黃海飛，張圣南，崔 勝，羅正波，韓雯翰，楊躍新

（郴州市金貴銀業(yè)股份有限公司，湖南 郴州 423038）

鉛陽極泥是鉛冶煉電解精煉過程中產(chǎn)生的一種高附加值產(chǎn)出物，其產(chǎn)率一般是投入陽極質(zhì)量的的1.2%～1.8%，是鉛冶煉企業(yè)綜合回收金、銀、鈀、鉍、銅、銻、碲等的最主要原料。新產(chǎn)出鉛陽極泥中的有價(jià)金屬存合金或單質(zhì)相，暴露在空氣中會(huì)緩慢氧化，并伴隨著放熱甚至燃燒，最終大部分賤金屬形成復(fù)雜氧化態(tài)，大部分貴金屬及難氧化金屬繼續(xù)為合金或單質(zhì)態(tài)。

某廠建成有20萬t的鉛系統(tǒng)，年產(chǎn)出濕重鉛陽極泥12 000～15 000 t，其主要成分為：H2O 20%～30%、

Pb 8%～15%、Bi 10%～45%、Ag 50 000～150 000 g／t、Au 50～200 g／t、Sb 15%～45%、Cu 2%～12%、Te 0.5%～1.5%。原有工藝中鉛陽極泥主要用轉(zhuǎn)爐熔煉，產(chǎn)出貴鉛及堿渣，貴鉛鑄模后轉(zhuǎn)至分銀爐內(nèi)吹煉產(chǎn)粗銀。貴鉛精煉產(chǎn)鉍渣經(jīng)濕法分離產(chǎn)鉛銀渣、氧化鉍、氯氧銅，鉛銀渣和陽極泥搭配處理，氧化鉍經(jīng)轉(zhuǎn)爐熔煉后再鉍精煉產(chǎn)精鉍，氯氧銅直接外賣。堿渣及精煉產(chǎn)銻渣返鉛系統(tǒng)后產(chǎn)銻鉛外賣。原有工藝受限冶煉設(shè)備轉(zhuǎn)爐能源利用率低、床能力小、自動(dòng)化程度低等缺點(diǎn)，鉛陽極泥綜合回收能力較弱，工藝流程長，大部分中間物料折價(jià)外賣，效益未最大化，已無法適應(yīng)現(xiàn)有充分競爭的冶煉行業(yè)，亟需進(jìn)行工藝變革。

1 富氧側(cè)吹熔煉技術(shù)

富氧側(cè)吹熔煉技術(shù)［1］是從設(shè)于熔煉爐側(cè)墻浸沒熔池的噴槍直接將富氧空氣或燃料鼓入金屬熔體中，加入熔池的物料由于受到鼓入空氣的強(qiáng)烈攪動(dòng)作用，快速完成物理化學(xué)反應(yīng)的一種強(qiáng)化熔池熔煉技術(shù)。

富氧側(cè)吹熔煉技術(shù)的核心特點(diǎn)是：能處理不發(fā)熱物料，側(cè)吹噴槍直接向熔池內(nèi)部補(bǔ)熱。側(cè)吹熔煉法是以多通道噴槍以亞聲速向熔池噴入富氧空氣或燃料以劇烈攪動(dòng)熔體和直接燃燒向熔體補(bǔ)熱為主要特征。

富氧側(cè)吹熔煉技術(shù)的工藝操作特點(diǎn)如下：

1.通過側(cè)吹噴槍直接向熔體內(nèi)部補(bǔ)熱。燃料直接在熔體內(nèi)燃燒，放出熱量全部被熔體吸收，加熱速度快，熱利用率高，可快速有效調(diào)節(jié)熔池溫度。

2.能通過燃料和氧氣的相對量的調(diào)節(jié)，有效控制參與冶煉反應(yīng)的氧氣的氧勢，熔池內(nèi)部氧化和還原氣氛可控，嚴(yán)格控制四氧化三鐵的生成，防止泡沫渣、噴爐等不利爐況的發(fā)生。

3.噴槍定期維護(hù)，配套DCS系統(tǒng)，自動(dòng)化程度，操作穩(wěn)定而簡單。

4.適于處理不發(fā)熱物體以及熱渣的還原。

5.噴槍可采用多種不同燃料，還原劑采用粒煤，總能耗低。

富氧側(cè)吹爐熔煉爐，是從爐子側(cè)面吹入富氧空氣或燃料進(jìn)行熔池冶煉的一類冶金爐的簡稱，具有熱效率高、床能力大、金屬回收率較高、成本低、占地面積小等特點(diǎn)。

富氧側(cè)吹熔煉爐采用橢圓形或長方形爐型結(jié)構(gòu)，放置在混凝土或鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，由爐缸、爐身、爐頂構(gòu)成；爐缸外圍不銹鋼板，內(nèi)襯耐火材料，在爐缸最底部底排鉛口；爐身側(cè)墻由不銹鋼或銅水套襯耐火磚構(gòu)成，水套采用循環(huán)水水冷保護(hù)，在爐身的一側(cè)有上、下渣口。爐體兩側(cè)熔池區(qū)設(shè)置有多通道富氧空氣或燃料側(cè)吹噴槍，爐頂出煙口直接與鍋爐膜式壁連接，鍋爐上升煙道開設(shè)有三次風(fēng)口，用于將后燃燒鼓入并燒掉煙氣中的一氧化碳；爐頂設(shè)有若干加料口，在爐身另一側(cè)設(shè)有虹吸口。氣體從爐體側(cè)部送入熔池，采用側(cè)吹模式。在送風(fēng)口的下部，熔體相對靜止，有利于金屬相的匯集和沉降；在送風(fēng)口的上部，熔體攪拌劇烈，強(qiáng)化了各種介質(zhì)之間的傳熱和傳質(zhì)，加快了物料的加熱、熔化和反應(yīng)，處理能力較大。

2 工藝選擇及流程

該廠技術(shù)人員進(jìn)行充分調(diào)研，廣泛參與討論，形成了以富氧側(cè)吹熔煉技術(shù)為核心的鉛陽極泥綜合回收工藝，其工藝選擇是：

1.鉛陽極泥經(jīng)過配料后進(jìn)富氧側(cè)吹爐處理，所產(chǎn)貴鉛通過榴槽進(jìn)銻轉(zhuǎn)爐進(jìn)行低溫跑銻，所產(chǎn)低銻貴鉛通過熱轉(zhuǎn)移至分銀爐粗煉，所產(chǎn)還原渣通過榴槽進(jìn)渣轉(zhuǎn)爐二次高溫沉淀后放出貴鉛和還原渣。

2.低銻貴鉛在分銀爐內(nèi)進(jìn)行氧化精煉分別產(chǎn)出銻渣、鉍渣、碲渣、粗銀。

3.銻渣、還原渣等含銻物料通過配料后進(jìn)富氧側(cè)吹爐處理，所產(chǎn)銻鉛通過熱轉(zhuǎn)爐進(jìn)精煉鍋除砷后在氧化鍋鼓風(fēng)氧化產(chǎn)銻白和粗鉛。

4.鉍渣等含鉍物料通過配料后進(jìn)富氧側(cè)吹爐處理，所產(chǎn)鉍鉛通過榴槽進(jìn)除銅鍋除銅后進(jìn)真空真餾爐降銀產(chǎn)高純鉍。

5.系統(tǒng)所產(chǎn)高銀煙灰、高鉍煙灰通過配料返富氧側(cè)吹爐處理，所產(chǎn)碲渣進(jìn)碲系統(tǒng)，所產(chǎn)除銅渣進(jìn)銅系統(tǒng)。

其主要化學(xué)方程式如下：

其工藝流程圖如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

3 富氧側(cè)吹熔煉技術(shù)在熔煉陽極泥中的應(yīng)用

大多數(shù)冶煉廠仍采用傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐、反射爐處理鉛陽極泥，其主要原因是原料規(guī)模較小，而較大冶煉廠現(xiàn)基本采用比較先進(jìn)的富氧熔煉工藝，國內(nèi)主要應(yīng)用于富氧側(cè)吹和富氧底吹兩種熔煉技術(shù)，其在處理陽極泥產(chǎn)量較大時(shí)有較明顯的工藝優(yōu)勢。

富氧側(cè)吹爐熔煉技術(shù)處理陽極泥時(shí)能夠調(diào)節(jié)爐內(nèi)微還原氣氛［2-3］，“還原-氧化”同時(shí)進(jìn)行，大部分砷、銻和少部分鉛、鉍在爐內(nèi)與氧氣接觸被氧化產(chǎn)生煙灰或渣，大部分鉛、鉍、銅、碲、貴金屬和少部分砷、銻與碳質(zhì)還原劑接觸被還原形成貴鉛。相對與傳統(tǒng)方法，能較大程度減輕后端工序氧化精煉壓力，降低分銀爐跑煙、造前期渣的周期。以鉛陽極泥中銻元素走向?yàn)槔瑐鹘y(tǒng)方法中銻25%左右進(jìn)入銻煙灰，20%左右進(jìn)入堿渣，55%左右進(jìn)入貴鉛后，而富氧側(cè)吹爐熔煉技術(shù)中銻70%左右直接產(chǎn)出銻煙灰，10%左右進(jìn)入還原渣，20%左右進(jìn)入貴鉛，產(chǎn)出的貴鉛品位更高，銀冶煉周期更短，能較大程度節(jié)約生產(chǎn)成本。

因陽極泥氧化過程中自身存在放熱特性，富氧側(cè)吹爐處理鉛陽極泥時(shí)可停止鼓入天然氣（煤氣），通過物料自身放熱及煤粒燃燒放熱供熱，保證爐內(nèi)的反應(yīng)溫度，節(jié)約能源消耗，較傳統(tǒng)靜態(tài)熔煉處理陽極泥優(yōu)勢更為明顯。

4 富氧側(cè)吹熔煉技術(shù)在銻回收中的應(yīng)用

鉛陽極泥熔煉所產(chǎn)還原渣、分銀爐所產(chǎn)前期渣以及陽極泥熔煉過程中所產(chǎn)銻煙灰為銻回收的原料，與鐵礦石、石灰石、還原煤按一定比例配料控制鐵硅鈣渣型中鐵硅比、鐵鈣比在一定范圍，連續(xù)進(jìn)料投入富氧側(cè)吹爐內(nèi)進(jìn)行還原熔煉。在生產(chǎn)實(shí)踐中，煙塵率在10%左右，渣率在30%～40%，絕大部分有價(jià)金屬能形成鉛銻合金通過虹吸口放出。在富氧側(cè)吹爐內(nèi)處理含銻物料的主要控制技術(shù)指標(biāo)是火渣的成分，其中的有價(jià)元素因含量較低難以回收，所以控制好渣型是生產(chǎn)操作的重點(diǎn)，使有價(jià)金屬液滴在爐渣中更好的沉降，降低主金屬在渣中的損失，要求爐渣有較好的流動(dòng)性，較低的黏度、密度和合適的渣-硫界面張力。

富氧側(cè)吹爐熔煉技術(shù)在熔煉含銻物料時(shí)因爐內(nèi)劇烈攪動(dòng)使?fàn)t渣成分存在一定的波動(dòng)［4］，因?qū)t渣成分要求更高，通過生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)可通過改變爐型參數(shù)加強(qiáng)控制，通過與熔煉鉛陽極泥的爐型比較，控制更淺的爐缸以便合金的順利放出的同時(shí)加快有價(jià)金屬液滴的沉降速度，減少爐渣內(nèi)有價(jià)金屬的夾帶?？刂聘叩臓t渣排放口以便讓排出的爐渣受爐內(nèi)攪動(dòng)影響最小，減少不必要的損失。

5 富氧側(cè)吹熔煉技術(shù)在鉍回收中的應(yīng)用

充分利用富氧側(cè)吹熔煉技術(shù)的工藝優(yōu)勢及富氧側(cè)吹爐處理能力大、原料適應(yīng)性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行氧化鉍渣富氧側(cè)吹爐熔煉。在強(qiáng)還原氣氛下將氧化鉍渣還原成鉛鉍合金，同時(shí)補(bǔ)集金、銀等貴金屬，部分鉛、銻、鉍、砷等在氧氣的作用下形成氧化物，以煙塵或爐渣的形式產(chǎn)出，其中鉍在爐渣中含量較低，能控制在5%以內(nèi)，作為富氧側(cè)吹爐熔煉處理含銻物料的原料，鉍在煙塵中的含量受爐入通入氧氣的影響在15%～30%，可作返爐處理。

富氧側(cè)吹爐熔煉技術(shù)在氧化鉍渣熔煉中的成功應(yīng)用［5-6］，改變了轉(zhuǎn)爐、反射爐等傳統(tǒng)工藝靜態(tài)熔煉氧化鉍渣的低床能力、高能耗、高成本的缺點(diǎn)，已成為鉍冶煉中氧化鉍渣處理的的一種新風(fēng)向。但由于氧化鉍渣中銅的存在，對富氧側(cè)吹爐的耐火材料要求更高，防沖刷標(biāo)準(zhǔn)更高，同時(shí)由于爐內(nèi)未進(jìn)行造硫熔煉，富氧側(cè)吹爐處理氧化鉍渣需配套除銅工藝，可在虹吸口新建連續(xù)脫銅設(shè)施，滿足后段工藝對合金含銅的要求。

6 結(jié) 語

富氧側(cè)吹熔煉技術(shù)已在該廠的成功應(yīng)用，通過該技術(shù)，每年能綜合回收電解銀1 200 t、黃金2.5 t、高純鉍3 000 t、精銻白3 600 t、陰極銅500 t、高純碲40 t。富氧側(cè)吹熔煉技術(shù)作為冶金工業(yè)中應(yīng)用較廣、較成熟的工藝技術(shù)，其先進(jìn)性比較適應(yīng)于有一定規(guī)模的鉛冶煉廠中鉛陽極泥的綜合回收，可充分發(fā)揮高床能力、原料適應(yīng)性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。通過生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)，在安全環(huán)保、生產(chǎn)成本、技術(shù)指標(biāo)等方面較傳統(tǒng)工藝有較大程度的提升，且投資較少，可作為鉛冶煉企業(yè)鉛陽極泥綜合回收項(xiàng)目新建、技改的優(yōu)質(zhì)選擇。