关于降低铅冶炼渣中有价金属损失的探讨

薛艺伟，孔德志

（山东恒邦冶炼股份有限公司，山东 烟台 264000）

目前液态高铅渣直接还原的代表性方法有卧式底吹还原法、侧吹熔融还原法、电热焦炭还原法和底吹粉煤熔融还原法。山东恒邦冶炼股份有限公司采用目前最新的底吹粉煤熔融还原工艺，其中液态高铅渣进入底吹粉煤还原炉直接还原，进入还原炉内的熔融高铅渣在底部高速喷入的粉煤、氧气等流体作用下，形成良好的传质传热条件，实现最佳的还原效果。粉煤从底部喷入既做发热剂又做还原剂，上部添加部分焦炭辅助还原，获得了较好的综合能耗和经济技术指标。

底吹粉煤熔融还原工艺，在生产过程中贵金属金银富集于粗铅中，在实际生产过程中，金银等有价金属绝大部分进入粗铅，但仍会有部分铜金银等元素流失到炉渣中，如何采取有效措施，最大限度的降低有价金属在炉渣中的含量，提高经济效益，已成为企业经营的重要课题。

1 有价金属损失于渣中的几种形式

（1）主金属铅的损失。进入渣中的损失分为化学损失、物理损失和机械损失三种形式。化学损失是硅酸铅未被还原而进入渣的损失。物理损失是铅及其化合物在渣中溶解的损失。机械损失是分离不良的机械夹杂在渣中铅的损失。铅熔炼炉渣中Cu、Pb主要以铜锍形式存在，是因分离条件不佳造成铜锍与炉渣分离不完全，所以炉渣中铅以物理损失为主。其次，铅铜损失也有以硅酸盐形式存在的化学损失，还有少量为机械损失。

（2）贵金属金、银等的损失。参照李运刚以金精矿、金焙砂为原料，用SiO2、CaO、ZnO以及PbO和还原剂焦粉配渣，通过模拟贵铅捕金工艺条件下，在不同产铅率和产锍率的情况下金银入铅率的变化研究的试验数据及分析结果。当产铅率保持在12%左右，且锍的产出率为零时，金入铅率几乎达到100%，银入铅率为99%；随着锍产出率的升高，金银入铅率下降，当锍产出率达到15%左右时，金入铅率降至94.15%，银入铅率降至88.5%。因此贵金属的流失多数因为还原渣含铅高或者铜锍生成较多造成的。

2 有价金属损失的主要原因分析

生产过程中还原渣放出后进入烟化炉还原提锌，产生的终渣不再回收其他金属，由于铅与锍易富集金银的特性，大部分有价金属富集与液铅或铜锍中，还原渣夹带铅或者锍偏高就会随着有价金属的损失，因此有价金属的损失主要是在渣口产生。实际生产过程中易导致有价金属损失的因素主要有以下几个方面。

（1）生产过程中，铜锍产生较多。富氧底吹炉主要是氧化熔炼反应，利用高氧势进行脱硫放热进行自热反应。如果氧化熔炼不充分，脱硫不彻底，铅渣中残余硫较高，在还原炉的强还原气氛中未氧化完全的硫化物就易与铅、铜反应形成铜锍，若配矿的铜又较高，就会形成大量的铜锍，铜锍一般夹杂在炉渣与铅液之间，炉渣和铜锍分离较为困难，极易在放渣时带出铜锍甚至夹带铅液，这是造成炉渣中有价金属损失的一个重要因素。

（2）配矿杂质较多或混配原料均匀度不足。铅冶炼的原料复杂矿繁多，其中杂质含量也较多，铅冶炼生产中砷、锌、镁等金属杂质含量如果偏高会严重制约生产指标。如果原料中砷和锑含量高会在熔炼还原过程中产生大量的粘渣；锌、镁的氧化物为高熔点、黏度大的化合物，熔炼时这些锌的化合物进入熔渣和锍，导致它们熔点升高、粘度增大、密度差变小和分离困难，甚至饱和在铅锍和熔渣之间析出形成横膈膜，严重影响还原炉炉况，妨碍熔体分离。富氧底吹熔炼主要依靠硫与氧气反应放出的热量维持热平衡，保证熔炼反应的持续进行，原料含硫量波动较多或较频繁，会造成炉温的波动。炉温一旦下降，炉渣就会发粘，渣与铅不分离，造成渣含铅高，如果炉温下降较快还容易造成“死炉”结渣事故。

（3）炉渣渣型的影响。根据CaO-SiO2-FeO三元系等粘度图可知，FeO-CaO二元系附近粘度显著降低，不含SiO2的铁酸系炉渣，通常有非常好的流动性。组成接近CaO/SiO2=1的熔渣粘度最低。当FeO含量恒定，增大或减小这个比例，都将增加熔渣的粘度，固定这个比例，增加FeO含量，粘度下降。渣中CaO、SiO2偏高，渣粘度就大，不利于渣铅分离，因此选择合适的渣型对冶炼生产回收金属非常重要。

（4）渣线与铅液面控制不合理。渣线控制不宜过高也不宜过低。当持续进渣过多，炉内渣液面较高时，炉况容易恶化，一是粉煤不能均匀的吹入炉内，炉温控制比较困难；二是渣层较厚，底吹穿透压力较大，搅拌直径有限，气流在熔体中的扩散不充分，炉内部分区域容易形成“死区”。当渣线控制过低，以同样压力的底吹气流穿过铅层时气速较快，由于底吹还原炉底部是富含金银的铅液，气流快速穿越铅层时会将部分铅液带入渣层，而渣层较低，没有足够的沉降条件，导致渣中会带有大量的明铅，也会导致有价金属的损失。

3 降低有价金属损失的措施

根据还原反应机理，降低还原炉渣含铅是可控的。若渣中总铅量超过3%且金属颗粒铅超过1%，表明熔池内金属和渣分离不彻底；若渣中总铅量超过3%且以氧化铅形式存在的铅超过2%时，表明还原程度不够。

降低还原炉渣含铅采取的措施主要有：控制还原气氛、控制渣型、稳定喷枪流量及压力、控制混合料中的部分元素含量、控制合理渣温、控制合理的渣坝与铅坝相对高度等。

（1）控制还原气氛。底部喷吹粉煤作为燃料及还原剂，由于还原反应在还原剂表面发生，使用粉煤作为还原剂，增大还原剂表面积以达到强化还原的目的，降低渣含铅的同时避免块状还原剂可能引起局部铁过还原。目前氧煤比控制在0.6～0.65之间。

（2）渣型控制。为了控制好渣型，根据CaO-SiO2-FeO三相图，结合实际生产数据，在FeO/SiO2=1.5～2.5，CaO/SiO2=0.3～0.6的范围进行试验，观察炉渣流动性和分析还原渣含铅量。经过试验证明，当FeO/SiO2约2.0，CaO/SiO2约为0.4时，渣的流动性最好。

（3）稳定喷枪流量和压力。氮气和除盐水在喷枪最外层汇集，一起喷出，喷出后呈雾状，迅速蒸发，给喷枪周围降温并提供惰性环境，保护喷枪，但如果氮气和水量太高压力多大会造成喷溅，不利于渣铅分离。

（4）控制混合料中的部分元素含量。为了避免大量粘渣的产生，一般把混合料中As和Sb的总含量控制在1.2%以下，配矿含锌控制在6%左右，不超过7%。

（5）控制合理渣温。炉内的高温状态能有效的降低高铅渣的粘度，增大渣的流动性，有利于渣铅的沉降分离，有效的减少金属铅在高铅渣中的夹杂损失，从而提高沉铅率。相反，过低的渣温会导致沉铅率降低。在生产过程中需要选择合适的炉温，根据我厂的生产实践经验，渣温选择在1180℃～1240℃是比较适宜的。

（6）控制合理的渣坝与铅坝相对高度。合理的铅坝高度是减少渣中含金属铅、提高沉铅率的重要措施，铅坝高度与渣坝的相对高差控制在20mm左右，底吹还原炉的有效内径为3.2m，生产渣线一般控制在1.2m～1.6m。

4 结语

在生产实践中，通过对配料、克莱德粉煤系统、底吹粉煤还原工艺过程的有效控制，采取有效的措施，还原炉渣含铅最低降至0.8%，一般波动范围在0.8%～1.5%之间，跟踪调查结果较好，也为企业带来了客观的经济效益。

[1]李栋.高铅渣直接还原炉的研发设计[J].中国有色冶金，2012,41（1）：35-37.