铅锌冶炼中含镉物料的处理

李江

(湖南水口山有色金属集团有限公司，湖南衡阳 421513)

铅锌冶炼中含镉物料的处理

李江

(湖南水口山有色金属集团有限公司，湖南衡阳 421513)

介绍了湖南水口山有色金属集团有限公司近年来含镉物料在常规湿法炼锌系统中综合回收产出精镉的工艺流程。

镉;铅锌冶炼;含镉物料;次氧化锌;电尘灰;铜镉渣

0 前言

湖南水口山有色金属集团有限公司(以下简称水口山公司)是一家集铅锌采选与冶炼于一体的综合性有色冶金企业，目前拥有铅锌采选能力60万t/a，铅冶炼能力20万t/a，锌冶炼能力10万t/a。近几年来，有色金属市场持续低迷，企业效益不佳，在冶炼过程中综合回收稀贵金属成为企业创效的有效途径。镉的富集回收是铅锌冶炼综合回收的重点之一，也是效益工程。镉在铅锌冶炼不同工序富集的产物主要有:常规湿法炼锌系统的铜镉渣、铅系统的含镉次氧化锌和电尘灰等，其主要金属含量见表1。

表1 含镉物料中主要金属含量 %

1 铅系统含镉物料在湿法炼锌系统中的处理及镉的富集

铅系统含镉次氧化锌进入系统首先要经过多膛炉焙烧脱除氟氯，因为氟氯在电解时腐蚀阴阳极板，增大极板消耗，使锌剥离困难，并使析出锌中铅超标，降低产品质量。含镉氧化锌卸入库房，由抓斗行车抓入中间仓，埋刮板机送入高位仓，经气动输送至多膛炉顶部储仓，螺运机定量送至多膛炉内，经过多膛炉焙烧，脱除氟氯的次氧化锌由底层排出，直接进入磨矿系统。

磨矿采用洗水调浆，液固比3∶1，入球磨机湿磨，出球磨机矿浆，加入含酸电解废液，调整液固比，用泵泵至圆锥分级机;分级底流通向球磨机，溢流泵至中浸槽。

中性浸出控制始酸～60 g/L，温度～65℃，液固比6～8∶1，浸出时间～2 h，终点pH=5.2～5.4。锌浸出的同时，部分砷锑也被浸出，而砷锑杂质进入溶液，电积时会引起烧板，因此必须最大限度地除去。锌浸出完成后，加入配备好的亚铁盐、锰粉、酸性铁盐溶液，根据浸出液中砷锑离子浓度，按一定比例加入，使铁以易于过滤的针铁矿形式水解沉淀，同时使砷锑硅锗等杂质吸附而共沉淀除去。氧化除铁温度80～90℃，时间～2 h。

中性浸出矿浆自流入中性浸出浓密机，浓密沉清后，底流送氧化锌酸性浸出，上清液送焙砂中浸工序。

酸性浸出控制始酸130～150 g/L，温度70～80℃，液固比7～9∶1，浸出时间7～8 h，终酸20～30 g/L。酸性浸出矿浆自流进酸性浸出浓密机，浓密沉清后，上清液送铟系统中和沉铟工序，底流用泵送入厢式压滤机压滤，滤液经贮槽返回氧化锌酸性浸出，滤渣即铅渣运至铅冶炼系统。

铅系统电尘灰中的铅品位达43%，无法进多膛炉焙烧工序，因为铅高易造成窑内结圈及耙齿结块，考虑到镉浸出较易，故采用酸浸处理。处理后矿浆直接进入氧化锌系统球磨中浸工序，控制每天的投入量，避免高镉溶液对系统的影响。

最终镉在净化工序完成富集，生成铜镉渣，进入镉系统进行处理。净化工序采用三段连续净化(一、三段加锌粉，二段加锌粉、锑盐)，以达到深度净化的目的。第一段根据溶液氯离子浓度，加铜离子除氯，低温加锌粉除铜镉，净化温度55～60℃，反应时间～2 h。一次净化后的溶液泵至厢式压滤机进行过滤，滤液采用螺旋板式换热器加热后送第二段净化，滤渣即铜镉渣。第二段净化为高温加锌粉、锑盐除钴、镍、砷、锑，二段净化控制作业温度85～90℃，反应时间3 h。二次净化后的溶液泵至厢式压滤机进行过滤，滤液用鼓风式冷却塔冷却至55～60℃，送第三段净化。第三段净化进一步加锌粉除铜镉，从鼓风式冷却塔出来的溶液进入三段净化槽。三段净化作业温度55～60℃，反应时间～2 h。三段净化后的溶液泵至厢式压滤机进行过滤，滤液泵送锌电积工段。滤渣为铜镉渣，这部分铜镉渣里含有较多的锌粉，用中浸上清液浆化后返回第一段净化。

铅系统含镉物料在湿法炼锌系统中处理的工艺流程见图1。

图1 铅系统含镉物料在湿法炼锌系统中处理工艺流程图

2 铜镉渣的处理

铜镉渣和电解废液按一定液固比加入到镉系统浸出反应槽中，电解废液中的硫酸与铜镉渣中的镉发生反应，金属镉以离子形态进入溶液，而金属铜基本不溶解仍留在渣中，从而实现铜镉分离，铜渣送冶炼系统处理回收金属铜。

铜渣和硫酸镉溶液液固分离后，在硫酸镉溶液中加入适量锌粉，锌粉和溶液中的镉离子发生置换反应产出海绵镉。

置换得到的海绵镉是表面积较大的粒状海绵体组织，容易氧化，需要压制成团。镉团在熔融的片碱覆盖下熔铸成粗镉锭。镉的熔铸过程实际上也是碱法精炼过程，海绵镉中的杂质金属大部分都能溶解于片碱中。将海绵镉在铸型锅中熔化，加入氢氧化钠并插入新鲜松木板搅拌，同时进行碱性精练和还原精炼，得到粗镉。

铜镉渣处理工艺流程见图2。

图2 铜镉渣处理工艺流程图

3 粗镉精馏

精馏是利用各种金属不同的沸点，控制适当的温度，使低沸点的镉蒸发，而其它沸点高的杂质元素不易挥发，留于锅底残渣中，从而达到分离提纯镉的目的。镉蒸气经冷凝得到纯度较高的镉锭。

粗镉化学成分及其物理性能见表2。

由表2可知，粗镉中的杂质，除As在615℃升华外，其它金属杂质的沸点都远高于镉的沸点，虽然As与Zn可与镉同时蒸馏，但与烧碱的熔炼过程中，As与Zn均熔于烧碱中，再通过精馏，其均降到0.002%以下，可达到精镉标准。铜与铁的沸点很高，在镉的沸点温度下，其蒸气压很小，故在镉精馏过程中，微量铜、铁进入精镉可视为机械夹杂。

水口山公司精镉炉2008年5月投产，原采用煤气加热，塔盘材质为碳化硅，设计产能为1.5 t/ d。由于能耗大，运行成本高，塔盘寿命短等问题，2010年10月改为电热连续真空精馏炉，在真空度25 Pa的环境下，熔化炉温550℃，加料盘温度530℃，蒸发盘温度560℃，回流盘温度480℃。与常压蒸馏相，其具有温度低、能耗低、成本低、塔盘腐蚀小，寿命长的特点，主要技术经济指标见表3，工艺流程见图3。

图3 粗镉精馏工艺流程图

表3 电热连续真空精馏炉的主要技术经济指标

4 结束语

水口山公司实施镉综合回收近10年来，根据自身实际情况不断摸索和完善生产能力、技术指标，综合回收水平不断提高。目前，公司成立专项科研项目组，突破镉的富集与减排关键技术，改进、完善现有工艺，争取实现镉的浸出率90%以上，净化后新液Cd≤0.0015 g/L，镉的富集(回收)率85%以上。通过技术的不断提高和创新，镉综合回收将创造更多的效益。

［1］《铅锌冶金学》编委会.铅锌冶金学［M］.北京:科学出版社，2003.

长安大学教授团队开发低品位铝土矿综合利用技术获全国金奖

我国是铝生产和铝资源消费大国，但铝土矿资源储量仅占全球储量的2.8%，经济上可采利用的储量只占查明资源量的21.5%，且优质铝土矿富矿资源极少，而中低品位铝土矿占比很大。我国目前用于氧化铝生产的铝土矿品位逐年下降，导致铝土矿资源供需矛盾十分突出，各矿山均出现矿石品位严重贫化、优质铝土矿濒临枯竭的局面。因此，对国外资源依赖程度与日俱增，每年进口铝土矿占到我国铝行业铝土矿耗量的六成以上。

此外，现有氧化铝生产工艺存在赤泥排量大、环境污染严重、能耗高等缺陷，迫切需要开发和推广具有节能、减排效果的低品位铝土矿高效利用新技术。

长安大学潘爱芳教授团队研发的低品位铝土矿综合利用新技术，通过活化、浸取、分离、回收等主要工艺技术过程，可使铝土矿中的AlO和SiO均得到分离提取，获得的氧化铝、微细硅酸产品质量指标满足国家有关行业标准。这项技术对铝土矿类型和铝硅比等品质要求低，使可利用铝土矿资源大幅增加，可盘活我国90%以上的铝土矿资源。这个项目在关键技术环节取得一系列突破，采用的中低温活化焙烧技术、循环浸出技术、分步溶出分离技术、流程内原料循环利用4项技术等获得国家授权发明专利。

这项技术成果实现产业化后将产生巨大的社会效益与环境效益，不仅使低品位铝土矿实现资源化，有效缓减我国铝土矿资源储备压力，大大减少资源浪费，并且随着该技术的进一步推广，预计会改变我国铝矿产资源的战略格局;同时大量减少废弃物排放，有效改善并减少环境污染，提高氧化铝企业生存竞争力，促进循环经济、实现可持续发展;为相关行业的低品位矿综合利用、高附加值利用起到积极的示范作用。

低品位铝土矿综合利用技术项目已经完成了实验室小试和工业化小型试验，并与国内氧化铝行业龙头企业中铝国际签订合作协议，将开展大型工业化试验，共同推广这项新技术。

Treatment of Cd-bearing materials in lead and zinc smelting process

LI Jiang

This paper introduces the technological process of producing refined cadmium from Cd-bearing materials through the conventional zinc hydrometallurgy in recent years in Hunan Shuikoushan Nonferrous Metals Group Co.，Ltd.

cadmium;lead and zinc smelting;Cd-bearing materials;secondary zinc oxide;dust;Cu-Cd residue

TF819.2

B

1672-6103(2016)06-0036-04

李江(1982—)，男，本科学历，毕业于江苏淮海工学院，现任湖南水口山有色金属集团有限公司科技发展部投资管理室主任。

2016-10-13