铜铅分离炉——吹炼炉处理含铜杂料的工艺设计

王宇佳

(长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南 长沙 410000)

从硫化锌精矿中提取金属锌的方法可分为火法和湿法。湿法炼锌厂通称电锌厂，其产量约占世界锌总产量的85%，湿法炼锌产出的含铜杂料通常称为铜渣。火法炼锌主要有竖罐炼锌和ISP密闭鼓风炉炼锌两种工艺。竖罐炼锌由于环境污染严重，劳动条件恶劣，已被淘汰。ISP工艺存在至今的优势之一是对原料的适应性强，不仅可以处理复杂低品位的硫化锌混合矿，而且可以处理含锌铅的中间物料、杂料等。某锌冶炼厂ISP主系统铅锌产能提高，外购原料含铜品位逐年增加，铅锌烧结块含铜长期保持在2%左右，熔炼工段和粗铅火法初步精炼工段产出的贫化渣和冰铜等含铜杂料随之增加。湿法及火法炼锌产出的含铜渣或含铜杂料均含有铜、铅、锌等有价金属，具备很高的回收价值。目前处理含铜杂料的工艺主要有：富氧侧吹炉法[1]、鼓风炉法[2]和酸溶法[3]等。由于湿法处理工艺流程长，成本高，会产生大量的重金属废水，所以火法工艺成为含铜杂料处理的主要工艺。富氧侧吹炉法是一种环保，节能、有价金属综合回收率高的渣处理工艺，但是对处理量规模有一定要求，而且投资较大。传统的鼓风炉法由于加料口无法密封，漏入的空气量较大，导致鼓风炉出口烟气量大，煤耗较高，现场环境较差。铜铅分离炉-吹炼炉法投资介于富氧侧吹炉法与鼓风炉法之间，密闭性较传统的鼓风炉好，烟气量少，能耗较低，相对比较环保。从该ISP厂的实际情况出发，应用铜铅分离炉～吹炼炉处理含铜杂料能取得较好的技术经济指标和较高的经济效益。

1 原料

原料为国内某ISP厂主系统产出的贫化渣和冰铜。贫化渣的主要成分见表1，冰铜的主要成分见表2。

表1 贫化渣主要成分表

表2 冰铜主要成分表

从成分表中可以看出，贫化渣中Cu、Pb含量不高，含Zn 7.4%，有价金属的回收价值不高；但因其中SiO2，CaO，FeO含量较高，可以用来造渣，减少辅助材料的用量。冰铜中含Cu 35%，含Pb 22.68%，含Zn 7.75%，铜和铅都有很高的回收价值。

2 工艺选择

根据以上原料的特点，考虑到该ISP系统产出的含铜杂料物料量未达到一定的规模，采用富氧侧吹处理工艺投资过大，经济上不合理；采用传统的鼓风炉熔炼工艺污染较大、能耗高。基于整合资源、优化流程、节约投资的原则，设计采用铜铅分离炉-吹炼炉处理含铜杂料，两炉炉期匹配；采用石灰乳吸收工艺进行烟气脱硫，既能有效回收铜、铅、锌等有价金属，也满足国家日益严格的环保要求。

3 工艺流程设计

3.1 原料库配料

贫化渣、冰铜、吹炼渣、石英石、石灰石和焦炭先用抓斗抓至各自配料仓，配料仓中的焦炭经惯性振动筛筛分后，合格的焦炭由电子漏斗秤计量后经电磁振动给料机下落到混合料胶带输送机，不合格的焦炭(焦粉)经不合格胶带输送机输送至细焦粉仓堆存外售；其它物料经各自电磁振动给料机给料至各自电子漏斗秤计量后，再由各自电磁振动给料机给料到混合料胶带输送机；所有入炉物料计量后均由混合料胶带输送机输送至铜铅分离炉内进行熔炼。

3.2 铜铅分离炉熔炼

来自原料库的混合炉料由混合料胶带输送机连续地加入铜铅分离炉，同时鼓入经预热的空气进行熔炼。熔炼温度控制在1250℃～1300℃。热空气温度在200℃～250℃，由鼓风机出口的冷空气经换热器二级换热后生成。

铜铅分离炉熔炼产出的粗铅经炉缸下沿的放铅口排出，产出的黑铜经放铜口溜槽直接送至吹炼炉进行吹炼，熔炼渣经水淬后可作为建筑原料外售至水泥厂配料。

铜铅分离炉顶部产出温度为700℃左右的烟气（含尘主要为铅锌烟尘）进入一级换热器加热入炉空气，换热后烟气温度降至450℃左右，经混烟室混烟、冷却、收尘后，烟尘外售，烟气脱硫后达标排放。

3.3 吹炼炉吹炼

铜铅分离炉产生的黑铜经放铜口溜槽直接进入吹炼炉，同时加入石英石和焦炭，鼓入压缩空气进行吹炼。采用间断加料、间断吹炼和间断放渣的作业方式，吹炼温度控制在1150℃～1200℃，其中造渣期温度控制在1150℃，造铜期温度控制在1200℃，产出烟气温度高达1050℃（含尘主要为铅锌烟尘），高温烟气经二级换热器加热一级换热器里出来的热空气，换热后的烟气送入混烟室混烟、冷却、收尘后，烟尘外售，烟气脱硫后达标排放。

吹炼炉底部产出的粗铜经放铜口放入铜包中冷却，冷却后的粗铜外售或送下一步精炼工序。吹炼产出的吹炼渣经冷却、破碎后，返回至原料库的吹炼渣仓，经配料后返回铜铅分离炉熔炼。

含铜杂料处理的工艺流程如图1所示。

图1 含铜杂料处理工艺流程图

4 主要设备

工艺设计的主要设备是1台铜铅分离炉和2台吹炼炉，分别见图2和图3。

图2 铜铅分离炉

图3 吹炼炉

5 主要技术指标

工艺设计的主要技术指标见表3。

表3 主要技术指标表

6 结论

采用铜铅分离炉～吹炼炉处理含铜杂料，能很好地解决ISP冶炼企业产出的贫化渣、冰铜等含铜杂料，综合回收其中的有价金属，保护环境，积极发展循环经济，延伸产业链条，具有较好的应用前景。

（1）采用铜铅分离炉-吹炼炉处理含铜杂料可产出粗铜和粗铅，Cu回收率＞97.71%，Pb回收率＞80.04%，Zn回收率＞61.05%，综合回收好。

（2）采用铜铅分离炉-吹炼炉处理含铜杂料工艺，原料适应性强，并可搭配处理铜铅合金。铜铅分离炉产出的水淬渣直接外售至水泥厂配料，满足环保要求。