粗铋合金真空精馏技术在恒邦冶炼公司的应用

王立新 张善辉 崔家友 刘元辉 侯绍彬 赵祝鹏

摘要：山东恒邦冶炼股份有限公司采用转炉处理铅阳极泥，产生的铋渣经熔炼产出粗铋合金，粗铋合金再进一步精炼回收有价元素。粗铋合金精炼流程存在金、银、铋分散严重，直收率低等问题。通过采用真空精馏技术，粗铋中金银铜和铅铋碲得到有效分离，实现了金、银、铋和碲的分别回收，提高了经济效益。真空精馏工艺流程具有操作简单，能耗低，金、银、铋回收率高等显著优点，具有推广价值。

关键词：真空精馏;粗铋合金;铋渣;转炉;铅阳极泥;综合回收

中图分类号：TF817文献标志码：A

文章编号：1001-1277（2020）06-0062-03 doi：10.11792/hj20200614

山东恒邦冶炼股份有限公司（下称“恒邦冶炼公司”）采用火法熔炼工艺处理铅阳极泥[1]，产出的贵铅经氧化精炼产出铋渣[2]、碲渣等。其中，铋渣中金、银、铜、铅、碲质量分数较高，可综合回收。铋渣通过进一步还原熔炼产出粗铋合金（粗铋）[3-4]，粗铋再进行精炼产出铋锭，同时回收铜、铅、金、银等元素。在生产过程中，粗铋精炼工艺存在金、银、铋分散严重，直收率低，加锌除银工序锌锭消耗大、成本高、效率低等问题。鉴于此，采用真空精馏技术[5-6]，实现了粗铋中金银铜与铅铋碲的高效分离，提高了金、银、铋和碲回收率，降低了能耗，提高了经济效益。

1 粗铋性质

铋渣[7]中杂质元素质量分数较高，需配入焦炭、纯碱等辅料进行还原熔炼[8]。通过取样分析，铋渣主要元素分析结果见表1。

由表1可知，铋渣中金、银、铜、铅、碲、锑质量分数较高，具有可回收价值。铋渣经还原熔炼产出粗铋，粗铋主要元素分析结果见表2。

由表2可知，粗铋中金、银、铜、铋、碲得到有效富集。因此，有必要研究高效回收粗铋中金、银、铜、铋、碲的工艺，实现资源的综合回收利用。

2 粗铋精炼工艺

恒邦冶炼公司原粗铋精炼工艺流程为：采用精炼锅将粗铋熔析除铜，加碱除砷锑碲，氯化除铅，加锌除银，加碱精炼，产出铋锭[9-10]。该流程存在的问题：熔析除铜产生的除铜渣中金、银、铋质量分数高，导致金、银、铋分散严重、直收率低;同时，加锌除银工序锌锭消耗大、成本高、效率低，产生的大量银锌壳渣（除银渣）需进行反复处理。因此，亟需通过引进先进工艺，实现金银铜与铅铋碲的高效分离。原粗铋精炼工艺流程见图1。

粗铋熔析除铜产生的除铜渣主要元素分析结果见表3。

由表3可知：除铜渣中金、银、碲、铋质量分数较高，有价金属分散严重，不利于集中回收。若返炉处理，则影响处理量，增加生产成本;同时，铜元素仍在流程中循环，不能单独对其进行开路回收。

粗铋除铜后通过加入片碱氧化除砷、锑、碲，产出除碲渣（见表4）;粗铋除碲后采用氯化法除铅，产出除铅渣（见表5）;粗铋除铅后，通过加锌除银，产出除银渣（见表6）;粗铋除银后，转入加碱精炼工序，浇铸产出合格铋锭产品。

通过分析以上数据可以看出：粗铋中金、银元素在逐步脱除铜、碲、铅工序过程中分散进入除铜渣、除碲渣、除铅渣中，金、银直收率降低，将会增加后序处理成本。

3 粗铋真空精馏新工艺

3.1 理论依据

真空精馏技术是根据粗铋中主要元素熔点、沸点的不同，实现贵金属金银铜与铅铋碲的综合回收。粗铋主要元素熔点、沸点见表7。

精馏段：采用一级蒸馏多级回流的真空精馏方案，在蒸馏温度900 ℃～950 ℃条件下，实现贵金属金银铜与铅铋碲分离。

回流段：采用多级回流系统，实现贵金属与铅铋碲彻底、高效分离。

3.2 工艺流程

真空精馏工艺流程见图2。将粗铋加入真空精馏炉内熔化，物料中的铅、铋、碲等在900 ℃～950 ℃和真空度40 Pa条件下大量汽化，通过回流冷凝，在冷凝器内获得金银质量分数满足要求的铅铋碲合金，并通过出料管流出铸锭;回流盘采用电阻加热的方式进行保温，从下至上形成一定的溫度梯度，使得挥发出的部分金银铜在下层冷凝而回流至蒸发器内，从而实现分离富集。在坩埚内获得大量的富集金银铜的蒸馏残渣（金银铜合金），坩埚下部设有漏液存储装置。当体系蒸气压明显减小且真空度逐渐趋于稳定时，可视为反应终点。

通过真空蒸馏，挥发物铅铋碲合金可自主出料。蒸馏结束后需人工清理坩埚内金银铜合金，并进行泼珠转金银精炼工序处理。

通过真空精馏，将价值高的金、银、铜元素首先进行富集回收，产出金银铜合金和低金银的铅铋碲合金。金银铜合金主要元素分析结果见表8，铅铋碲合金主要元素分析结果见表9。

采用真空精馏技术，金、银、铜得到高效富集，为下步粗铋中铋、碲、铅元素的分离提纯提供保障。粗铋中金、银、铜回收后，利用加碱除碲、氯化除铅、加碱精炼工序分别产出除碲渣、除铅渣及铋锭。

除碲渣中碲质量分数达10 %以上，金、银质量分数分别降至1 g/t、15 g/t以下，为碲元素高效回收提供优质原料。除铅渣中铅质量分数高达65 %，金、银质量分数分别降至0.8 g/t、2.75 g/t以下，为铅元素高效回收提供优质原料。

3.3 应用效果

将310.00 kg、300.00 kg粗铋分别加入真空精馏炉内熔化，设置温度分别为935 ℃、940 ℃，真空度均为40 Pa，在冷凝器内获得铅铋碲合金，并通过出料管流出铸锭，在坩埚内获得金银铜合金。当体系蒸气压明显减小且真空度逐渐趋于稳定时，停炉清理。真空精馏工艺应用指标见表10。由表10可知：金、银、铜分离率分别达到99.08 %、99.88 %、96.89 %，得到了很好的富集分离。

通过实践应用，取得了良好的效果：

1）粗铋精炼中取消了熔析除铜生产工序，减少了除铜渣机械夹带损失的金、银、铋、碲。

2）利用真空精馏技术，减少了金、银贵金属随铅、铋的分散。

3）碲不隨铜分散，全部进入铅铋碲合金中，便于后续除碲渣回收碲，提高碲回收率。

4）采用真空精馏工艺，进一步降低了金银铜合金中的铅、铋质量分数，提高了铋直收率及贵金属的富集品位，降低了生产成本。

5）金银铜合金以液体方式出料，出料时可直接泼珠转金银精炼工序回收金、银。

4 结 语

真空精馏技术已成功应用于恒邦冶炼公司粗铋精炼生产过程，并取得了良好效果。在实际生产中，设定真空炉温度为 930 ℃～950 ℃，控制真空度为40 Pa，粗铋中金、银分离率均可达到99 %以上，铋分离率均可达到95 %左右，有效实现了粗铋中贵金属与贱金属的分离，达到提高金、银、铋直收率，缩短铋锭生产周期及降低生产成本的目的。同时，该工艺避免了传统粗铋精炼工艺存在的金、银、铋分散严重，直收率低，加锌除银工序锌锭消耗大、成本高、效率低等问题，实现了资源综合回收利用的最大化，具有良好的经济效益和社会效益，为其他物料中金属的分离回收提供了一种高效处理方法。

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