姚 芾，劉 彥

(湖南錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司，湖南冷水江 417500)

湖南錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司豎灌煉鋅工藝中，粗鋅經(jīng)過鉛塔精餾除雜后，從鉛塔底部熔析爐產(chǎn)出主要成分為Pb:95%、Zn:3%～4%、In:0.5%～1.3%的高銦粗鉛，是提取銦的好原料。

從粗鉛中提取銦:先將粗鉛在反射爐中溶化后，在高溫下鼓風(fēng)吹煉，將In、Zn氧化成氧化渣，使In富集在渣中，氧化渣浮在熔體的表面，稱為浮渣，此種浮渣一般含Pb 85%、Zn 5%、In 7%～12%左右，稱之為浮渣銦。扒出浮渣，冷卻、破碎經(jīng)篩分后，篩下物進(jìn)入銦生產(chǎn)線進(jìn)行濕法提銦。而底鉛是達(dá)標(biāo)的精鉛，可外售。

浮渣銦濕法提銦是將定量浮渣和次氧化鋅搭配入中浸工序，或采取浮渣單獨(dú)浸出，使In、Zn進(jìn)入溶液，再萃取提銦，鉛生成硫酸鉛渣外售。

在上述利用浮渣提取銦工藝中，最關(guān)鍵的是盡可能多地將In從浮渣中浸出進(jìn)入溶液。從現(xiàn)有濕化提銦生產(chǎn)線的浸出情況看，影響In浸出的主要因素是浮渣中的部分銦被鉛包裹，在浸出過程中容易沉積在反應(yīng)罐的底部不反應(yīng)而造成In浸出率低。同時浮渣中含氧化鉛過高，在反應(yīng)過程中，氧化鉛生成硫酸鉛渣不僅消耗H2SO4，而且硫酸鉛渣只能以比精鉛低很多的價格外售。所以，從成本、效益兩方面來考慮，控制進(jìn)入浮渣中的鉛越少越好。

1 粗鉛吹煉氧化工藝簡述

高銦粗鉛成分如表1所示，浮渣及精鉛成分如表2所示。

表1 高銦粗鉛成分表 %

表2 浮渣及精鉛成分 %

高銦粗鉛在反射爐內(nèi)溶化后，邊升溫邊攪動，使其受熱均勻，當(dāng)溫度升到750～800℃時，開啟空壓機(jī)，將風(fēng)管插入鉛液中，鼓風(fēng)吹煉，銦、鋅等雜質(zhì)氧化進(jìn)入浮渣與鉛分離，使In得以富集。當(dāng)鉛液中含銦少于0.01%時，即為吹煉完畢。底鉛為達(dá)標(biāo)的精鉛。所以，粗鉛吹煉是粗鉛除雜同時富集銦的精煉過程。

氧化吹煉過程中的基本反應(yīng)［1］:

2 影響浮渣含鉛量的主要因素及應(yīng)對措施

2.1 鼓風(fēng)吹煉時的溫度影響

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，粗鉛加入反射爐中熔化后，當(dāng)溫度升到750℃開始插管鼓風(fēng)吹煉，此時In、Zn的反應(yīng)活性最好，產(chǎn)出含In在10%～12%左右的黃色浮渣。

如果溫度低于750℃就鼓風(fēng)吹煉，由于In的反應(yīng)活性低，氧化反應(yīng)速度極慢，會產(chǎn)出夾帶大量鉛液的黑渣。

如果溫度超過850℃時，此時鼓風(fēng)吹煉，雖然In、Zn的反應(yīng)活性高，氧化效果好，但同時鉛的氧化活性隨之增強(qiáng)，大量的鉛被氧化進(jìn)入浮渣中。在生產(chǎn)中曾由于吹煉時溫度過高，導(dǎo)致整爐粗鉛有75%以上被氧化成渣，而正常的浮渣率為10%～20%左右，此時，浮渣因?yàn)楹琍bO高而成為紅色渣。不僅沒有達(dá)到富集銦的目的，反而將精鉛變?yōu)檠趸U，消耗了大量的能源、增加了勞動強(qiáng)度、大大延長了吹煉時間，在后續(xù)工藝中還要消耗大量的H2SO4，產(chǎn)出低價值高污染的硫酸鉛渣。

所以，在粗鉛吹煉生產(chǎn)中，應(yīng)嚴(yán)格控制好吹煉過程的溫度。一般在熔體呈微紅時，溫度約在700℃左右，再繼續(xù)升溫，當(dāng)熔體呈紅色時，即可以插管鼓入空氣，開始吹煉，同時，關(guān)掉火膛鼓風(fēng)，保溫即行。因?yàn)樵谘趸磻?yīng)過程中，會放熱，熔體溫度會慢慢升高。如果熔體呈亮紅色時，溫度超過850℃了，此時，鉛的氧化活性也隨之增強(qiáng)了，最易氧化，應(yīng)停止鼓風(fēng)吹煉，避免鉛氧化進(jìn)入浮渣，想辦法降低熔體溫度，必要時可加入粗鉛塊，快速降低熔體溫度。圖1為溫度對浮渣銦、鉛含量的影響。

圖1 溫度對浮渣銦、鉛含量的影響

2.2 鼓風(fēng)量和吹煉次數(shù)的影響

2.2.1 鼓風(fēng)量的影響

鼓風(fēng)吹煉時風(fēng)量要適中，風(fēng)管先開啟少許，再慢慢加大，風(fēng)量以爐內(nèi)熔體不出現(xiàn)沖浪現(xiàn)象而只向上鼓泡為宜，不斷移動風(fēng)管位置保證爐內(nèi)四周鉛液均勻翻滾，使銦氧化均勻。風(fēng)量太小，氧化反應(yīng)慢、反應(yīng)時間長、反應(yīng)不均勻，風(fēng)量太大，氧量增加鉛液會發(fā)生反應(yīng)(3)，如果產(chǎn)生的氧化鉛量超過了反應(yīng)(4)、(5)中In、Zn的還原能力，則浮渣中氧化鉛就會增加，所以，在吹煉過程中應(yīng)仔細(xì)觀察熔體和渣的顏色，隨時調(diào)節(jié)風(fēng)量，根據(jù)渣的顏色控制好合適的鼓風(fēng)量就有利于加快In、Zn的氧化速率和降低浮渣中含鉛量，絕不能因風(fēng)量太大或吹風(fēng)管位置不對而導(dǎo)致爐內(nèi)鉛液鼓至爐膛外，造成金屬吹煉流失。鼓風(fēng)量對吹煉的影響情況如表3所示，一般吹煉過程中控制空壓機(jī)鼓風(fēng)壓力0.2～0.3 kPa。

表3 鼓風(fēng)量對吹煉的影響

2.2.2 吹煉次數(shù)的影響

向鉛液鼓風(fēng)的過程就是粗鉛中銦的氧化過程，銦氧化成氧化銦渣，由于比重不同，氧化銦渣浮于鉛液表面而成浮渣，隨著氧化過程的進(jìn)行浮渣不斷增多，而鉛液表面的浮渣增加到了一定的厚度后，會使浮渣和鉛液難以分離，所以，反應(yīng)要分幾次進(jìn)行。根據(jù)實(shí)踐，每膛料進(jìn)行3～4次為好，有時銦含量高時也可進(jìn)行4～5次吹煉。吹煉次數(shù)和渣量的對應(yīng)情況如表4所示。一般第一次吹煉時間30～40 min，氧化的銦含量為總量的60%左右;第二次時間為20～30 min，渣量為30%;第三次為10～20 min。在實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)每一次鼓風(fēng)吹煉過程最好一氣呵成，完成相應(yīng)的時間和鼓風(fēng)，中間不要間斷，特別是第一次鼓風(fēng)吹煉時間要到位，不然會造成后面的氧化反應(yīng)效果差，每次的時間會延長，次數(shù)會增加。實(shí)踐中有時在第一次鼓風(fēng)吹煉時停電或設(shè)備故障使第一次反應(yīng)時間不到位，后面再繼續(xù)進(jìn)行時，反應(yīng)效果差，有時進(jìn)行7～8次吹煉后鉛液中銦含量還未達(dá)標(biāo)，而底水鉛又不多了，只能重新加入粗鉛進(jìn)入下一爐吹煉。

表4 吹煉次數(shù)和渣量對應(yīng)

2.3 燒渣過程的影響

在合適溫度進(jìn)行鼓風(fēng)吹煉后，氧化物浮在鉛液表面，由于渣中會夾帶大量的鉛液，需要通過升溫同時不斷翻動浮渣使渣和鉛液分離，這個過程叫燒渣。燒渣的關(guān)鍵是要使浮渣溫度在1 000℃左右，同時要不斷翻動，使鉛和浮渣分離。

2.4 扒渣過程的影響

經(jīng)過鼓風(fēng)吹煉、升溫?zé)缶鸵獙⒏≡浅鰻t外冷卻、破碎。由于氧化渣浮在熔體表面，扒渣時如果控制不好，會將大量的鉛液夾帶在浮渣中一起扒出，而造成浮渣含鉛高。

正確的扒渣方法是:將浮渣用扒子集中在爐門口的斜坡處停留幾分鐘，讓浮渣中夾帶的鉛液盡可能的流回爐內(nèi)，再輕輕地扒出爐外，如果動作過于粗暴或沒有在斜坡處停留以及扒子下得太深都會帶出大量的鉛。

2.5 篩分的影響

所有浮渣經(jīng)過破碎后全部要過100目的篩，只有篩下物才是進(jìn)入浸出工序的合格浮渣銦。因?yàn)?，在扒出的浮渣中無論怎么處理還是會夾帶大量的鉛，冷卻后再破碎時鉛會粘接在一起，部分氧化銦會被鉛塊包裹，通過篩分這部分粘接在一起的鉛塊成為篩上物返回爐內(nèi)再吹煉。如果不篩分浮渣直接進(jìn)入浸出灌，則這部分鉛塊就會沉積在罐底難以浸出，所以，浮渣篩分是非常必要的。

3 結(jié)論

生產(chǎn)實(shí)踐表明在以上影響因素中，控制鉛不被氧化進(jìn)入浮渣中是最重要的，影響浮渣銦中鉛含量的主要因素是吹煉溫度、鼓風(fēng)量和燒渣溫度。在生產(chǎn)中必須嚴(yán)格控制好吹煉溫度在780～820℃，鼓風(fēng)量以鉛液不產(chǎn)生“沖浪”即可，浮渣含銦從1%左右富集到10%～15%。

同時，通過生產(chǎn)實(shí)踐，也發(fā)現(xiàn)用反射爐處理高銦粗鉛，存在著勞動強(qiáng)度大，操作條件難以準(zhǔn)確控制，浮渣中含鉛還是較高，需要進(jìn)一步探尋更好的處理方法。

［1］ 彭容秋.重金屬冶金學(xué)［M］.長沙:中南工業(yè)大學(xué)出版社，1994.

［2］ 北京有色冶金設(shè)計研究總院.重有色金屬冶煉設(shè)計手冊.鉛鋅鉍卷［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2002.

［3］ 《有色冶金爐設(shè)計手冊》編委會編.有色冶金爐設(shè)計手冊［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2007.