關(guān)于降低鉛冶煉渣中有價金屬損失的探討

薛藝偉，孔德志

（山東恒邦冶煉股份有限公司，山東 煙臺 264000）

目前液態(tài)高鉛渣直接還原的代表性方法有臥式底吹還原法、側(cè)吹熔融還原法、電熱焦炭還原法和底吹粉煤熔融還原法。山東恒邦冶煉股份有限公司采用目前最新的底吹粉煤熔融還原工藝，其中液態(tài)高鉛渣進(jìn)入底吹粉煤還原爐直接還原，進(jìn)入還原爐內(nèi)的熔融高鉛渣在底部高速噴入的粉煤、氧氣等流體作用下，形成良好的傳質(zhì)傳熱條件，實現(xiàn)最佳的還原效果。粉煤從底部噴入既做發(fā)熱劑又做還原劑，上部添加部分焦炭輔助還原，獲得了較好的綜合能耗和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

底吹粉煤熔融還原工藝，在生產(chǎn)過程中貴金屬金銀富集于粗鉛中，在實際生產(chǎn)過程中，金銀等有價金屬絕大部分進(jìn)入粗鉛，但仍會有部分銅金銀等元素流失到爐渣中，如何采取有效措施，最大限度的降低有價金屬在爐渣中的含量，提高經(jīng)濟(jì)效益，已成為企業(yè)經(jīng)營的重要課題。

1 有價金屬損失于渣中的幾種形式

（1）主金屬鉛的損失。進(jìn)入渣中的損失分為化學(xué)損失、物理損失和機(jī)械損失三種形式。化學(xué)損失是硅酸鉛未被還原而進(jìn)入渣的損失。物理損失是鉛及其化合物在渣中溶解的損失。機(jī)械損失是分離不良的機(jī)械夾雜在渣中鉛的損失。鉛熔煉爐渣中Cu、Pb主要以銅锍形式存在，是因分離條件不佳造成銅锍與爐渣分離不完全，所以爐渣中鉛以物理損失為主。其次，鉛銅損失也有以硅酸鹽形式存在的化學(xué)損失，還有少量為機(jī)械損失。

（2）貴金屬金、銀等的損失。參照李運剛以金精礦、金焙砂為原料，用SiO2、CaO、ZnO以及PbO和還原劑焦粉配渣，通過模擬貴鉛捕金工藝條件下，在不同產(chǎn)鉛率和產(chǎn)锍率的情況下金銀入鉛率的變化研究的試驗數(shù)據(jù)及分析結(jié)果。當(dāng)產(chǎn)鉛率保持在12%左右，且锍的產(chǎn)出率為零時，金入鉛率幾乎達(dá)到100%，銀入鉛率為99%；隨著锍產(chǎn)出率的升高，金銀入鉛率下降，當(dāng)锍產(chǎn)出率達(dá)到15%左右時，金入鉛率降至94.15%，銀入鉛率降至88.5%。因此貴金屬的流失多數(shù)因為還原渣含鉛高或者銅锍生成較多造成的。

2 有價金屬損失的主要原因分析

生產(chǎn)過程中還原渣放出后進(jìn)入煙化爐還原提鋅，產(chǎn)生的終渣不再回收其他金屬，由于鉛與锍易富集金銀的特性，大部分有價金屬富集與液鉛或銅锍中，還原渣夾帶鉛或者锍偏高就會隨著有價金屬的損失，因此有價金屬的損失主要是在渣口產(chǎn)生。實際生產(chǎn)過程中易導(dǎo)致有價金屬損失的因素主要有以下幾個方面。

（1）生產(chǎn)過程中，銅锍產(chǎn)生較多。富氧底吹爐主要是氧化熔煉反應(yīng)，利用高氧勢進(jìn)行脫硫放熱進(jìn)行自熱反應(yīng)。如果氧化熔煉不充分，脫硫不徹底，鉛渣中殘余硫較高，在還原爐的強(qiáng)還原氣氛中未氧化完全的硫化物就易與鉛、銅反應(yīng)形成銅锍，若配礦的銅又較高，就會形成大量的銅锍，銅锍一般夾雜在爐渣與鉛液之間，爐渣和銅锍分離較為困難，極易在放渣時帶出銅锍甚至夾帶鉛液，這是造成爐渣中有價金屬損失的一個重要因素。

（2）配礦雜質(zhì)較多或混配原料均勻度不足。鉛冶煉的原料復(fù)雜礦繁多，其中雜質(zhì)含量也較多，鉛冶煉生產(chǎn)中砷、鋅、鎂等金屬雜質(zhì)含量如果偏高會嚴(yán)重制約生產(chǎn)指標(biāo)。如果原料中砷和銻含量高會在熔煉還原過程中產(chǎn)生大量的粘渣；鋅、鎂的氧化物為高熔點、黏度大的化合物，熔煉時這些鋅的化合物進(jìn)入熔渣和锍，導(dǎo)致它們?nèi)埸c升高、粘度增大、密度差變小和分離困難，甚至飽和在鉛锍和熔渣之間析出形成橫膈膜，嚴(yán)重影響還原爐爐況，妨礙熔體分離。富氧底吹熔煉主要依靠硫與氧氣反應(yīng)放出的熱量維持熱平衡，保證熔煉反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，原料含硫量波動較多或較頻繁，會造成爐溫的波動。爐溫一旦下降，爐渣就會發(fā)粘，渣與鉛不分離，造成渣含鉛高，如果爐溫下降較快還容易造成“死爐”結(jié)渣事故。

（3）爐渣渣型的影響。根據(jù)CaO-SiO2-FeO三元系等粘度圖可知，F(xiàn)eO-CaO二元系附近粘度顯著降低，不含SiO2的鐵酸系爐渣，通常有非常好的流動性。組成接近CaO/SiO2=1的熔渣粘度最低。當(dāng)FeO含量恒定，增大或減小這個比例，都將增加熔渣的粘度，固定這個比例，增加FeO含量，粘度下降。渣中CaO、SiO2偏高，渣粘度就大，不利于渣鉛分離，因此選擇合適的渣型對冶煉生產(chǎn)回收金屬非常重要。

（4）渣線與鉛液面控制不合理。渣線控制不宜過高也不宜過低。當(dāng)持續(xù)進(jìn)渣過多，爐內(nèi)渣液面較高時，爐況容易惡化，一是粉煤不能均勻的吹入爐內(nèi)，爐溫控制比較困難；二是渣層較厚，底吹穿透壓力較大，攪拌直徑有限，氣流在熔體中的擴(kuò)散不充分，爐內(nèi)部分區(qū)域容易形成“死區(qū)”。當(dāng)渣線控制過低，以同樣壓力的底吹氣流穿過鉛層時氣速較快，由于底吹還原爐底部是富含金銀的鉛液，氣流快速穿越鉛層時會將部分鉛液帶入渣層，而渣層較低，沒有足夠的沉降條件，導(dǎo)致渣中會帶有大量的明鉛，也會導(dǎo)致有價金屬的損失。

3 降低有價金屬損失的措施

根據(jù)還原反應(yīng)機(jī)理，降低還原爐渣含鉛是可控的。若渣中總鉛量超過3%且金屬顆粒鉛超過1%，表明熔池內(nèi)金屬和渣分離不徹底；若渣中總鉛量超過3%且以氧化鉛形式存在的鉛超過2%時，表明還原程度不夠。

降低還原爐渣含鉛采取的措施主要有：控制還原氣氛、控制渣型、穩(wěn)定噴槍流量及壓力、控制混合料中的部分元素含量、控制合理渣溫、控制合理的渣壩與鉛壩相對高度等。

（1）控制還原氣氛。底部噴吹粉煤作為燃料及還原劑，由于還原反應(yīng)在還原劑表面發(fā)生，使用粉煤作為還原劑，增大還原劑表面積以達(dá)到強(qiáng)化還原的目的，降低渣含鉛的同時避免塊狀還原劑可能引起局部鐵過還原。目前氧煤比控制在0.6～0.65之間。

（2）渣型控制。為了控制好渣型，根據(jù)CaO-SiO2-FeO三相圖，結(jié)合實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，在FeO/SiO2=1.5～2.5，CaO/SiO2=0.3～0.6的范圍進(jìn)行試驗，觀察爐渣流動性和分析還原渣含鉛量。經(jīng)過試驗證明，當(dāng)FeO/SiO2約2.0，CaO/SiO2約為0.4時，渣的流動性最好。

（3）穩(wěn)定噴槍流量和壓力。氮氣和除鹽水在噴槍最外層匯集，一起噴出，噴出后呈霧狀，迅速蒸發(fā)，給噴槍周圍降溫并提供惰性環(huán)境，保護(hù)噴槍，但如果氮氣和水量太高壓力多大會造成噴濺，不利于渣鉛分離。

（4）控制混合料中的部分元素含量。為了避免大量粘渣的產(chǎn)生，一般把混合料中As和Sb的總含量控制在1.2%以下，配礦含鋅控制在6%左右，不超過7%。

（5）控制合理渣溫。爐內(nèi)的高溫狀態(tài)能有效的降低高鉛渣的粘度，增大渣的流動性，有利于渣鉛的沉降分離，有效的減少金屬鉛在高鉛渣中的夾雜損失，從而提高沉鉛率。相反，過低的渣溫會導(dǎo)致沉鉛率降低。在生產(chǎn)過程中需要選擇合適的爐溫，根據(jù)我廠的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，渣溫選擇在1180℃～1240℃是比較適宜的。

（6）控制合理的渣壩與鉛壩相對高度。合理的鉛壩高度是減少渣中含金屬鉛、提高沉鉛率的重要措施，鉛壩高度與渣壩的相對高差控制在20mm左右，底吹還原爐的有效內(nèi)徑為3.2m，生產(chǎn)渣線一般控制在1.2m～1.6m。

4 結(jié)語

在生產(chǎn)實踐中，通過對配料、克萊德粉煤系統(tǒng)、底吹粉煤還原工藝過程的有效控制，采取有效的措施，還原爐渣含鉛最低降至0.8%，一般波動范圍在0.8%～1.5%之間，跟蹤調(diào)查結(jié)果較好，也為企業(yè)帶來了客觀的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]李棟.高鉛渣直接還原爐的研發(fā)設(shè)計[J].中國有色冶金，2012,41（1）：35-37.