銅鉛分離爐
——吹煉爐處理含銅雜料的工藝設計

王宇佳

(長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南 長沙 410000)

從硫化鋅精礦中提取金屬鋅的方法可分為火法和濕法。濕法煉鋅廠通稱電鋅廠，其產量約占世界鋅總產量的85%，濕法煉鋅產出的含銅雜料通常稱為銅渣?；鸱掍\主要有豎罐煉鋅和ISP密閉鼓風爐煉鋅兩種工藝。豎罐煉鋅由于環(huán)境污染嚴重，勞動條件惡劣，已被淘汰。ISP工藝存在至今的優(yōu)勢之一是對原料的適應性強，不僅可以處理復雜低品位的硫化鋅混合礦，而且可以處理含鋅鉛的中間物料、雜料等。某鋅冶煉廠ISP主系統(tǒng)鉛鋅產能提高，外購原料含銅品位逐年增加，鉛鋅燒結塊含銅長期保持在2%左右，熔煉工段和粗鉛火法初步精煉工段產出的貧化渣和冰銅等含銅雜料隨之增加。濕法及火法煉鋅產出的含銅渣或含銅雜料均含有銅、鉛、鋅等有價金屬，具備很高的回收價值。目前處理含銅雜料的工藝主要有：富氧側吹爐法[1]、鼓風爐法[2]和酸溶法[3]等。由于濕法處理工藝流程長，成本高，會產生大量的重金屬廢水，所以火法工藝成為含銅雜料處理的主要工藝。富氧側吹爐法是一種環(huán)保，節(jié)能、有價金屬綜合回收率高的渣處理工藝，但是對處理量規(guī)模有一定要求，而且投資較大。傳統(tǒng)的鼓風爐法由于加料口無法密封，漏入的空氣量較大，導致鼓風爐出口煙氣量大，煤耗較高，現(xiàn)場環(huán)境較差。銅鉛分離爐-吹煉爐法投資介于富氧側吹爐法與鼓風爐法之間，密閉性較傳統(tǒng)的鼓風爐好，煙氣量少，能耗較低，相對比較環(huán)保。從該ISP廠的實際情況出發(fā)，應用銅鉛分離爐～吹煉爐處理含銅雜料能取得較好的技術經濟指標和較高的經濟效益。

1 原料

原料為國內某ISP廠主系統(tǒng)產出的貧化渣和冰銅。貧化渣的主要成分見表1，冰銅的主要成分見表2。

表1 貧化渣主要成分表

表2 冰銅主要成分表

從成分表中可以看出，貧化渣中Cu、Pb含量不高，含Zn 7.4%，有價金屬的回收價值不高；但因其中SiO2，CaO，F(xiàn)eO含量較高，可以用來造渣，減少輔助材料的用量。冰銅中含Cu 35%，含Pb 22.68%，含Zn 7.75%，銅和鉛都有很高的回收價值。

2 工藝選擇

根據以上原料的特點，考慮到該ISP系統(tǒng)產出的含銅雜料物料量未達到一定的規(guī)模，采用富氧側吹處理工藝投資過大，經濟上不合理；采用傳統(tǒng)的鼓風爐熔煉工藝污染較大、能耗高。基于整合資源、優(yōu)化流程、節(jié)約投資的原則，設計采用銅鉛分離爐-吹煉爐處理含銅雜料，兩爐爐期匹配；采用石灰乳吸收工藝進行煙氣脫硫，既能有效回收銅、鉛、鋅等有價金屬，也滿足國家日益嚴格的環(huán)保要求。

3 工藝流程設計

3.1 原料庫配料

貧化渣、冰銅、吹煉渣、石英石、石灰石和焦炭先用抓斗抓至各自配料倉，配料倉中的焦炭經慣性振動篩篩分后，合格的焦炭由電子漏斗秤計量后經電磁振動給料機下落到混合料膠帶輸送機，不合格的焦炭(焦粉)經不合格膠帶輸送機輸送至細焦粉倉堆存外售；其它物料經各自電磁振動給料機給料至各自電子漏斗秤計量后，再由各自電磁振動給料機給料到混合料膠帶輸送機；所有入爐物料計量后均由混合料膠帶輸送機輸送至銅鉛分離爐內進行熔煉。

3.2 銅鉛分離爐熔煉

來自原料庫的混合爐料由混合料膠帶輸送機連續(xù)地加入銅鉛分離爐，同時鼓入經預熱的空氣進行熔煉。熔煉溫度控制在1250℃～1300℃。熱空氣溫度在200℃～250℃，由鼓風機出口的冷空氣經換熱器二級換熱后生成。

銅鉛分離爐熔煉產出的粗鉛經爐缸下沿的放鉛口排出，產出的黑銅經放銅口溜槽直接送至吹煉爐進行吹煉，熔煉渣經水淬后可作為建筑原料外售至水泥廠配料。

銅鉛分離爐頂部產出溫度為700℃左右的煙氣（含塵主要為鉛鋅煙塵）進入一級換熱器加熱入爐空氣，換熱后煙氣溫度降至450℃左右，經混煙室混煙、冷卻、收塵后，煙塵外售，煙氣脫硫后達標排放。

3.3 吹煉爐吹煉

銅鉛分離爐產生的黑銅經放銅口溜槽直接進入吹煉爐，同時加入石英石和焦炭，鼓入壓縮空氣進行吹煉。采用間斷加料、間斷吹煉和間斷放渣的作業(yè)方式，吹煉溫度控制在1150℃～1200℃，其中造渣期溫度控制在1150℃，造銅期溫度控制在1200℃，產出煙氣溫度高達1050℃（含塵主要為鉛鋅煙塵），高溫煙氣經二級換熱器加熱一級換熱器里出來的熱空氣，換熱后的煙氣送入混煙室混煙、冷卻、收塵后，煙塵外售，煙氣脫硫后達標排放。

吹煉爐底部產出的粗銅經放銅口放入銅包中冷卻，冷卻后的粗銅外售或送下一步精煉工序。吹煉產出的吹煉渣經冷卻、破碎后，返回至原料庫的吹煉渣倉，經配料后返回銅鉛分離爐熔煉。

含銅雜料處理的工藝流程如圖1所示。

圖1 含銅雜料處理工藝流程圖

4 主要設備

工藝設計的主要設備是1臺銅鉛分離爐和2臺吹煉爐，分別見圖2和圖3。

圖2 銅鉛分離爐

圖3 吹煉爐

5 主要技術指標

工藝設計的主要技術指標見表3。

表3 主要技術指標表

6 結論

采用銅鉛分離爐～吹煉爐處理含銅雜料，能很好地解決ISP冶煉企業(yè)產出的貧化渣、冰銅等含銅雜料，綜合回收其中的有價金屬，保護環(huán)境，積極發(fā)展循環(huán)經濟，延伸產業(yè)鏈條，具有較好的應用前景。

（1）采用銅鉛分離爐-吹煉爐處理含銅雜料可產出粗銅和粗鉛，Cu回收率＞97.71%，Pb回收率＞80.04%，Zn回收率＞61.05%，綜合回收好。

（2）采用銅鉛分離爐-吹煉爐處理含銅雜料工藝，原料適應性強，并可搭配處理銅鉛合金。銅鉛分離爐產出的水淬渣直接外售至水泥廠配料，滿足環(huán)保要求。