锌冶炼铅银渣与铅精矿协同处理工艺

锌冶炼铅银渣与铅精矿协同处理工艺

张文俊

青海西豫有色金属有限公司

摘要：我国科技水平和我国工业的快速发展，铅银渣是锌精矿焙烧后的焙砂经浸出得到的冶炼渣，铅银渣的成分因锌精矿成分及浸出工艺不同而存在一定差异，其中含有的主要有价元素有铅、锌、银。铅银渣处理要实现有价金属回收和无害化两个目的，铅银渣冶金处理工艺有湿法冶金工艺和火法冶金工艺。湿法冶金工艺主要通过盐酸等酸性介质浸出，富集铅银渣中的铅、银等有价金属。湿法工艺的特点是有价金属回收率高，但工艺流程较长，且浸出后得到的浸出渣仍然属于危废，后续仍然需要进行无害化处理，因此湿法过程实现了铅银渣中资源的综合利用，但是并没有从根本上解决铅银渣无害化处理的问题。基于现有行业内处理铅银渣存在的困难，为解决铅银渣无害化和综合利用问题，本文结合锌冶炼、铅冶炼行业技术发展的现状，在目前铅冶炼行业应用较广泛的氧气底吹炼铅工艺的基础上，通过工艺计算和生产实践论证了氧气底吹协同处理铅银渣的可行性。与现有工艺相比，该技术具有操作灵活、系统作业率高、能耗低等特点。

关键词：铅锌冶炼；铅银渣；铅精矿；协同处理

引言

锌冶炼技术经历了从早期的火法（蒸馏法）工艺，到火法与湿法结合（氧化焙烧－湿法浸出、净化、电积）工艺，再到全湿法（加压或常压直接浸出，国外开始有使用）工艺的演变进程。如果是火法工艺，可以不考虑铁给伴生金属带来回收不利的问题，将铅银渣（高浸渣）一股脑投入到回转窑中，将有价金属铅银锌等回收。而采用黄钾铁矾工艺，高浸渣一般都是被堆放到渣场，不能有效地回收。为此，在大量的科学实验和开发应用工作基础上，研究银渣富集工艺技术改造，为银回收创造条件。不但可为企业带来一定的经济效益，且有较好的环境效益和社会效益。

1工艺选择

铅银渣中的主要有价金属元素包括铅、锌、铜、银，其中铅含量较高。根据铅银渣产生的工艺过程可知，铅银渣中的铅主要以硫酸铅形式存在，若单独处理铅银渣无法实现自热，需要在熔炼过程中加入燃料进行补热。同时，由于铅银渣含铅品位小于４０％，单独处理铅银渣存在冶炼过程渣率高、金属回收率低的问题。冶炼过程中，炉内熔体温度将超过１１５０℃。根据氧气底吹炼铅的工艺原理和工程实践，氧气底吹炉炼铅过程，炉内熔体温度一般控制在９５０～１０５０℃，在此温度区间冶炼，既可以保证熔炼渣的黏度，又可以减少铅的挥发。混合精矿中硫的含量较高，硫在原料中以金属硫化物形式存在，金属硫化物的氧化是氧气底吹熔炼过程中主要放热反应，这是导致炉内熔体温度较高的主要原因。综上，因铅银渣中硫酸铅受热分解是一个吸热过程，而仅处理自产和外购铅精矿时，炉内熔体温度过高，因此选择配入部分铅银渣与铅精矿协同处理的方案，在降低硫化铅精矿冶炼炉内熔体温度的同时，还能实现铅银渣的无害化处理和资源的综合利用。

2方案及工艺流程

2.1浮选法

浮选工艺处理铅银渣主要是应用泡沫浮选法。铅银渣经破碎与磨碎使其解离成单体颗粒，并使颗粒大小符合浮选工艺要求。向磨碎后的浆料加入浮选药剂并搅拌调和，使之与铅银渣颗粒作用，以扩大不同铅银渣颗粒间的可浮性差别。将调好的浆料送入浮选槽，同时搅拌充气。浆料中的颗粒与气泡接触碰撞，可浮性好的矿粒选择性地粘附于气泡并被携带上升成为气—液—固3相组成的矿化泡沫层，经机械刮取或从矿浆面溢出，再脱水、干燥成精矿产品。

2.2全泥氰化法

取一定量的渣样品按一定的液固比倒入烧杯中，先用氧化钙调矿浆pH值至10～11.5，然后再加入一定量的NaCN溶液，将烧杯置于JJ-3控温定时电动搅拌器上搅拌氰化浸出。在氰化浸出过程中，根据矿浆pH的变化补加石灰使矿浆pH值稳定在10～11.5，定时检测NaCN浓度并补加至初始浓度。氰化浸出结束后，用XTLZ型多用真空抽滤机进行固液分离，并洗涤浸渣，浸渣烘干称重、滤液计量，氰化渣和滤液取样送化验分析，浸出率以渣品位计算。

2.3浸出时间

浸出时间与设备的利用率和产能息息相关，研究中，控制氯化钠浓度３００ｇ／Ｌ，氯化钙浓度５０ｇ／Ｌ，初始盐酸浓度０．４ｍｏｌ／Ｌ，浸出温度８５℃，液固比８。浸出时间对铅的浸出影响不大，铅的浸出率始终保持在９０％以上，渣中铅含量在０．７５％～０．９５％之间波动。浸出时间对银的浸出率影响较大，１ｈ银就可以达到８７％左右的浸出率，浸出时间每延长１ｈ，银浸出率提高１～２个百分点，３．５ｈ银浸出率可达到９５％，渣中银含量逐步降低，考虑到时间成本对工业生产的影响，在１．５～２ｈ即可到达９０％以上的浸出率，２．５ｈ后渣中金属含量平稳，因此浸出时间可选取２．５ｈ。

2.4工艺流程

生产时，混合铅精矿、铅银渣、烟尘、熔剂在原料仓配料，配料后的混合物料送熔炼车间圆盘制粒机制粒，混合粒料通过计量设备计量，计量后从氧气底吹炉炉顶加料口加入到炉内，氧气通过炉底氧枪喷入，精矿中的部分硫化铅氧化生成氧化铅，部分氧化铅与硫化铅反应生成金属铅，金属铅通过底吹炉虹吸放铅口放出，铸锭后送火法精炼系统。铅银渣中的硫酸铅在高温下分解生成氧化铅，硫化铅精矿氧化和硫酸铅分解产生的氧化铅与炉渣中的二氧化硅、氧化钙、氧化铁等形成高铅渣。氧化熔炼产生的高铅渣通过流槽直接流入底吹还原炉，高铅渣中的铅、锑、铜、银等金属的氧化物在还原炉内被还原，还原得到的粗铅富集了大部分的铜、银、锑等金属，而锌大部分以氧化锌形式留在炉渣内，部分锌与铅进入烟尘。底吹还原过程以粉煤作为还原剂，通过设置在炉底的喷枪将粉煤喷入还原炉熔池，以实现还原反应。底吹还原过程为周期操作，还原完成后通过流槽将还原炉渣放入烟化炉。还原炉产生的粗铅通过流槽流入火法初步精炼的铅锅进行火法初步精炼，精炼粗铅铸成阳极板后送电解精炼系统。还原炉渣中锌的氧化物在烟化炉内被还原后进入烟气，随后在烟气中被氧化，以氧化锌烟尘的形式被收集进入收尘系统，炉渣通过冲水粒化后外售。

结语

目前，从铅银渣中回收有价金属的工艺各有优点和不足，各个企业应该根据浸出渣中有价金属的含量、种类的不同，并结合本企业的生产特点，选择既满足环保要求又具有一定经济效益的回收工艺，实现清洁生产和可持续发展。1）铅银渣中难溶锌主要以铁酸锌的形式存在，通过添加硫酸铁和硫精矿，控制参数进行热酸浸出，极大地解决了铅银渣中难溶锌的浸出问题；2）获得了铅银渣热酸还原浸出难溶锌最优工艺参数：硫酸铁加入量5g/L，硫精矿用量6%，液固比5∶1，终酸浓度60g/L，浸出温度（90～100）℃，浸出时间5h。在此最优条件下，难溶锌浸出率可达92.31%，渣含难溶锌可控制在1.08%左右，过滤性能良好，符合回收要求；3）浸出后液中的全铁浓度较高，在28.29g/L左右，需要进一步作除铁处理以便于从溶液中回收锌。

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