王玉芳，鄭江華

(金川集團(tuán)股份有限公司鎳鈷研究設(shè)計院，甘肅金昌 737100)

1 引言

某公司(以下簡稱公司)是甘肅省人民政府控股的以礦業(yè)和金屬為核心的垂直一體化、相關(guān)多元化的大型礦業(yè)集團(tuán)，是中國鎳鈷生產(chǎn)基地、鉑族金屬提煉中心和北方地區(qū)最大的銅生產(chǎn)企業(yè)。主要生產(chǎn)鎳、銅、鈷、鉑族貴金屬、有色金屬壓延加工產(chǎn)品、化工產(chǎn)品、有色金屬化學(xué)品等。公司目前已形成鎳產(chǎn)品15萬 t、銅產(chǎn)品40萬 t、鈷產(chǎn)品1萬 t、化工產(chǎn)品280萬t的生產(chǎn)能力。鈷產(chǎn)量居世界第二位，鎳產(chǎn)量居世界第四位，鉑族金屬產(chǎn)量居國內(nèi)第一位，銅產(chǎn)量居國內(nèi)第三位。

2008年被列為國家循環(huán)經(jīng)濟示范企業(yè)、國家首批創(chuàng)新型企業(yè)。2010年被國家工業(yè)和信息化部、財政部和科技部確定為全國第一批資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)，2011年被國土資源部、財政部確定為首批國家銅鎳多金屬礦產(chǎn)資源綜合利用示范基地。

近年公司深入推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟，工業(yè)水重復(fù)利用率達(dá)93.5%，二氧化硫利用率達(dá)96.1%，資源綜合利用水平穩(wěn)步提高。黑銅渣生產(chǎn)電積銅項目實現(xiàn)達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo);尾礦酸浸提取鎳銅及綜合利用、鎳冶煉爐渣還原提鐵等項目研究取得積極進(jìn)展。1萬t/年白煙灰和冶煉含銅廢渣廢酸綜合利用項目建成投運。礦區(qū)榮獲首批國家級綠色礦山稱號［1］。公司全體員工已對“減量化、再利用、資源化”的循環(huán)經(jīng)濟形成共識。

本文對公司利用銅鎳硫化礦生產(chǎn)提取鎳、銅、鈷及稀貴金屬過程中產(chǎn)生的冶金渣資源經(jīng)濟利用現(xiàn)狀及其發(fā)展作進(jìn)一步的探討。

2 公司冶金渣資源現(xiàn)狀

公司冶金渣按冶煉過程劃分主要有兩大類，一是火法冶煉過程中產(chǎn)生的渣——冶煉渣，二是精煉過程中產(chǎn)生的渣——精煉渣。冶煉渣按冶煉主要產(chǎn)品分為鎳冶煉渣和銅冶煉渣，鎳冶煉渣產(chǎn)自閃速爐生產(chǎn)系統(tǒng)和頂吹爐生產(chǎn)系統(tǒng)，銅冶煉渣產(chǎn)自銅合成爐生產(chǎn)系統(tǒng)和銅電爐生產(chǎn)系統(tǒng)。精煉渣按精煉工藝主要有鎳精煉產(chǎn)出的鐵渣、銅渣浸出渣、壓濾鈷渣、陽極泥、加壓浸出渣等，銅精煉產(chǎn)出的黑銅渣、銅陽極泥等，鈷精煉產(chǎn)出的鐵渣和銅渣等。目前火法冶煉產(chǎn)生的冶金渣大量堆存，精煉過程中產(chǎn)生的冶金渣部分返到火法工序處理，部分另行開路處理，還有部分渣仍在堆存。冶金渣分類及利用情況見圖1。

圖1 公司冶金渣分類及利用情況

目前公司冶金渣量及主要金屬含量見表1、表2。

表1 公司冶煉渣渣量及主要金屬含量

表1中，2100萬t渣是鎳冶煉渣與銅冶煉渣的混合渣，以鎳冶煉渣居多，現(xiàn)堆存于渣場，其中含鎳52500t、含銅 48300t、含鈷 21000t、含鐵 8687700t;2009～2011年產(chǎn)出的鎳冶煉渣也堆存于渣場，其中含鎳 15867t、含銅 11772t、含鈷 6142t、含 鐵 量1996186t。按目前年產(chǎn)鎳冶煉渣量178萬t計，渣中含鎳 5487t、含銅 4098t、含鈷 2136t、含鐵量 694200t，資源量非?？捎^。目前正在進(jìn)行經(jīng)濟利用試驗研究。銅冶煉渣的利用，公司建設(shè)了110萬t/a銅爐渣選礦工程項目，每年可回收銅金屬量6980t。

表2 公司精煉渣渣量及主要金屬含量

表2中，鎳精煉渣中的鐵渣是指鎳電解陽極液中的除鐵渣，實質(zhì)上是黃鈉鐵礬渣，目前返鎳閃速爐或頂吹爐處理;浸出銅渣是鎳電解陽極液中的脫銅壓濾渣經(jīng)氯氣浸出后的渣，從2011年3月份開始由化工廠開始進(jìn)行焚燒脫硫處理試驗，目前化工廠每月約處理200t，其余的堆存;加壓浸出渣是一種外購高冰鎳的加壓浸出渣，其中的鐵呈赤鐵礦形態(tài)，預(yù)處理加壓浸出渣是自產(chǎn)鎳精礦的加壓浸出渣，現(xiàn)返鎳閃速爐或頂吹爐處理。

銅精煉產(chǎn)出的黑銅渣是銅電解液凈化二段電積脫銅工序脫除砷銻鉍的過程中，銅及砷銻鉍一起在陰極上沉淀析出形成。按照集團(tuán)公司銅的生產(chǎn)能力，“十二·五”期間，銅電解過程產(chǎn)出的黑銅渣實物量將達(dá)到4000t，銅量將達(dá)到2120t。為此，公司通過研究建設(shè)一條年處理黑銅渣4kt/a的生產(chǎn)線，項目建成后年產(chǎn)電積銅2000t，同時可以回收黑銅渣中的鉛、銻、鉍、銀等有價金屬。

鈷精煉過程中產(chǎn)生的鐵渣和銅渣含鈷較高，目前返鎳閃速爐或頂吹爐處理。

3 公司冶金渣資源利用分析

3.1 冶煉渣資源利用分析

公司冶煉渣中的鎳冶煉渣資源經(jīng)濟利用項目，目前正在開展技術(shù)研究，已開展了鎳銅半自熔渣冶煉技術(shù)研究、鎳銅冶煉渣還原提鐵技術(shù)研究、二次渣綜合利用技術(shù)研究及鋼產(chǎn)品方案的研究工作，研究目標(biāo)是實現(xiàn)鎳冶煉渣資源的全部利用。已在鎳冶煉渣資源經(jīng)濟利用工藝路線的確定及產(chǎn)品定位上取得了一些成果，但還未真正打通高效、連續(xù)、經(jīng)濟的還原提鐵生產(chǎn)工藝，使工業(yè)化生產(chǎn)具有一定投資風(fēng)險［2］。公司銅冶煉渣的渣選項目的投入運行，雖然實現(xiàn)了其中銅資源的回收，達(dá)到了減量化目標(biāo)，但渣選后的尾渣未得到利用。因此鎳冶煉渣資源經(jīng)濟利用技術(shù)研究不僅關(guān)系到鎳冶煉渣的資源經(jīng)濟利用，還將對所有鐵橄欖石礦渣的經(jīng)濟利用起到積極的作用，同時可以解決我國鋼鐵冶金原料不足的問題，在冶金史上將產(chǎn)生劃時代的意義。

3.2 精煉渣資源利用分析

精煉渣中除另行處理的黑銅渣、浸出銅渣外，其余渣返鎳閃速爐或頂吹爐處理，是很不經(jīng)濟的，不僅造成鎳閃速爐或頂吹爐的高耗能，而且產(chǎn)品指標(biāo)下降。主要原因是這些渣中的主要物質(zhì)以硫酸鹽或赤鐵礦形態(tài)存在［3］，而鎳閃速爐或頂吹爐生產(chǎn)爐內(nèi)氣氛主要氧化性氣氛，且熔煉溫度約1350℃左右。這些渣子入爐后，使入爐物料總體熔點升高，易形成爐瘤，不僅影響產(chǎn)能，同時燃料率上升，爐壽命受到影響，產(chǎn)品指標(biāo)下降。

4 公司冶金渣資源經(jīng)濟利用建議

4.1 冶煉渣資源經(jīng)濟利用

(1)繼續(xù)加大正在進(jìn)行的鎳銅冶煉渣資源經(jīng)濟利用技術(shù)研究力度。尤其是低成本的提鐵技術(shù)，是目前實現(xiàn)鎳冶煉渣資源經(jīng)濟利用工業(yè)化的瓶頸問題。建議公司集中優(yōu)勢力量，攻克鎳冶煉渣熔融還原提鐵過程中的氧煤供熱技術(shù)。

(2)建議進(jìn)行鎳冶煉渣風(fēng)淬技術(shù)研究，開辟出一條新的冶煉渣資源經(jīng)濟利用之路。

4.2 精煉渣資源經(jīng)濟利用

對量大的精煉渣考慮另行處理，如鎳精煉渣中的鐵渣和加壓浸出渣。

4.2.1 鐵渣的資源經(jīng)濟利用

(1)建議進(jìn)行:鐵渣預(yù)處理——還原硫化熔——吹煉工藝、鐵渣預(yù)處理——選擇性還原——磁選工藝、鐵渣洗滌——酸浸工藝研究，對比選擇一條經(jīng)濟合理的鐵渣資源經(jīng)濟利用技術(shù)路線［4］。

(2)建議對硫化鎳可溶陽極電解精煉工藝過程中產(chǎn)生的一次鐵渣進(jìn)行資源經(jīng)濟利用，實現(xiàn)一次鐵渣中鎳、銅、鐵的綜合回收。采取的原則工藝路線是鹽酸溶解——萃取銅鐵——分段反萃銅鐵——噴霧熱解氯化鐵的工藝路線［5］。

4.2.2 加壓浸出渣的資源經(jīng)濟利用

建議進(jìn)行:加壓浸出渣干燥——還原造渣熔煉的處理工藝，回收其中的鎳、銅等金屬［6］，產(chǎn)生的渣并入冶煉渣資源經(jīng)濟利用工程中。

［1］ 王永前.金川集團(tuán)有限公司七屆三次職代會上的報告［R］.金昌:金川集團(tuán)有限公司，2012.

［2］ 王樹清.金川鎳銅熔融渣還原提鐵生產(chǎn)合金鋼項目綜合介紹［R］.金昌:金川集團(tuán)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］ 鄭江華，張晗.金川鎳電解鐵渣處理工藝研究［R］.金昌:金川集團(tuán)有限公司鎳鈷研究設(shè)計院，2011.

［5］ 石文堂.鎳精煉系統(tǒng)一次鐵渣資源化處理新工藝研究［R］.金昌:金川集團(tuán)有限公司鎳鈷研究設(shè)計院，2011.

［6］ 王玉芳.回收鎳浸出渣中有價金屬的工藝研究及應(yīng)用［J］.銅業(yè)工程，2010(2):44－47.