铜冶炼烟尘综合回收利用工艺的生产实践

戴俊普

（富民薪冶工贸有限公司，云南 昆明 650400）

在铜的火法冶炼过程中，精矿中杂质成分的开路方向主要有炉渣和烟尘。其中烟尘成为铅、锌、砷、锑、铋等易挥发元素的主要开路方向。由于烟尘的性质和价值，决定了烟尘成为铜冶炼过程的一个重要综合回收点，同时也成为铜冶炼过程有毒有害元素的一个集中处置点。本文介绍了昆明西科工贸有限公司对铜冶炼烟尘性质的研究，以及烟尘综合回收过程的生产实践。

1 铜冶炼烟尘物相

铜冶炼烟尘中各元素的物相将对其后序的处理工艺选择产生显著的影响。通过对烟尘的物相分析，发现各元素在烟尘中主要以硫酸盐、氧化物、硫化物三种形态存在。

表1 烟尘中各元素存在的主要形态

2 铜冶炼烟尘各元素潜在价值分析

铜冶炼烟尘作为冶炼过程中易挥发性杂质的富集物，含有大量铅、砷等有毒有害元素，而受定为危险废物，编号HW48。根据烟尘中各元素的含量及其市场的价格，推算各元素潜在的价值。按其潜在的价值的大小，大致可将烟尘中的元素分为四个梯队，即第一梯队为铜、铅、铋，第二梯队为锌、锡、铟、银，第三梯队为金、锑，第四梯队为砷、硫等。第四梯队的元素主要是负价值的元素，它们需要大量的处理成本，而不能产出太多的产值，甚至需要大量的处置费用。

因此，对于烟尘的处理的定位，首先是定位于解决铜冶炼过程中涉铅涉砷物料的安全环保处置；这就要求通过综合回收处理，将相关物料分离固化为市场可销售的产品。如金属元素形成可销售的金属产品，炉渣形成无害化的建材，硫形成可使用或销售的产品，砷形成可销售或易处理的产品或物料。然后才是考虑经济效益的提高，即如何回收物料中的铅、铜、铋、锑、锌、锡、铟、金、银等有价元素。

3 铜冶炼烟尘处理过程的实践

目前，国内各相关单位对于铜冶炼烟尘的处理，主要以火法还原熔炼或湿法+火法还原熔炼为主。主要是回收其中的铜、铅、锌、铋、锑、锡、金、银，同时富集和分离硫、砷等有害元素。

表2 各元素的回收形式

对于火法工艺，铜的回收将以冰铜形式进行回收；锌一般固化于渣中，或通过对渣的烟化，以氧化锌粉形式进行回收。对于湿法+火法工艺，铜的回收将在湿法过程以电积铜、海绵铜形式回收，在火法段以冰铜形式回收；锌在湿法段以硫酸锌形式回收，在火法段被固化于渣中，或通过对渣的烟化，以氧化锌粉形式进行回收。

（1）生产工艺流程。该生产系统分为三个工序：烟尘浸出工序、溶液处理工序、浸出渣火法处理工序，其中浸出工序主要使部分Zn、Cu、As、Cd进入浸出液，Pb、Bi、Sn主要进入渣中。

（2）开路除砷技术特点。烟尘通过湿法浸出，大量砷以离子形态进入了溶液。溶液中的砷主要以五价形态存在，从而使砷在溶液有足够高的溶解度。在砷的各种形态中，白砷成为仅次于金属砷的固体负载物。在有市场的情况下白砷是砷开路的良好方向。但随着环保要求的提高，以及砷产出量的增加，使砷的无害化处置已成为砷开路的必然选择。砷酸铁、砷酸钙将成为砷固化处理的重要形态。由于砷在溶液有三价和五价两种形态，而砷酸盐的稳定性明显高亚酸盐。因此，在沉砷固化过程中如何将三价砷尽可能氧化为五价砷，是确保砷固化产物稳定性的关键。同样这些产出物的结晶形态也是影响砷的稳定性的关键。

（3）电积脱铜技术特点。通过浸出进入溶液的铜，一般通过置换、电积、沉淀等方法进行铜的回收。西科公司采用自主开发的电积工艺，将高砷溶液通过电积的方式将铜以电积铜形式从溶液分离出来，产出电积铜。此方法具有产出物价值高，没有引入其它杂质元素，溶液能有效的循环使用等优点。

（4）硫的回收利用技术。烟尘通过湿法浸出后，其浸出渣一般采用火法进行处理。这就成为以铅为载体，进行铋、锡、铜等元素回收的过程。在浸出渣中铅、锌、锡等主体元素主要以硫酸盐形态存在，因此，火法处理过程就要求是一个还原过程，在还原气氛下将硫酸盐转化为金属单质和SO2。所以，采用强氧化反应来处理这些物料是不适合的，而且这些反应主要为吸热反应。由于浸出渣中的硫主要以硫酸盐形态存在，且硫含量一般在6%～13%。在火法还原处理过程中，硫转化为SO2进入了烟气。因此，对烟气中SO2的回收处理，也是烟尘综合回收过程中的重要环保过程。对于烟气中的SO2，通常用氨水、钠碱溶液等进行吸收和固化。西科通过一系统的措施，充分发挥过程物料中的最大价值。如减少尾气氨逃逸的量，使用高效的硫酸铵蒸发浓缩工艺，将高浓度SO2转化为高价值的液体SO2等。

（5）锌的综合回收技术与成本控制。进入溶液的锌，一般采用蒸发浓缩结晶方式以硫酸锌晶体形式进行回收。此过程的蒸汽费用将成为最大的成本。西科公司为降低蒸汽的消耗，节约成本。开发了复杂溶液体系下的多效蒸发浓缩工艺有效的解决了这一问题。同时为提高硫酸锌产品质量，开发了新的浓缩结晶工艺，从而使锌与其它杂质得到了有效分离。

（6）铅铋合金长周期电解技术。铅铋合金经除Cu、Sn等精炼后，含铋达8%～12%，众所周知，高铋铅电解对电解铅质量影响很大。西科公司通过自己的探索，解决了这一过程中的问题，开发了新的补铅方法，代替了黄丹补铅的方法；开发了新的电解控制工艺，实现了长的阴阳极周期，有效的减少了阴阳极的制作和处理量，已使阴阳极周期延长至7天～9天。产出电解铅含铋稳定在＜0.002%。电解过程中，控制电流密度90A/m2～120A/m2，槽电压0.3V～0.5V。铅铋合金电解产出1#电铅，电流效率90%～95%。

4 结论

铜冶炼烟尘综合利用的生产实践，实现了烟尘的开路处理，使得随铜精矿带人流程的各种有害杂质元素被迅速开路，有效地避免了有害杂质在铜冶炼大系统的循环，其次，通过西科公司对铜冶炼烟尘综合回收利用技术的不短探索与总结，能有效的保证了烟尘综合回收过程的安全、环保和经济效益。