硫化锑金精矿冶炼工艺优化及生产实践

阳振球，邝江华

(湖南辰州矿业有限责任公司)

硫化锑金精矿通常含金30～70 g/t，其处理工艺主要为鼓风炉挥发熔炼工艺，该工艺利用硫化锑易挥发氧化的特性[1]。湖南辰州矿业有限责任公司(下称“辰州矿业”)冶炼厂采用鼓风炉挥发熔炼工艺处理硫化锑金精矿，大部分锑挥发氧化成氧化锑(俗称锑氧)进入烟气，经过冷却收尘后得到锑氧，再进行还原熔炼、精炼产出精锑；少部分锑进入前床，以贵锑形式产出，95 %以上的金进入贵锑，贵锑进入炼金炉富集得到富贵锑，富贵锑磨粉后进行湿法提金，产出金质量分数90 %左右的粗金粉[2]。本文主要对辰州矿业冶炼厂硫化锑金精矿冶炼工艺优化措施及效果进行了总结和分析，为进一步提高回收率及优化改造提供技术支撑。

1 硫化锑金精矿冶炼工艺

1.1 生产工艺流程

辰州矿业冶炼厂硫化锑金精矿冶炼工艺主要分为6个工序，分别为制粒工序、鼓风炉工序、灰吹炉工序、纯炉工序、炼金炉工序及湿法提金工序。工艺流程见图1。

1.2 制粒工序

制粒工序主要是将辰州矿业自产硫化锑金精矿、外购硫化锑金精矿及砷碱渣处理车间回收的锑精渣、岗位收尘回收物料按照原料配比要求进行混合，配以5 %～7 %的石灰后，通过圆盘制粒机制成直径12 mm，含金40～70 g/t、锑≥35 %、二氧化硅<15 %、铅<0.5 %、砷<1 %、铋≤50×10-6的球粒[3]，并通过自然干燥，控制含水率达到8 %左右，从而满足鼓风炉工序要求。

1.3 鼓风炉工序

鼓风炉工序主要将制粒工序产出的球粒，配以造渣熔剂(铁矿石200 kg/t、石灰石50 kg/t)，以焦炭为燃料，鼓入空气进行挥发熔炼。大部分锑挥发氧化成锑氧进入烟气，经过冷却收尘后得到含锑73 %左右、金4～7 g/t的含金锑氧，废渣、锑锍及大部分金与少部分锑形成的合金(俗称贵锑)流入前床进行沉降分离。控制废渣含金<1.0 g/t、锑<1.3 %，锑锍含金<5.5 g/t、锑<2.5 %，贵锑含金≥800 g/t、铁<15 %[3]。

1.4 灰吹炉工序

灰吹炉工序的作用主要为收金除铅。其主要是将鼓风炉工序产出的含金锑氧配以还原煤进行还原熔炼，去除杂质后，通过鼓风机进行吹炼，大部分锑再次氧化成锑氧，绝大部分金、铅富集在底水(毛锑)中。控制产出的锑氧含金0.5 g/t左右、锑75 %以上；毛锑含金150～400 g/t、铅5 %左右[4]。

1.5 纯炉工序

纯炉工序主要是将灰吹炉产出的锑氧配以还原煤进行还原熔炼，加入片碱除砷、加入除铅剂除铅，产出精锑产品。

1.6 炼金炉工序

炼金炉工序的作用是进一步富集金。其主要是将鼓风炉工序产出的贵锑配以纯碱进行熔炼，加入石英砂除铁后，吹炼富集金。控制锑氧含金<20 g/t，富贵锑含金≥12 000 g/t。

图1 辰州矿业冶炼厂硫化锑金精矿冶炼工艺流程

1.7 湿法提金工序

湿法提金工序是将富贵锑进行破碎、磨粉后，加入盐酸、氧化剂进行选择性氯化浸出，一步将金和其他元素分离，浸出渣洗涤、干燥后得到质量分数90 %左右的粗金粉。

2 工艺优化

2021年，辰州矿业冶炼厂计划金回收率为96.50 %、锑回收率为96.00 %。全年实际金、锑回收率分别为96.81 %、96.33 %[5]，分别较计划提高了0.31百分点、0.33百分点。

2.1 制粒工序

制粒工序为硫化锑金精矿冶炼生产的第一道工序，其关键控制点：为鼓风炉工序提供元素、质量稳定的球粒，元素控制主要为金、锑、铁，质量控制主要为粒径、粉末及强度。

球粒金、锑品位过低，经济性不强；其品位过高，造成锑氧品位升高，废渣、锑锍中金、锑品位升高，影响金、锑回收率。经过生产实践，控制球粒含金50～65 g/t、锑38 %～42 %、铁9 %～11 %为宜。根据生产实践，锑锍熔点低、流动性强，对炉缸结块有冲刷作用，因此一般用锑锍处理炉缸结块。为保证炉缸内熔体流动性，要控制适当的锑锍产出量。

制粒工序通过行车加装计量秤实现精准配料，原料入配料仓可实现“先检后配”，制粒后化验结果与配料单成分偏差率可控制在4 %以内。同时，控制制粒石灰配比为6.5 %～6.8 %，含水率12 %左右，确保球粒强度。此外，通过规范划分干燥场区域，减少干燥矿堆码层数来提高干燥效果，保证球粒强度，减少粉末。

2.2 鼓风炉工序

鼓风炉工序关键控制点在于废渣、锑锍金、锑品位的控制及炉况的稳定。此工序从降低锑锍载金能力、渣型控制、鼓风炉控制及前床沉降方面进行优化。

2.2.1 降低锑锍载金能力

根据生产实践，鼓风炉加入碱性物质后，锑锍变得疏松，洒水冷却后能松散并化成粉末状，降低了锑锍载金能力，并改善了贵锑沉降效果。根据生产数据统计，在添加碱性物质前，锑锍含金约为30 g/t；添加部分碱性物质后，锑锍含金可降低至10 g/t左右；在保证碱性物质添加足够、产出锑锍能化成粉末状的情况下，金品位可降低至5 g/t以下。

2.2.2 渣型控制

还原反应及交互反应产生的金属锑进入炉缸风嘴以下部位时，由于缺少氧气不能再发生氧化反应，以金属锑的形态进入前床，沉降分离后绝大部分进入贵锑中。渣黏度高、密度大，金属锑沉降阻力增大，其会残留在废渣与锑锍中，造成废渣与锑锍含锑量升高，影响锑回收率。

硫化锑金精矿鼓风炉挥发熔炼渣型组分一般为SiO240 %～42 %，FeO 28 %～32 %，CaO 20 %±，其他(Al2O3、MgO等)10 %[1]。加入碱性物质后，鼓风炉渣型组分为SiO234 %～38 %，FeO 26 %～30 %，CaO 15 %～18 %，Na2O 8 %～12 %，其他(Al2O3、MgO等)8 %～10 %。

2.2.3 鼓风炉控制

鼓风炉控制锑锍、废渣指标是一个十分复杂的系统，其因素随时变化并相互制约、相互牵连，只要一个因素发生变化，其他因素也会随着变化。其主要因素有焦率、鼓风量、料柱与风压、生产故障等。

2.2.3.1 焦 率

生产中适当提高焦率有利于降低废渣、锑锍指标。焦率低是导致炉温低、生产故障的主要原因，也是影响废渣、锑锍指标升高的主要因素。焦率低时，对Sb2S3的挥发不利，其反应不完全，导致进入前床熔体的Sb2S3含量升高；渣变稠，黏性增大，被渣包裹的金属从渣中分离变得困难或速度减慢，使进入前床熔体的金属量升高；易产生风眼空洞、炉缸结块、炉身挂料等生产故障，废渣、锑锍指标急剧升高，超高指标出现的几率增加。

在生产过程中，鼓风炉炉缸内情况复杂、变化较快，焦率不能固化，要通过每小时观察一次风眼、每2 h捅一次风眼、每2 h观察料柱(鼓风管水柱高度)复位情况或通过炉顶观察炉缸内情况等判断炉况后，及时按3～5 kg/批增减焦炭，以保证炉况稳定及经济性。目前，鼓风炉工序焦率为35 %左右。

2.2.3.2 鼓风量

适当增大鼓风量有利于降低废渣和锑锍的品位。鼓风量大，提供的氧气充足，物料反应充分，进入熔体的金属减少，废渣和锑锍的金、锑品位下降；但当焦炭质量变差、入炉含锑下降时，不宜增大鼓风量。目前，鼓风炉工序鼓风强度为77～81 m3/(min·m2)。

在生产过程中，鼓风量还需要与抽风量进行匹配。经过多年摸索，鼓风炉工序采用“小鼓风、大抽风”方式的经济性更高，155 kW鼓风机运行频率不高于39.5 Hz，160 kW抽风机运行频率不低于33 Hz。

2.2.3.3 料柱与风压

在鼓风机参数不变的情况下，鼓风管风压与料柱高度、料层空隙度紧密相关，与料柱高低成正比。料柱过高，炉缸内压力大，影响咽喉口使用寿命，易造成物料尚未反应完全就进入前床，使废渣指标上升；料柱过低，炉缸内细料飞扬，造成鹅颈、火柜积灰增多，增大清理难度，易出现“穿阳风”现象，造成炉缸温度降低。鼓风炉工序以鼓风管水柱高度反映炉内料柱情况，目前料柱高度为400～750 mm。

2.2.3.4 生产故障

咽喉口喷火生产故障是指咽喉口由于使用时间过长，熔体冲刷将咽喉口孔径从80 mm扩大到150 mm以上，甚至达到250 mm以上，出现炉缸向前床喷火的现象。喷火作业容易将生料和氧化锑喷至炉缸和前床，是导致指标升高的重要原因之一。

喷火时前床氧化锑烟气很大，这是导致废渣中氧化锑含量高的主要原因；喷火时有大量的焦炭被喷到前床，导致炉缸内亏焦，使炉况恶化；还没来得及反应的物料被喷到前床，导致废渣中Sb2S3与FeAsS含量升高。

为了保证鼓风炉的经济性，一般不会在刚出现咽喉口喷火现象时就立即更换咽喉口。在生产实践中，通过“下料提前放风”“蓄渣操作”“低料柱运行”等操作来确保咽喉口喷火情况不急剧恶化。

2.2.4 前床沉降

贵锑、锑锍及废渣进入前床沉降分离，良好的沉降条件是确保指标的前提。在渣型、搭配碱性物料入炉等稳定的情况下，提高前床炉温可明显提升沉降分离效果，但需要考虑经济性。

鼓风炉前床采用重油供热，辰州矿业冶炼厂制定了前床用油标准，通过流量计实时显示并进行控制，具体情况为：放渣前1.5 h，流量≤120 L/h；放渣后停油0.5 h，开油后前2 h，流量≤70 L/h；放炉前1 h，流量≤110 L/h；放炉后前3 h，流量≤70 L/h；其他时间，流量≤80 L/h[6]。

根据实践情况，鼓风炉工序采用此用油标准后，废渣含金可控制在0.85 g/t以下，废渣含锑可控制在1.40 %左右，锑锍含锑可控制在1.75 %左右，且重油单耗为27 kg/t以下，达到计划要求。

2.3 灰吹炉工序

灰吹炉工序利用吹炼富集的方式进行收金除铅，影响收金除铅效果的主要因素为吹炼温度。吹炼温度过高，造成铅大量氧化进入锑氧，而铅进入纯炉工序后需要加入药剂除去。除铅过程产出的铅渣将带走较多锑金属，影响锑回收率；锑氧化速率加快，造成金被机械夹杂带走的几率增大，锑氧含金过高，金进入纯炉工序后无法被回收，从而造成金流失，影响金回收率。目前，灰吹炉工序控制吹炼温度为700 ℃～750 ℃。

在实际操作过程中，锑氧还原熔炼后的泡渣若没有扒干净，吹炼期间就会形成过多的浮渣，浮渣清理难度大，浮在锑水表面，减少了锑水氧化面积，而有时为了提高吹炼速度会加大吹炼压力，造成局部吹炼温度过高，影响收金除铅效果。灰吹炉工序在吹炼期间采用精石灰进行清渣，确保清渣效果和吹炼效果。

2.4 纯炉工序

纯炉工序主要影响锑回收率，其主要控制点为碱渣、铅渣产率及含锑指标。碱渣是锑精炼过程中加入碱除砷产出的浮渣，含砷20 %左右、锑25 %左右。铅渣是锑精炼过程中加入除铅剂产出的浮渣，含铅10 %左右、锑23 %左右。影响碱渣、铅渣产率的主要因素是锑氧中砷、铅品位。

扒渣操作是控制碱渣、铅渣含锑的重要措施。扒渣至工作门口时要稍停3～4 s，让锑珠尽量流回炉内，不被泡渣带出；扒渣时扒子后端稍微抬高，形成向炉内倾斜姿势；扒渣时速度不要过快[7]。

2.5 炼金炉工序

炼金炉工序的关键控制点为炼金泡渣产率、含金指标及锑氧含金指标。炼金泡渣是炼金炉熔炼贵锑产出的除铁渣，金品位为90 g/t左右、锑品位30 %左右。影响炼金泡渣产率的主要因素为贵锑含铁，铁含量越高，产率越大；其次为石英砂添加量。目前，炼金炉工序贵锑含铁11 %左右，石英砂添加量为1 %左右，炼金泡渣产率为38.35 %。锑氧含金指标控制措施与灰吹炉工序基本一致。

2.6 湿法提金工序

湿法提金工序关键是控制氧化剂的加入量和加入时间。氧化剂加入过多、过快，将造成浸出过程中金被溶解进入浸出液中。目前，湿法提金工序氧化剂与物料质量比1 ∶1，加入时间1.5 h以上。

2.7 无名损失控制

无名损失是指各工序损失总和。无名损失除了要控制各工序的“跑、冒、滴、漏”，减少工序循环外，重点需要把控原料入厂及渣类出厂。主要是监管原料、渣类取样、化验、计量过程，防止出现原料入厂虚高、渣类出厂虚低的情况。

2.8 生产效果

辰州矿业冶炼厂2021年主要技术经济指标见表1。

表1 2021年主要技术经济指标

3 结 语

辰州矿业冶炼厂采用鼓风炉挥发熔炼工艺处理硫化锑金精矿，在多年的生产实践中，从金属平衡管理入手，查找出各工序关键控制点，再结合各工序实际操作，对工艺进行了不断优化，提高了金属回收率，金回收率为96.81 %、锑回收率为96.33 %，高于同类型冶炼企业金回收率(95.00 %左右)、锑回收率(95.50 %～96.00 %)，可为同类型冶炼企业工艺优化，提高金、锑回收率提供参考借鉴。