某公司冶金渣资源经济利用分析*

王玉芳，郑江华

(金川集团股份有限公司镍钴研究设计院，甘肃金昌 737100)

1 引言

某公司(以下简称公司)是甘肃省人民政府控股的以矿业和金属为核心的垂直一体化、相关多元化的大型矿业集团，是中国镍钴生产基地、铂族金属提炼中心和北方地区最大的铜生产企业。主要生产镍、铜、钴、铂族贵金属、有色金属压延加工产品、化工产品、有色金属化学品等。公司目前已形成镍产品15万 t、铜产品40万 t、钴产品1万 t、化工产品280万t的生产能力。钴产量居世界第二位，镍产量居世界第四位，铂族金属产量居国内第一位，铜产量居国内第三位。

2008年被列为国家循环经济示范企业、国家首批创新型企业。2010年被国家工业和信息化部、财政部和科技部确定为全国第一批资源节约型、环境友好型企业，2011年被国土资源部、财政部确定为首批国家铜镍多金属矿产资源综合利用示范基地。

近年公司深入推进循环经济，工业水重复利用率达93.5%，二氧化硫利用率达96.1%，资源综合利用水平稳步提高。黑铜渣生产电积铜项目实现达产达标;尾矿酸浸提取镍铜及综合利用、镍冶炼炉渣还原提铁等项目研究取得积极进展。1万t/年白烟灰和冶炼含铜废渣废酸综合利用项目建成投运。矿区荣获首批国家级绿色矿山称号［1］。公司全体员工已对“减量化、再利用、资源化”的循环经济形成共识。

本文对公司利用铜镍硫化矿生产提取镍、铜、钴及稀贵金属过程中产生的冶金渣资源经济利用现状及其发展作进一步的探讨。

2 公司冶金渣资源现状

公司冶金渣按冶炼过程划分主要有两大类，一是火法冶炼过程中产生的渣——冶炼渣，二是精炼过程中产生的渣——精炼渣。冶炼渣按冶炼主要产品分为镍冶炼渣和铜冶炼渣，镍冶炼渣产自闪速炉生产系统和顶吹炉生产系统，铜冶炼渣产自铜合成炉生产系统和铜电炉生产系统。精炼渣按精炼工艺主要有镍精炼产出的铁渣、铜渣浸出渣、压滤钴渣、阳极泥、加压浸出渣等，铜精炼产出的黑铜渣、铜阳极泥等，钴精炼产出的铁渣和铜渣等。目前火法冶炼产生的冶金渣大量堆存，精炼过程中产生的冶金渣部分返到火法工序处理，部分另行开路处理，还有部分渣仍在堆存。冶金渣分类及利用情况见图1。

图1 公司冶金渣分类及利用情况

目前公司冶金渣量及主要金属含量见表1、表2。

表1 公司冶炼渣渣量及主要金属含量

表1中，2100万t渣是镍冶炼渣与铜冶炼渣的混合渣，以镍冶炼渣居多，现堆存于渣场，其中含镍52500t、含铜 48300t、含钴 21000t、含铁 8687700t;2009～2011年产出的镍冶炼渣也堆存于渣场，其中含镍 15867t、含铜 11772t、含钴 6142t、含 铁 量1996186t。按目前年产镍冶炼渣量178万t计，渣中含镍 5487t、含铜 4098t、含钴 2136t、含铁量 694200t，资源量非常可观。目前正在进行经济利用试验研究。铜冶炼渣的利用，公司建设了110万t/a铜炉渣选矿工程项目，每年可回收铜金属量6980t。

表2 公司精炼渣渣量及主要金属含量

表2中，镍精炼渣中的铁渣是指镍电解阳极液中的除铁渣，实质上是黄钠铁矾渣，目前返镍闪速炉或顶吹炉处理;浸出铜渣是镍电解阳极液中的脱铜压滤渣经氯气浸出后的渣，从2011年3月份开始由化工厂开始进行焚烧脱硫处理试验，目前化工厂每月约处理200t，其余的堆存;加压浸出渣是一种外购高冰镍的加压浸出渣，其中的铁呈赤铁矿形态，预处理加压浸出渣是自产镍精矿的加压浸出渣，现返镍闪速炉或顶吹炉处理。

铜精炼产出的黑铜渣是铜电解液净化二段电积脱铜工序脱除砷锑铋的过程中，铜及砷锑铋一起在阴极上沉淀析出形成。按照集团公司铜的生产能力，“十二·五”期间，铜电解过程产出的黑铜渣实物量将达到4000t，铜量将达到2120t。为此，公司通过研究建设一条年处理黑铜渣4kt/a的生产线，项目建成后年产电积铜2000t，同时可以回收黑铜渣中的铅、锑、铋、银等有价金属。

钴精炼过程中产生的铁渣和铜渣含钴较高，目前返镍闪速炉或顶吹炉处理。

3 公司冶金渣资源利用分析

3.1 冶炼渣资源利用分析

公司冶炼渣中的镍冶炼渣资源经济利用项目，目前正在开展技术研究，已开展了镍铜半自熔渣冶炼技术研究、镍铜冶炼渣还原提铁技术研究、二次渣综合利用技术研究及钢产品方案的研究工作，研究目标是实现镍冶炼渣资源的全部利用。已在镍冶炼渣资源经济利用工艺路线的确定及产品定位上取得了一些成果，但还未真正打通高效、连续、经济的还原提铁生产工艺，使工业化生产具有一定投资风险［2］。公司铜冶炼渣的渣选项目的投入运行，虽然实现了其中铜资源的回收，达到了减量化目标，但渣选后的尾渣未得到利用。因此镍冶炼渣资源经济利用技术研究不仅关系到镍冶炼渣的资源经济利用，还将对所有铁橄榄石矿渣的经济利用起到积极的作用，同时可以解决我国钢铁冶金原料不足的问题，在冶金史上将产生划时代的意义。

3.2 精炼渣资源利用分析

精炼渣中除另行处理的黑铜渣、浸出铜渣外，其余渣返镍闪速炉或顶吹炉处理，是很不经济的，不仅造成镍闪速炉或顶吹炉的高耗能，而且产品指标下降。主要原因是这些渣中的主要物质以硫酸盐或赤铁矿形态存在［3］，而镍闪速炉或顶吹炉生产炉内气氛主要氧化性气氛，且熔炼温度约1350℃左右。这些渣子入炉后，使入炉物料总体熔点升高，易形成炉瘤，不仅影响产能，同时燃料率上升，炉寿命受到影响，产品指标下降。

4 公司冶金渣资源经济利用建议

4.1 冶炼渣资源经济利用

(1)继续加大正在进行的镍铜冶炼渣资源经济利用技术研究力度。尤其是低成本的提铁技术，是目前实现镍冶炼渣资源经济利用工业化的瓶颈问题。建议公司集中优势力量，攻克镍冶炼渣熔融还原提铁过程中的氧煤供热技术。

(2)建议进行镍冶炼渣风淬技术研究，开辟出一条新的冶炼渣资源经济利用之路。

4.2 精炼渣资源经济利用

对量大的精炼渣考虑另行处理，如镍精炼渣中的铁渣和加压浸出渣。

4.2.1 铁渣的资源经济利用

(1)建议进行:铁渣预处理——还原硫化熔——吹炼工艺、铁渣预处理——选择性还原——磁选工艺、铁渣洗涤——酸浸工艺研究，对比选择一条经济合理的铁渣资源经济利用技术路线［4］。

(2)建议对硫化镍可溶阳极电解精炼工艺过程中产生的一次铁渣进行资源经济利用，实现一次铁渣中镍、铜、铁的综合回收。采取的原则工艺路线是盐酸溶解——萃取铜铁——分段反萃铜铁——喷雾热解氯化铁的工艺路线［5］。

4.2.2 加压浸出渣的资源经济利用

建议进行:加压浸出渣干燥——还原造渣熔炼的处理工艺，回收其中的镍、铜等金属［6］，产生的渣并入冶炼渣资源经济利用工程中。

［1］ 王永前.金川集团有限公司七届三次职代会上的报告［R］.金昌:金川集团有限公司，2012.

［2］ 王树清.金川镍铜熔融渣还原提铁生产合金钢项目综合介绍［R］.金昌:金川集团有限公司，2009.

［3］ Pappu A，Saxena M，Asoleker S R.Hazardous Jarosite Use in Developing Non － hazardous Product for Engineering Application［J］.J.Hazard.Mater.，2006，137(3):1589 －1599.

［4］ 郑江华，张晗.金川镍电解铁渣处理工艺研究［R］.金昌:金川集团有限公司镍钴研究设计院，2011.

［5］ 石文堂.镍精炼系统一次铁渣资源化处理新工艺研究［R］.金昌:金川集团有限公司镍钴研究设计院，2011.

［6］ 王玉芳.回收镍浸出渣中有价金属的工艺研究及应用［J］.铜业工程，2010(2):44－47.