富氧侧吹熔炼技术在铅阳极泥综合回收中的应用

黄海飞，张圣南，崔 胜，罗正波，韩雯翰，杨跃新

（郴州市金贵银业股份有限公司，湖南 郴州 423038）

铅阳极泥是铅冶炼电解精炼过程中产生的一种高附加值产出物，其产率一般是投入阳极质量的的1.2%～1.8%，是铅冶炼企业综合回收金、银、钯、铋、铜、锑、碲等的最主要原料。新产出铅阳极泥中的有价金属存合金或单质相，暴露在空气中会缓慢氧化，并伴随着放热甚至燃烧，最终大部分贱金属形成复杂氧化态，大部分贵金属及难氧化金属继续为合金或单质态。

某厂建成有20万t的铅系统，年产出湿重铅阳极泥12 000～15 000 t，其主要成分为：H2O 20%～30%、

Pb 8%～15%、Bi 10%～45%、Ag 50 000～150 000 g／t、Au 50～200 g／t、Sb 15%～45%、Cu 2%～12%、Te 0.5%～1.5%。原有工艺中铅阳极泥主要用转炉熔炼，产出贵铅及碱渣，贵铅铸模后转至分银炉内吹炼产粗银。贵铅精炼产铋渣经湿法分离产铅银渣、氧化铋、氯氧铜，铅银渣和阳极泥搭配处理，氧化铋经转炉熔炼后再铋精炼产精铋，氯氧铜直接外卖。碱渣及精炼产锑渣返铅系统后产锑铅外卖。原有工艺受限冶炼设备转炉能源利用率低、床能力小、自动化程度低等缺点，铅阳极泥综合回收能力较弱，工艺流程长，大部分中间物料折价外卖，效益未最大化，已无法适应现有充分竞争的冶炼行业，亟需进行工艺变革。

1 富氧侧吹熔炼技术

富氧侧吹熔炼技术［1］是从设于熔炼炉侧墙浸没熔池的喷枪直接将富氧空气或燃料鼓入金属熔体中，加入熔池的物料由于受到鼓入空气的强烈搅动作用，快速完成物理化学反应的一种强化熔池熔炼技术。

富氧侧吹熔炼技术的核心特点是：能处理不发热物料，侧吹喷枪直接向熔池内部补热。侧吹熔炼法是以多通道喷枪以亚声速向熔池喷入富氧空气或燃料以剧烈搅动熔体和直接燃烧向熔体补热为主要特征。

富氧侧吹熔炼技术的工艺操作特点如下：

1.通过侧吹喷枪直接向熔体内部补热。燃料直接在熔体内燃烧，放出热量全部被熔体吸收，加热速度快，热利用率高，可快速有效调节熔池温度。

2.能通过燃料和氧气的相对量的调节，有效控制参与冶炼反应的氧气的氧势，熔池内部氧化和还原气氛可控，严格控制四氧化三铁的生成，防止泡沫渣、喷炉等不利炉况的发生。

3.喷枪定期维护，配套DCS系统，自动化程度，操作稳定而简单。

4.适于处理不发热物体以及热渣的还原。

5.喷枪可采用多种不同燃料，还原剂采用粒煤，总能耗低。

富氧侧吹炉熔炼炉，是从炉子侧面吹入富氧空气或燃料进行熔池冶炼的一类冶金炉的简称，具有热效率高、床能力大、金属回收率较高、成本低、占地面积小等特点。

富氧侧吹熔炼炉采用椭圆形或长方形炉型结构，放置在混凝土或钢结构基础上，由炉缸、炉身、炉顶构成；炉缸外围不锈钢板，内衬耐火材料，在炉缸最底部底排铅口；炉身侧墙由不锈钢或铜水套衬耐火砖构成，水套采用循环水水冷保护，在炉身的一侧有上、下渣口。炉体两侧熔池区设置有多通道富氧空气或燃料侧吹喷枪，炉顶出烟口直接与锅炉膜式壁连接，锅炉上升烟道开设有三次风口，用于将后燃烧鼓入并烧掉烟气中的一氧化碳；炉顶设有若干加料口，在炉身另一侧设有虹吸口。气体从炉体侧部送入熔池，采用侧吹模式。在送风口的下部，熔体相对静止，有利于金属相的汇集和沉降；在送风口的上部，熔体搅拌剧烈，强化了各种介质之间的传热和传质，加快了物料的加热、熔化和反应，处理能力较大。

2 工艺选择及流程

该厂技术人员进行充分调研，广泛参与讨论，形成了以富氧侧吹熔炼技术为核心的铅阳极泥综合回收工艺，其工艺选择是：

1.铅阳极泥经过配料后进富氧侧吹炉处理，所产贵铅通过榴槽进锑转炉进行低温跑锑，所产低锑贵铅通过热转移至分银炉粗炼，所产还原渣通过榴槽进渣转炉二次高温沉淀后放出贵铅和还原渣。

2.低锑贵铅在分银炉内进行氧化精炼分别产出锑渣、铋渣、碲渣、粗银。

3.锑渣、还原渣等含锑物料通过配料后进富氧侧吹炉处理，所产锑铅通过热转炉进精炼锅除砷后在氧化锅鼓风氧化产锑白和粗铅。

4.铋渣等含铋物料通过配料后进富氧侧吹炉处理，所产铋铅通过榴槽进除铜锅除铜后进真空真馏炉降银产高纯铋。

5.系统所产高银烟灰、高铋烟灰通过配料返富氧侧吹炉处理，所产碲渣进碲系统，所产除铜渣进铜系统。

其主要化学方程式如下：

其工艺流程图如图1所示。

图1 工艺流程图

3 富氧侧吹熔炼技术在熔炼阳极泥中的应用

大多数冶炼厂仍采用传统的转炉、反射炉处理铅阳极泥，其主要原因是原料规模较小，而较大冶炼厂现基本采用比较先进的富氧熔炼工艺，国内主要应用于富氧侧吹和富氧底吹两种熔炼技术，其在处理阳极泥产量较大时有较明显的工艺优势。

富氧侧吹炉熔炼技术处理阳极泥时能够调节炉内微还原气氛［2-3］，“还原-氧化”同时进行，大部分砷、锑和少部分铅、铋在炉内与氧气接触被氧化产生烟灰或渣，大部分铅、铋、铜、碲、贵金属和少部分砷、锑与碳质还原剂接触被还原形成贵铅。相对与传统方法，能较大程度减轻后端工序氧化精炼压力，降低分银炉跑烟、造前期渣的周期。以铅阳极泥中锑元素走向为例，传统方法中锑25%左右进入锑烟灰，20%左右进入碱渣，55%左右进入贵铅后，而富氧侧吹炉熔炼技术中锑70%左右直接产出锑烟灰，10%左右进入还原渣，20%左右进入贵铅，产出的贵铅品位更高，银冶炼周期更短，能较大程度节约生产成本。

因阳极泥氧化过程中自身存在放热特性，富氧侧吹炉处理铅阳极泥时可停止鼓入天然气（煤气），通过物料自身放热及煤粒燃烧放热供热，保证炉内的反应温度，节约能源消耗，较传统静态熔炼处理阳极泥优势更为明显。

4 富氧侧吹熔炼技术在锑回收中的应用

铅阳极泥熔炼所产还原渣、分银炉所产前期渣以及阳极泥熔炼过程中所产锑烟灰为锑回收的原料，与铁矿石、石灰石、还原煤按一定比例配料控制铁硅钙渣型中铁硅比、铁钙比在一定范围，连续进料投入富氧侧吹炉内进行还原熔炼。在生产实践中，烟尘率在10%左右，渣率在30%～40%，绝大部分有价金属能形成铅锑合金通过虹吸口放出。在富氧侧吹炉内处理含锑物料的主要控制技术指标是火渣的成分，其中的有价元素因含量较低难以回收，所以控制好渣型是生产操作的重点，使有价金属液滴在炉渣中更好的沉降，降低主金属在渣中的损失，要求炉渣有较好的流动性，较低的黏度、密度和合适的渣-硫界面张力。

富氧侧吹炉熔炼技术在熔炼含锑物料时因炉内剧烈搅动使炉渣成分存在一定的波动［4］，因对炉渣成分要求更高，通过生产实践总结可通过改变炉型参数加强控制，通过与熔炼铅阳极泥的炉型比较，控制更浅的炉缸以便合金的顺利放出的同时加快有价金属液滴的沉降速度，减少炉渣内有价金属的夹带。控制更高的炉渣排放口以便让排出的炉渣受炉内搅动影响最小，减少不必要的损失。

5 富氧侧吹熔炼技术在铋回收中的应用

充分利用富氧侧吹熔炼技术的工艺优势及富氧侧吹炉处理能力大、原料适应性强、自动化程度高等优点进行氧化铋渣富氧侧吹炉熔炼。在强还原气氛下将氧化铋渣还原成铅铋合金，同时补集金、银等贵金属，部分铅、锑、铋、砷等在氧气的作用下形成氧化物，以烟尘或炉渣的形式产出，其中铋在炉渣中含量较低，能控制在5%以内，作为富氧侧吹炉熔炼处理含锑物料的原料，铋在烟尘中的含量受炉入通入氧气的影响在15%～30%，可作返炉处理。

富氧侧吹炉熔炼技术在氧化铋渣熔炼中的成功应用［5-6］，改变了转炉、反射炉等传统工艺静态熔炼氧化铋渣的低床能力、高能耗、高成本的缺点，已成为铋冶炼中氧化铋渣处理的的一种新风向。但由于氧化铋渣中铜的存在，对富氧侧吹炉的耐火材料要求更高，防冲刷标准更高，同时由于炉内未进行造硫熔炼，富氧侧吹炉处理氧化铋渣需配套除铜工艺，可在虹吸口新建连续脱铜设施，满足后段工艺对合金含铜的要求。

6 结 语

富氧侧吹熔炼技术已在该厂的成功应用，通过该技术，每年能综合回收电解银1 200 t、黄金2.5 t、高纯铋3 000 t、精锑白3 600 t、阴极铜500 t、高纯碲40 t。富氧侧吹熔炼技术作为冶金工业中应用较广、较成熟的工艺技术，其先进性比较适应于有一定规模的铅冶炼厂中铅阳极泥的综合回收，可充分发挥高床能力、原料适应性强、自动化程度高等优点。通过生产实践总结，在安全环保、生产成本、技术指标等方面较传统工艺有较大程度的提升，且投资较少，可作为铅冶炼企业铅阳极泥综合回收项目新建、技改的优质选择。