从艾萨炉炼铅烟尘中回收镉的工艺研究

王 帆， 张 梅， 钱万德， 余 毅， 王 玻， 陈 茂

(云南驰宏锌锗股份有限公司， 云南 曲靖 655000)

从艾萨炉炼铅烟尘中回收镉的工艺研究

王 帆， 张 梅， 钱万德， 余 毅， 王 玻， 陈 茂

(云南驰宏锌锗股份有限公司， 云南 曲靖 655000)

针对艾萨炉冶炼粗铅流程中镉在艾萨炉烟尘中不断富集的情况，提出硫酸浸出艾萨炉烟尘，使镉开路，在锌冶炼系统中生产精镉。试验表明：该流程技术可行，工艺经济，安全性好。

粗铅冶炼； 艾萨炉烟尘； 镉； 富集； 开路

0 前言

云南某冶炼厂粗铅冶炼采用艾萨炉富氧熔炼- 鼓风炉还原- 烟化炉吹炼流程。精矿进入艾萨炉，其中的PbS部分在熔池上部空间被直接氧化为Pb，部分被氧化为PbO；PbO在熔池内与未氧化的PbS反应生成粗铅。艾萨炉的主要任务是脱硫及产出部分粗铅，艾萨炉产出的渣由鼓风炉处理。目前艾萨炉处理的物料有硫化铅精矿、氧化铅精矿、硫酸铅渣等，铅精矿中伴生的镉、砷等元素在艾萨炉熔炼过程中挥发，富集于烟尘中，经艾萨炉余热锅炉及电收尘收集后返回艾萨炉备料系统。

该厂艾萨炉2005年投产以来，一直处理低镉含量自产铅精矿，期间艾萨炉烟尘含镉呈缓慢上升趋势，而随着处理的外购高镉含量铅精矿量的增加，烟尘含镉上升趋势明显加快，2014年烟尘含镉最高时达12%。因此，艾萨炉冶炼粗铅流程中镉富集问题成为亟待解决的问题。

1 艾萨炉熔炼过程中镉的分布

表1为2012年艾萨炉冶炼过程中元素平衡表。

从表1可以看出，在艾萨炉的投入和产出中，艾萨炉烟尘中的镉均占有极大的比例。由于目前艾萨炉烟尘在粗铅冶炼流程中无开路，镉一直在富集。

艾萨炉烟尘中镉不断富集，会带来以下问题：

(1)大量有价金属无法得到回收。

表1 2012年1～7月艾萨炉熔炼 过程Cd元素平衡表

(2)烟尘返回备料系统进行混料，含镉烟尘飞扬，影响现场环境。

(3)烟尘中的镉对岗位人员造成职业健康危害。

(4)由于含镉较高，艾萨炉配料可操作的空间受到限制，不利于稳定生产。

2 项目原理

该厂为铅锌联合冶炼厂，锌冶炼采用常规湿法冶炼，拥有精镉生产系统，对锌冶炼中的镉进行回收。本项目拟选择合适工艺，对艾萨炉烟尘中的镉进行回收，使其进入锌系统产精镉，解决艾萨炉烟尘中镉富集问题。

表2为本项目试验原料艾萨炉烟尘的主要成分。

表2 艾萨炉烟尘主要成分 %

从表2可知，艾萨炉烟尘中含有少量锌，有害元素砷、铊等含量高，且砷在锌湿法流程有生成AsH3的风险。因此，实现镉、锌尽可能浸出进入溶液，且妥善处理砷、铊为本项目的技术难点。

将含镉烟尘加入到硫酸溶液中，加热搅拌一定时间进行浸出。在浸出过程中，加入氧化剂将As3+氧化成As5+，以降低砷的处理难度。浸出过程中发生的主要反应如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

+8H2O

(5)

浸出得到合格的富镉溶液，采用锌粉置换产出海绵镉：

(6)

此外，烟尘中的氧化锌及其他稀有金属也参与了浸出反应。

3 项目流程

3.1 工艺流程

在前期大量工作的基础上，确定了艾萨炉烟尘镉开路流程，如图1所示。

注：硫酸可使用锌废电解液，甚至可根据整个流程需求，选用净化污酸；高铁使用硫酸铁 图1 艾萨炉烟尘镉开路工艺流程图

采用二段浸出，通过控制终点pH，一段中性浸出产合格的中上清供置换(目标：Cd～20 g/L，As<5 mg/L)；在浸出过程中，加入氧化剂，使烟尘中低价As氧化成高价As，从而大大降低脱砷难度；终点时，Fe3+水解沉淀，吸附砷等杂质进入渣中。该工艺可大大降低Fe/As比。多次试验证明：Fe/As只需控制在2～3，就可将中上清含As控制在5 mg/L以内，所以该工艺高铁耗量低，渣量小。

二段酸性浸出尽量降低渣含Cd(目标：Cd<2%)，入渣的As在此步有极少部分(浸出率<5%)被浸出，酸浸液返回中浸，不会造成As的富集，整个工艺流程的安全性可得到保证。

锌粉置换过程中，加入醋酸铅沉Tl，将Tl沉入海绵镉中，多组试验证明，溶液中的Tl能够脱除到0.8 mg/L以下，从而避免流程中Tl的富集。

3.2 试验结果

试验数据见表3、表4。

表3 试验所产上清液主要成分

表4 试验所产酸浸渣主要成分 %

整个流程中各金属的浸出率：Cd～70%，Zn～50%,Tl～50%，As基本不浸出。而针对此烟尘，采取600 g/L超浓硫酸溶液浸出，各金属的浸出率：Cd～78%，Zn～76%,Tl～62%，As 90%以上。因此，选用该工艺，烟尘中主要有价金属的浸出率可得到保证。

在锌粉置换时，用便携式AsH3检测仪测试了置换过程中AsH3的峰值和稳态值，数据表明该工艺安全。

4 结论

(1)选择合理的工艺流程，可实现艾萨炉烟尘中镉与砷的有效分离，实现艾萨炉烟尘中镉的湿法开路。

(2)该工艺工序少、流程短，只产生一次渣，无中间渣料；所需设备少，不需对现行工艺做大的改动即可实现。

(3)通过在浸出过程中使砷氧化，可大大降低沉砷难度，降低沉砷过程中的Fe/As比，减少高铁的补入量，降低渣量。

[1] 张忠辉,兰尧中,陈锋.从烟尘中回收镉的工艺研究现状[J]. 现代矿业,2010，(9):91-92.

[2] 狄聚才.锌冶炼系统处理炼铅含镉烟尘的生产实践[J]. 中国有色冶金,2010，(5):25-27.

[3] 徐养良等. 艾萨炉高砷烟尘综合利用新工艺[J]. 中国有色冶金,2005，(5):16-18.

Process study of cadmium recovery from ISA lead smelting furnace dust

WANG Fan, ZHANG Mei, QIAN Wan-de, YU Yi, WANG Bo, CHEN Mao

With the continuous enrichment of cadmium in ISA smelting furnace dust treatment during the lead bullion smelting process, this paper suggests that sulfuric acid leaching shall be adopted for ISA furnace dust treatment to produce refined cadmium after Cd removel in open circuit. The test results show that the process is technically feasible with good economy and safety.

lead bullion smelting; ISA furnace dust; cadmium; enrichment; open circuit

王 帆(1985—)，男，湖北洪湖人，硕士，工程师，从事冶金工业研发管理工作。

2016-02-24

TF812； TF819.2

B

1672-6103(2017)01-0071-02