铅浮渣反射炉还原挥发富集铟试验研究及生产实践

彭时军，郭 飞，袁培新

(湖南水口山有色金属集团有限公司，湖南衡阳 421513)

铅浮渣反射炉还原挥发富集铟试验研究及生产实践

彭时军，郭 飞，袁培新

(湖南水口山有色金属集团有限公司，湖南衡阳 421513)

本文通过分析铅浮渣反射炉工艺流程中铟的走向，对铅浮渣铟的还原挥发强度及优化配料比进行了试验研究，采取改进配料比、改进备料及司炉操作制度等措施，使反射炉烟灰铟品位由2100 g/t提高到4986 g/t，铟直收率由13.61%提高到36.15%，取得了显著的效果。

铅浮渣;反射炉;还原挥发;配料比;直收率

世界上铟产量的90%来自铅锌冶炼厂的副产物，铟的冶炼回收方法主要是从铜、铅、锌的冶炼浮渣、熔渣及阳极泥中通过富集加以回收，根据回收原料的来源及含铟量的差别，应用不同的提取工艺，达到最佳配置和最大收益。铅精矿一般含铟10～80 g/t，铅精矿在1000℃下烧结时，仅约3%的铟转入烟尘，绝大部分残留在烧结块中。鼓风炉熔炼烧结块时，有约40%左右的铟被还原并因铅对铟的良好捕集作用而转入粗铅，在对粗铅进行火法初步精炼过程中大部分的铟进入铅浮渣，此铅浮渣在反射炉内进行加铁屑、苏打造锍熔炼时，部分铟进入反射炉烟尘，铟品位得以富集。

水口山三厂反射炉以处理电铅阳极铅浮渣为主，附带处理锌系统阳极渣和粗铅系统的铅冰铜，产出粗铅、冰铜及含铟烟灰，含铟烟灰送往锌系统稀贵车间提取铟及回收铅、金、银等。近年来，由于反射炉烟灰含铟较低(～2000 g/t)，相对其他杂质成分如砷、硫等较高，造成锌系统稀贵车间处理困难、生产成本大幅增加，锌系统对反射炉烟灰的处理积极性不高，致使反射炉烟灰大量积存。因此，假如提高铅浮渣反射炉烟灰铟品位达到4000 g/t以上，可降低锌系统稀贵车间处理反射炉烟灰的生产成本，成为公司一个新的效益增长点。

1 铅浮渣铟还原挥发原理

1.1 铟在铅冶炼中的行为

在铅冶炼过程，首先将铅精矿进行烧结焙烧，铟的硫化物大部分氧化成In2O3进入烧结块，再将烧结块在鼓风炉进行还原熔炼，在鼓风炉高温强还原气氛条件下，一部分In2O3被还原成金属铟进入粗铅而富集，另一部分进入烟尘，一般进入炉渣和粗铅的铟大致相等，只有20%左右的铟进入烟尘。当粗铅进行火法粗步精炼时，进入粗铅的金属铟90%以上氧化成In2O3进入浮渣，在铅浮渣反射炉内采用苏打—铁屑法处理浮渣时，部分铟挥发进入烟尘，此烟尘含铟达0.1%～1.5%。

1.2 铟及铟氧化物的性质

反应生成的金属铟难于挥发，1200℃时的蒸气压仅为106.66 Pa，但它易被反射炉内产生的铅蒸气流带入烟气收尘系统，而InO和In2O，在800℃以上时已有很高的蒸气压，因而显著挥发进入烟尘，而InO在565℃以上时升华进入烟尘。金属铟蒸气、InO及In2O在烟气中又被氧化成In2O3进入烟尘。具体反应如下:

2.3 优化配料比试验

“念到您现在所肩的责任的重大，我便连孺慕之思都不敢道及，希望您能原谅我，只要您知道我是真心敬慕您，我便够快活的了。”

由表4可以看出，通过优化配料，反射炉烟灰铟直收率由36.73%提高到38.93%，主要原因是冰铜率下降，在冰铜铟品位相差不大的情况下，冰铜率下降了4.81个百分点，冰铜中铟的分配率下降，铟直收率自然提高。冰铜率的下降，主要是减少了溶剂铁屑的加入量，而焦粉配比的增加对冰铜率影响不大。

1.3 铟还原挥发理论基础

在反射炉内用铁屑—苏打法处理铅浮渣时，通过配入一定量的焦粉和浮渣充分混合，控制炉内为较强的还原性气氛，在高温(＞1200℃)下In2O3发生的反应有:

反应先生成的InO还会进一步还原:

3）高压软管活动连接。JDF-2型防冻定压放气阀可以根据现场的需要采用高压软管连接、高压钢管硬连接两种形式，一般采用软连接形式，可以随时拆装、更换井号使用。

2 铅浮渣反射炉还原挥发富集铟试验

2.1 铅浮渣反射炉工艺流程中铟的走向

针对反射炉烟灰铟直收率低、铟品位偏低的现状，水口山三厂对反射炉处理铅浮渣工艺流程中铟的走向进行了分析和研究，对反射炉各种入炉物料及产出物连续进行跟踪取样化验，分析铅浮渣反射炉工艺流程中铟的走向，结果见表1。

表1 铅浮渣反射炉工艺流程中铟的走向(铟金属平衡表)

从表1可以看出，烟灰中铟的分配率平均只有13.61%，绝大部分铟进入了冰铜，冰铜中铟分配率达到63.18%，造成烟灰铟直收率及铟品位偏低。其主要原因:一是冰铜铟品位过高，达到了860g/t;二是冰铜率过高，达到了35%以上。因此，主要从降低冰铜铟分配率来进行反射炉烟灰铟的富集，一是要对铟的还原挥发进行试验，确定合适的还原强度，加强铟的还原挥发，降低冰铜铟品位;三是要确定适当的溶剂配料比，降低反射炉冰铜率。

2.2 还原挥发强度试验

从周家庄古村东北部开始，有一条宽约2m的驿道穿村而过，这条驿道至晚修建于隋唐时期[9]，东起晋阳古城，西接古交地区，对山西省东西地区间的贸易往来及晋阳古城西侧风峪沟内的军事部署具有重要的作用。风峪沟有一条季节性河流，名为沙河，经过晋阳古城向东流入汾河，因其经常爆发洪水，在沟口筑有沙堰[10]。

模拟反射炉炉况及配料比，即每次称量铅浮渣800 g(铅浮渣主要化学成分见表2)，纯碱、铁屑配料比均为7%，物料在坩埚内混合均匀后放入电阻炉，温度控制在～1200℃，物料熔化后保温60min。通过加入不同比例的焦粉，考察浮渣中铟的还原挥发效果。试验结果见表3。

表2 铅浮渣主要化学成分

表3 不同焦粉配比下铅浮渣铟还原挥发效果

从表3可以看出，采用还原挥发焦粉配比以3%左右为宜，烟灰铟品位达到5000 g/t以上，烟灰铟直收率也达到了36.73%。焦粉比例过少，达不到还原挥发的效果，冰铜中铟品位过高，而焦粉比例过大，还原性过强，粗铅铟品位增加而导致烟灰铟直收率有所降低且生产成本增加。

铟是银白色易熔的金属，熔点低(156.6℃)沸点高(2075℃)，很柔软，且可塑性好。铟在空气中是稳定的，加热到熔点以上时，即氧化成In2O3。铟的主要氧化物有In2O3、InO、In2O等。In2O3是黄色不溶于水的物质，难于挥发，当温度高于300℃时，In2O3能被氢或碳还原成低价氧化物InO和In2O，它们在800℃以上时已有很高的蒸气压，因而挥发进入烟尘，而InO在565℃以上时升华。

文与画是相通的，阅读时需要借助图画来再现文章的情境，做到“一图穷千言”的效果。图画具有色彩鲜明、结构清晰的特点，这种从立体角度感知文章内容的方法，可以锻炼学生将图画转换成语言的能力，增强对形象的感受和文字的运用。例如，《圆明园的毁灭》这篇课文的学习，就需要老师展示当时的地图，让学生自行体会被侵占的领土面积，更加深刻的了解清政府的无能和侵略者的残暴。总之，图画展示这种直观形象的教学方法肯定会比老师口头教育更具说服力。

从铟的还原挥发强度试验可以看出，焦粉配比控制在3%左右为宜，但还存在一个问题，即反射炉冰铜率过高，达到30%以上，从而增加冰铜中铟的损失。因此，必须在保证提高反射炉技术经济指标的前提下进行优化配料，来减少溶剂消耗，降低冰铜率，从而减少冰铜中铟的分配率，提高烟灰铟回收率和铟品位。经过反复试验并参考其他厂矿经验，大幅度降低了铁屑配料比，并增加0.2%萤石粉配入量，在降低了冰铜率、提高铟直收率、提高冰铜铜铅比的同时，减少了溶剂消耗，降低了生产成本。具体见表4。

表4 优化前、后配料比及技术指标

从铟在铅冶炼中的行为来看，粗铅中的铟主要以金属形态存在，在阳极火法初步精炼过程中，大部分铟被氧化成In2O3而进入铅浮渣，即铅浮渣中的铟主要In2O3以形态存在。(据查阅相关文献资料，铅浮渣反射炉烟灰中铟的物相组成为:In2O380%;In2S320%;In2(SO4)3＜1%;InAsO4微量。)

3 铅浮渣反射炉还原挥发富集铟的生产实践

3.1 备料操作制度改进

后来，随着我们姐妹几个出去上学、工作，我们更多的是到店里买成衣，店里新潮的服装琳琅满目，看中什么样的掏钱买下就行，没人再穿母亲的缝纫机缝制的衣服，母亲的缝纫机正式下岗了，这让辛苦了一辈子的母亲内心有些失落。可不久后，母亲就想到让缝纫机继续发挥作用的办法，她把旧衣服洗干净、裁剪、上浆，然后在缝纫机上做成厚厚的鞋垫给我们姐妹几个送来，鞋垫上密密匝匝的针脚里压满了母亲的爱。

根据还原挥发强度试验及优化配料比试验结果，确定了最佳配料比，并应用于生产，进行了一个月的工业试验。试验结果见表5、表6。

根据表4中数据计算，单层干燥模式总体样品终水分含量均值为9.33%；双层干燥模式II下，总体样品终水分含量均值为7.77%，各层物料最终湿基含水量无显著差异（p＞0.05）；而干燥模式III下，总体样品终水分含量均值为8.68%，B层与A，C层物料终水分含量差异显著（p＜0.05），与双层干燥相比，干燥的均匀性较低。在干燥能耗方面，双层模式能耗最低，能较为充分的利用热能，过薄或者过厚都会增加能耗。

改进后的备料制度为:利用反射炉炉前空地进行备料，每天严格按配料单将浮渣、铁屑、苏打、焦粉等转运至备料场，采用铲车进行和料，确保物料混合均匀后入炉。

3.2 配料比

根据还原挥发强度试验结果，在生产中确定焦粉配料比为3%，提高了铟的还原挥发效果;铁屑配料比由7%减少为3%，杜绝了炉内Fe3O4游离沉积形成炉结的现象，稳定了炉况，并减少了冰铜率;每炉增加100kg萤石粉，其主要作用是降低冰铜的熔点和粘度，提高熔渣的流动性。

3.3 司炉操作制度改进

配料比及备料制度改进前，由于炉内物料熔化效果不好或存在大块炉结，熔渣粘度大、流动性差，需在铅浮渣熔化过程中往炉内造1～2次压风，借此将大块未熔物翻动加速熔化。但此举对铟的还原挥发有一定的影响，熔渣中铟高价氧化物还原后可能又被氧化，造成冰铜含铟升高。改进后物料熔化好，熔渣粘度低、流动性好，因此，炉况正常时在铅浮渣熔化过程中取消了造压风作业，避免了铟高价氧化物还原后又被氧化造渣的情况，降低了冰铜铟品位，提高了铟直收率。

4 效果及技术经济分析

原有反射炉备料操作制度为:粗放式配料，进料时浮渣与焦粉等溶剂分开入炉，进料顺序为苏打→浮渣→焦粉。此备料进料制度有较明显的缺点，浮渣与焦粉混合不均匀，焦粉浮在熔池表面，浮渣中铟的氧化物很难和焦粉发生还原反应而挥发，造成冰铜铟品位升高。

由表6可以看出，铅浮渣反射炉还原挥发富集铟工业试验取得明显的效果，烟灰铟直收率从13.61%提高到36.15%，烟灰铟品位由2100 g/t提高到4986 g/t，按反射炉每月产出烟灰40 t进行测算，每月多回收铟含量115.44kg，全年可增效120余万元。反射炉配料比优化后，粗铅铁屑单耗由75kg降低至30kg，虽然焦粉单耗略有上升，但反射炉粗铅生产成本仍降低约40元/t，按反射炉全年产出粗铅12500 t进行测算，减少生产成本60余万元。

采用SPSS 19.0统计学软件对数据进行处理，计数资料以例数（n）、百分数（%）表示，采用x2检验；计量资料以“±s”表示，采用t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

5 结论

在铅浮渣反射炉还原挥发富集铟试验研究及生产实践过程中，得到以下成果和经验:

(1)在铅浮渣反射炉还原挥发富集铟生产过程中，为降低冰铜和粗铅铟品位，提高烟灰铟直收率，反射炉焦粉配料比控制在3%左右为宜;

临用新制。取本品内容物适量（约相当于度洛西汀100 mg），置于100 mL量瓶中，加溶剂适量，机械振摇至分散均匀，再超声10 min使溶解，放冷；用溶剂稀释至刻度，摇匀，离心，取上层清液滤过；精密量取续滤液5 mL，置于50 mL量瓶中，用溶剂稀释到刻度，摇匀，作为供试品溶液。

(2)为保证铟还原挥发效果，应保证焦粉和浮渣充分接触，必须使浮渣和各种溶剂混合均匀;

2018年，全国旅游工作会议强调优质旅游发展理念，所追求的不再是旅游人次的增长，而是旅游质量的提升，是对全域旅游的补充和完善，让游客感受到特色、深入，触及灵魂。新时代旅游专业人才培养也要对接会议战略部署，大力开发旅游专业人才资源，新时期旅游业的发展需要大量兼有素质与技能的服务、策划与营销人才的支撑。

(3)为更进一步提高烟灰铟直收率及回收率，应尽量减少溶剂加入量，降低反射炉冰铜率，减少铟在冰铜中的分配率;

(4)为强化铟还原挥发效果，可在反射炉配料过程中加入少量莹石粉(0.2%)，降低冰铜熔点和粘度，提高冰铜流动性，从而取消浮渣熔化过程中造压风作业，避免低价铟重新氧化，以利于冰铜中铟的还原挥发。

表5铅浮渣反射炉还原挥发富集铟工业试验铟金属平衡表

表6 主要技术经济指标

［1］王树凯.铟冶金［M］.北京:冶金工业出版社，2006.

［2］彭容秋.铅锌冶金学［M］.北京:科学出版社，2003.

［3］袁培新，郭飞.铅浮渣反射炉提高冰铜铜铅比的生产实践［J］.湖南有色金属，2014，30(5):

Indium enrichment experimental study and production practice by reduction and volatilization of lead dross in reverberatory furnace

PENG Shi-jun，GUO Fei，YUAN Pei-xin

Through analyzing indium distribution in the lead dross reverberatory furnace process，the experimental study on the intensity of reduction and volatilization of indium in the lead dross was conducted，and the blending ratio was optimized.The optimized blending，improved preparation and stoker system helped to increase the indium grade in the reverberatory furnace dust from2100 g/t to4986 g/t，indium direct recovery from13.61% to36.15%.Remarkable effects was obtained.

lead dross;reverberatory furnace;reduction and volatilization;blending ratio;direct recovery

TF812

B

1672-6103(2016)06-0043-04

彭时军(1975—)，男，四川简阳人，工程师，主要从事有色金属冶炼技术管理工作。

2016-10-13