加料速度，同時(shí)，穩(wěn)定的焙燒溫度給蒸硒渣指標(biāo)的提高提供了保障，也降低了窯頭的腐蝕速度；（4）對(duì)回轉(zhuǎn)窯螺旋進(jìn)行了重新選型，將DN350碳鋼螺旋改為DN500螺旋（前段4 m為316L，增強(qiáng)使用壽命），改成大螺旋后，由于大螺旋自身重量的增加，大螺旋在回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)始終處于回轉(zhuǎn)窯窯筒的底部，并不會(huì)隨著回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)動(dòng)而上下轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使物料能更好地從窯頭轉(zhuǎn)到窯尾，可以更加徹底地刮料，給物料的充分焙燒提供了保障，減少了爐結(jié)的生產(chǎn)，提高了蒸硒渣指標(biāo)，加快了處理速度，并提高烘烤效率。

2.2 窯體內(nèi)螺旋腐蝕對(duì)蒸硒渣含硒的影響

2018年4月與5月蒸硒渣含硒情況如圖2所示，對(duì)比了2018年4月與5月螺旋修補(bǔ)前后蒸硒渣含硒量情況，修補(bǔ)前，4月份蒸硒渣含硒出現(xiàn)＞0.2%；修補(bǔ)后，5月份蒸硒渣含硒下降明顯，低于0.2%。說(shuō)明螺旋的腐蝕對(duì)蒸硒渣含硒影響較大。

圖2 2018年4月與5月蒸硒渣含硒情況

針對(duì)螺旋使用情況前期已對(duì)其進(jìn)行改造（將DN350碳鋼螺旋改為DN500螺旋），在不影響給料前提下縮短螺旋，效果比較明顯。經(jīng)過(guò)一年的使用，停產(chǎn)大修時(shí)窯內(nèi)螺旋未再出現(xiàn)腐蝕嚴(yán)重情況。

2.3 陽(yáng)極泥品位對(duì)蒸硒渣含硒的影響

統(tǒng)計(jì)了2017年、2018年及2019年一季度陽(yáng)極泥含銀、含銅、含硒、含碲品位情況，見(jiàn)表5，銅陽(yáng)極泥品位波動(dòng)較大，含銀、銅、硒和碲指標(biāo)均有大幅提升。因此，酸泥比的調(diào)整很關(guān)鍵，對(duì)硫酸化焙燒銅陽(yáng)極泥進(jìn)行蒸硒影響很大，直接決定蒸硒渣的含硒指標(biāo)。

表5 三年中銅陽(yáng)極泥主要成分品位變化情況

針對(duì)回轉(zhuǎn)窯各項(xiàng)工藝參數(shù)做了一系列生產(chǎn)試驗(yàn)，結(jié)果顯示陽(yáng)極泥漿化酸泥配比直接決定了回轉(zhuǎn)窯焙燒產(chǎn)出的蒸硒渣含硒量。酸泥配比過(guò)低則焙燒蒸硒效果差，造成生產(chǎn)出來(lái)的蒸硒渣含硒很高；酸泥配比過(guò)高，回轉(zhuǎn)窯中容易產(chǎn)出爐結(jié)，在一定程度上抑制住了焙燒反應(yīng)的發(fā)生，造成回轉(zhuǎn)窯處理銅陽(yáng)極泥的生產(chǎn)效率降低。因此，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐試驗(yàn)，得到了較佳的生產(chǎn)工藝參數(shù)：酸泥比酸泥比控制在（0.5～1）∶1；焙燒溫度≥600℃；焙燒烘焙時(shí)間≥4.5 h。

每批次銅陽(yáng)極泥進(jìn)入生產(chǎn)之前及時(shí)調(diào)整酸泥比，改進(jìn)后蒸硒渣的生產(chǎn)情況見(jiàn)表6，蒸硒渣含硒均值從原來(lái)的0.25%降低到0.096%。

表6 2020年2～7月蒸硒渣生產(chǎn)情況

2020年2～7月粗硒生產(chǎn)情況見(jiàn)表7，通過(guò)統(tǒng)計(jì)2020年2～7月份粗硒的生產(chǎn)情況，可以看出粗硒直收率最低為95.28%，最高為98.96%，平均值達(dá)到97.16%，遠(yuǎn)高于廠級(jí)粗硒直收率指標(biāo)要求（≥94.4%）。再次證明實(shí)時(shí)監(jiān)控銅陽(yáng)極泥的品位變化，及時(shí)調(diào)整酸泥比，可以有效降低蒸硒渣含硒，進(jìn)而對(duì)提高粗硒的直收率很關(guān)鍵。

表7 2020年2～7月粗硒生產(chǎn)情況

2.4 回轉(zhuǎn)窯處理量對(duì)蒸硒渣含硒的影響

如圖3所示，統(tǒng)計(jì)了2020年8月份共31 d的單臺(tái)回轉(zhuǎn)窯銅陽(yáng)極泥處理量的情況，可以看出單臺(tái)回轉(zhuǎn)窯銅陽(yáng)極泥處理量在3.05～3.55 t時(shí)，隨著銅陽(yáng)極泥處理量的逐漸增加，蒸硒渣含硒指標(biāo)一直穩(wěn)定在≤0.2%；當(dāng)單臺(tái)回轉(zhuǎn)窯銅陽(yáng)極泥處理量在3.55～3.6 t時(shí)，隨著銅陽(yáng)極泥處理量的逐漸增加，蒸硒渣含硒指標(biāo)出現(xiàn)波動(dòng)，出現(xiàn)蒸硒渣含硒指標(biāo)＞0.2%；當(dāng)單臺(tái)回轉(zhuǎn)窯銅陽(yáng)極泥處理量＞3.6 t，隨著銅陽(yáng)極泥處理量的逐漸增加，蒸硒渣含硒指標(biāo)均＞0.2%，且含硒越來(lái)越高。說(shuō)明單臺(tái)回轉(zhuǎn)窯處理量必須控制在合理的范圍內(nèi)，否則對(duì)蒸硒渣含硒影響較大，因此，為了降低蒸硒渣含硒指標(biāo)及回轉(zhuǎn)窯能耗，單臺(tái)回轉(zhuǎn)窯銅陽(yáng)極泥處理量控制在3.05～3.55 t最合適。

圖3 單臺(tái)回轉(zhuǎn)窯銅陽(yáng)極泥處理量與蒸硒渣含硒情況

2.5 改進(jìn)的效果

通過(guò)以上改進(jìn)，統(tǒng)計(jì)了2020年11月份期間蒸硒渣含硒指標(biāo)情況，如圖4所示，均能達(dá)到廠級(jí)指標(biāo)（≤0.2%）要求，但是按照車(chē)間目標(biāo)指標(biāo)（≤0.15%）的要求，蒸硒渣含硒共有27批次處于0.15%以下，只有3批次超過(guò)0.15%，11月份蒸硒渣含硒指標(biāo)均值為0.089%，說(shuō)明蒸硒渣含硒指標(biāo)得到了有效控制。按照2020年蒸硒渣生產(chǎn)情況計(jì)算，從蒸硒渣內(nèi)提高粗硒產(chǎn)量＝2.36 t，焙燒工序粗硒直收率將達(dá)到95.01%。

圖4 2020年11月份蒸硒渣含硒指標(biāo)情況

3 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)2017年～2020年生產(chǎn)的蒸硒渣產(chǎn)量計(jì)算，稀貴車(chē)間每年大約可以生產(chǎn)出蒸硒渣3 230.20 t，則按照粗硒產(chǎn)量增產(chǎn)按70%的轉(zhuǎn)換率，粗硒市場(chǎng)30萬(wàn)元／t的價(jià)格來(lái)計(jì)算，減去20%攻關(guān)改造費(fèi)，通過(guò)提高粗硒直收率，降低蒸硒渣含硒創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益應(yīng)為：3 230.20×（0.25%～0.089%）×70%×30×（1%～20%）≈87.37（萬(wàn)元）。

4 結(jié) 論

1.通過(guò)降低回轉(zhuǎn)窯窯頭的腐蝕速度及窯頭檢修時(shí)間，同時(shí)回轉(zhuǎn)窯螺旋重新選型，物料的焙燒更加充分，減少了爐結(jié)，有效降低了蒸硒渣含硒量。

2.通過(guò)縮短窯體內(nèi)的螺旋，不僅可以避免嚴(yán)重的腐蝕，而且蒸硒渣含硒下降明顯。

3.實(shí)時(shí)監(jiān)控銅陽(yáng)極泥的品位變化，及時(shí)調(diào)整酸泥比，不僅可以抑制回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)出爐結(jié)，而且蒸硒渣含硒指標(biāo)下降明顯。

4.單臺(tái)回轉(zhuǎn)窯銅陽(yáng)極泥處理量控制在3.05～3.55 t最合適。

5.通過(guò)回轉(zhuǎn)窯焙燒工序的優(yōu)化，蒸硒渣含硒指標(biāo)均值為0.089%，粗硒直收率達(dá)到95.01%，每年可以創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益約87.37萬(wàn)元。