鉛陽極泥氧化渣酸浸-熔煉工藝優(yōu)化研究

劉 超， 彭 濤， 張新生， 陳海軍

(河南豫光金鉛集團(tuán), 河南 濟(jì)源 454650)

綜合利用與環(huán)保

鉛陽極泥氧化渣酸浸-熔煉工藝優(yōu)化研究

劉 超， 彭 濤， 張新生， 陳海軍

(河南豫光金鉛集團(tuán), 河南 濟(jì)源 454650)

針對鉛陽極泥氧化渣酸浸- 熔煉處理過程存在的酸浸渣率過大、還原熔煉爐料難熔化的問題，進(jìn)行了工藝優(yōu)化研究，降低了酸浸渣率，提高了還原爐壽命，同時(shí)大大降低了生產(chǎn)成本。

鉛陽極泥； 氧化渣； 酸浸； 熔煉； 工藝優(yōu)化

0 前言

鉛陽極泥氧化精煉階段會(huì)產(chǎn)出氧化渣(也常叫二次渣)，其主要含銻、鉍、銅等賤金屬和2%～3%的金、銀貴金屬。為了回收其中的金、銀，河南某金

銀冶煉廠采用鹽酸- 食鹽- 氯酸鈉體系對氧化渣進(jìn)行氯化浸出，其中金、銀以沉淀的形式富集于渣中，渣返回還原熔煉回收金、銀。氧化渣的成分見表1，氧化渣處理工藝流程圖見圖1。

表1 氧化渣成分

圖1 鉛陽極泥氧化渣酸浸—熔煉工藝流程圖

生產(chǎn)實(shí)踐中，該工藝存在以下不足：①浸出渣渣率過大，生產(chǎn)處理成本高；②還原熔煉時(shí)，浸出渣配比越大爐料越難熔化，渣含金、銀偏高；③浸出渣配比越大，爐磚腐蝕越快，爐窯壽命越短。為此，企業(yè)對酸浸- 熔煉工藝進(jìn)行了優(yōu)化研究，并在后續(xù)的生產(chǎn)實(shí)踐中取得了較好的效果。

1 問題分析

1.1 浸出原理

銻、鉍、銅等在鹽酸- 食鹽- 氯酸鈉體系中,反應(yīng)生成金屬氯化物進(jìn)入溶液，而金、銀貴金屬不發(fā)生反應(yīng)留在渣中，從而達(dá)到金、銀與銻、鉍、銅等分離的目的，其主要化學(xué)方程式如下[1]：

(1)

1.2 熔煉原理

在熔融狀態(tài)下，金、銀貴金屬易被鉍、銅、鉛等元素捕集進(jìn)入貴鉛中，而銻、砷元素與氧反應(yīng)生成氧化物形成煙灰和渣被分離出去[2]，其主要化學(xué)方程式如下：

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

1.3 爐磚侵蝕機(jī)理

處理浸出渣使用的還原熔煉爐爐磚材質(zhì)是鎂鉻磚[3]，其耐火度高，高溫強(qiáng)度大，抗堿性渣侵蝕性強(qiáng)，熱穩(wěn)定性優(yōu)良，對酸性渣也有一定的適應(yīng)性。然而鎂鉻磚與CaO、SiO2等會(huì)發(fā)生反應(yīng)造成爐磚侵蝕[4]。

1.4 研究方案

通過分析，分兩個(gè)步驟進(jìn)行技術(shù)研究：

第一階段：降低浸出渣渣率，減少還原熔煉時(shí)返料的配入比例。通過酸浸試驗(yàn)，考察不同條件下各物料添加量對浸出率的影響，初步確定適宜工藝參數(shù)。

第二階段：進(jìn)行熔煉試驗(yàn)，選擇最佳的熔煉技術(shù)參數(shù)?？疾觳煌瑮l件下，物料熔化和爐磚的腐蝕情況，最終確定氯化酸浸和還原熔煉的最佳技術(shù)參數(shù)。

2 試驗(yàn)

2.1 降低浸出渣渣率試驗(yàn)

2.1.1 試驗(yàn)方法

原料：氧化渣粉，含Au6.00g/t，含Ag33.35kg/t，粒度小于100目。

輔料：分析純鹽酸，工業(yè)用氯酸鈉，普通自來水。

按照試驗(yàn)條件配制浸出液，在電爐上加熱，開啟攪拌；溫度超過55 ℃后，緩慢加入氧化渣粉和少量氯酸鈉；氧化渣粉完全加入后，繼續(xù)加入氯酸鈉至溶液變綠、有少量氯氣逸出時(shí)停止[5]；保持溫度80～95 ℃，反應(yīng)2h(在做堿轉(zhuǎn)化試驗(yàn)時(shí)，待反應(yīng)結(jié)束后加入碳酸鈉進(jìn)行余酸中和)；趁熱用真空泵過濾，過濾結(jié)束后，用80 ℃以上熱水洗滌，將濾渣稱量記重，然后分析研究。

2.1.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

為了縮短試驗(yàn)進(jìn)程，結(jié)合以前的試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行了酸度、氯離子濃度、液固比條件試驗(yàn)。

2.1.2.1 酸度和氯離子濃度對浸出渣渣率的影響

試驗(yàn)過程中，溫度升至70 ℃后停止加熱，加入氯酸鈉溫度即可升至85 ℃以上，繼續(xù)加熱會(huì)導(dǎo)致冒槽。氯酸鈉應(yīng)欠量加入，否則會(huì)有大量氯氣產(chǎn)生，浪費(fèi)氯酸鈉并導(dǎo)致加料過程中冒槽。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 酸度和氯離子條件試驗(yàn)結(jié)果

注：(1)渣過濾后用80 ℃熱水洗滌;(2)氯酸鈉單耗指氯酸鈉消耗量/氧化渣粉消耗量，下同。

由1#、3#試驗(yàn)可以看出，在其他條件相同的情況下，Cl-從3.5mol/L升高至5mol/L時(shí)，浸出渣產(chǎn)率下降3.51%；2#試驗(yàn)H+達(dá)到5mol/L時(shí)，浸出渣產(chǎn)率明顯降低，但在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)該酸度下過濾困難，真空泵抽濾時(shí)間為3h。因此，提高氯離子濃度不能大幅度降低浸出渣產(chǎn)率；而增大酸度則可以有效降低浸出渣產(chǎn)率，但會(huì)造成過濾困難，不適合實(shí)際生產(chǎn)。酸度為H+3.5mol/L適合于工業(yè)生產(chǎn)。

繼續(xù)進(jìn)行兩組熱水洗滌試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 熱水洗滌試驗(yàn)結(jié)果

注：H+3.5mol/L，液固比=3∶1，洗滌水量300mL,水溫80 ℃。

可以看出，不經(jīng)熱水洗滌，渣率平均值高出6.42%。因此熱水洗滌可有效降低浸出渣產(chǎn)率，原因是渣中可溶性鹽，如NaCl等被洗去。

2.1.2.2 液固比對浸出渣渣率的影響

試驗(yàn)條件：H+3.5mol/L、Cl-3.5mol/L，液固比分別增加到4∶1、5∶1，試驗(yàn)結(jié)果如表4。

表4 液固比試驗(yàn)結(jié)果

注：洗滌水量300mL，水溫80 ℃。

從表4中可以看出，液固為4∶1時(shí)，浸出渣產(chǎn)率平均為33.90%；液固比為5∶1時(shí)，浸出渣產(chǎn)率平均為31.39%。從設(shè)備能力和生產(chǎn)要求兩方面綜合考慮，浸出液固比選擇5∶1。

2.2 浸出渣堿轉(zhuǎn)化試驗(yàn)

將浸出渣用水漿化后，加入碳酸鈉中和H+。浸出渣漿化過程中，部分可溶性氯化物進(jìn)入溶液，壓濾后可除去，從而降低了浸出渣中的氯離子?？刂埔汗瘫葹?∶1、常溫、pH>14，攪拌2h后用真空泵過濾。用水洗滌后，計(jì)量轉(zhuǎn)化渣量。試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 堿轉(zhuǎn)化試驗(yàn)結(jié)果

注：渣率是對浸出渣產(chǎn)率。

從表5可以看出，浸出渣經(jīng)過純堿轉(zhuǎn)化后，渣率略有上升。

2.3 浸出渣熔煉試驗(yàn)

原料：浸出渣，陽極泥。

輔料：工業(yè)用純堿，工業(yè)用螢石，焦丁。

試驗(yàn)器材：電爐，坩堝。

將分別將濕浸出渣、烘干浸出渣和堿轉(zhuǎn)化渣配料后放入馬弗爐中，升溫至1 050 ℃，熔煉6h后，關(guān)閉馬弗爐電源，保溫沉淀。試驗(yàn)結(jié)果如表6。

表6 熔煉試驗(yàn)結(jié)果

由表6可知：烘干處理后的浸出渣進(jìn)行配料，熔煉綜合指標(biāo)較好。

2.4 工藝優(yōu)化

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，確定浸出工序的工藝參數(shù)為：液固比5∶1，H+3.5mol/L，Cl-3.5mol/L，溫度80～95 ℃，反應(yīng)時(shí)間2h，洗水溫度≥80 ℃，洗水用量0.75～1.00m2/t-二次渣。

3 效益分析

氯化- 酸浸工藝優(yōu)化前后的材料成本對比見表7。

工藝優(yōu)化后，氯化- 酸浸工藝成本增加211.72元/t，按照每月處理150t氧化渣計(jì)算，每月增加成本3.18萬元。

工藝優(yōu)化后，浸出渣產(chǎn)率由50%降至32%，降低了約18%。按照每月處理150t氧化渣計(jì)算，可減少浸出渣27t。熔煉段浸出渣處理成本為

表7 氯化- 酸浸工藝優(yōu)化前后成本對比

4 417.76元/t，則熔煉段因浸出渣量減少每月可節(jié)約11.93萬元。

因此，工藝優(yōu)化后每月可節(jié)約成本11.93-3.18=8.75萬元。

4 結(jié)論及建議

(1) 通過提高浸出時(shí)的酸度以及采取熱水洗滌，可有效降低浸出渣渣率，降低綜合生產(chǎn)成本。

(2) 浸出渣經(jīng)純堿轉(zhuǎn)化或烘干處理后，不能明顯降低其熔點(diǎn)，但可減輕對爐磚的腐蝕。

(3) 降低還原熔煉時(shí)物料的酸度，降低物料中CaO、SiO2的量，可減輕爐磚的腐蝕。

(4) 熔煉時(shí)不斷向熔池內(nèi)吹氧，可大大提高熔煉速率，并有效地改善渣指標(biāo)。

[1] 翟居付，李利麗.從鉛陽極泥處理后的渣料中綜合回收有價(jià)金屬的生產(chǎn)實(shí)踐[J]，中國有色冶金，2006，(5)：54-58.

[2] 王光忠，劉超，趙紅浩.提高鉛陽極泥金銀直收率新工藝[J]，中國有色冶金，2009，(4)：25-28.

[3] YB/T5011—2014，鎂鉻磚[S].

[4] 陳浩，王璽堂，程鵬.冶金爐用鎂鉻磚污染防治及損毀機(jī)理分析[J]，材料導(dǎo)報(bào)，2009, 23(z2) ：496-499.

[5] 曹錫章，宋天佑，王杏喬.無機(jī)化學(xué)下冊(第三版)[M].北京：高等教育出版社，1994.10

Study on the optimization of acid leaching-smelting process for oxidizing slag of lead anode slime

LIU Chao, PENG Tao, ZHANG Xin-sheng, CHEN Hai-jun

In view of the problem that the acid leaching residue yield in acid leaching-smelting process for oxidizing slag of lead anode slime is too high and the feed melting of reduction furnace is difficult, study is carried out on the process optimization, which can lower the acid leaching residue yield, improve the reduction furnace life and greatly reduce the production cost.

lead anode slime; oxidizing slag; acid leaching; smelting; process optimization

劉 超(1980—)，男，河南洛陽人，本科，冶金工程師，主要從事貴金屬生產(chǎn)和技術(shù)管理工作。

TF831； TF832

B