戴俊普

（富民薪冶工貿有限公司，云南 昆明 650400）

在銅的火法冶煉過程中，精礦中雜質成分的開路方向主要有爐渣和煙塵。其中煙塵成為鉛、鋅、砷、銻、鉍等易揮發(fā)元素的主要開路方向。由于煙塵的性質和價值，決定了煙塵成為銅冶煉過程的一個重要綜合回收點，同時也成為銅冶煉過程有毒有害元素的一個集中處置點。本文介紹了昆明西科工貿有限公司對銅冶煉煙塵性質的研究，以及煙塵綜合回收過程的生產(chǎn)實踐。

1 銅冶煉煙塵物相

銅冶煉煙塵中各元素的物相將對其后序的處理工藝選擇產(chǎn)生顯著的影響。通過對煙塵的物相分析，發(fā)現(xiàn)各元素在煙塵中主要以硫酸鹽、氧化物、硫化物三種形態(tài)存在。

表1 煙塵中各元素存在的主要形態(tài)

2 銅冶煉煙塵各元素潛在價值分析

銅冶煉煙塵作為冶煉過程中易揮發(fā)性雜質的富集物，含有大量鉛、砷等有毒有害元素，而受定為危險廢物，編號HW48。根據(jù)煙塵中各元素的含量及其市場的價格，推算各元素潛在的價值。按其潛在的價值的大小，大致可將煙塵中的元素分為四個梯隊，即第一梯隊為銅、鉛、鉍，第二梯隊為鋅、錫、銦、銀，第三梯隊為金、銻，第四梯隊為砷、硫等。第四梯隊的元素主要是負價值的元素，它們需要大量的處理成本，而不能產(chǎn)出太多的產(chǎn)值，甚至需要大量的處置費用。

因此，對于煙塵的處理的定位，首先是定位于解決銅冶煉過程中涉鉛涉砷物料的安全環(huán)保處置；這就要求通過綜合回收處理，將相關物料分離固化為市場可銷售的產(chǎn)品。如金屬元素形成可銷售的金屬產(chǎn)品，爐渣形成無害化的建材，硫形成可使用或銷售的產(chǎn)品，砷形成可銷售或易處理的產(chǎn)品或物料。然后才是考慮經(jīng)濟效益的提高，即如何回收物料中的鉛、銅、鉍、銻、鋅、錫、銦、金、銀等有價元素。

3 銅冶煉煙塵處理過程的實踐

目前，國內各相關單位對于銅冶煉煙塵的處理，主要以火法還原熔煉或濕法+火法還原熔煉為主。主要是回收其中的銅、鉛、鋅、鉍、銻、錫、金、銀，同時富集和分離硫、砷等有害元素。

表2 各元素的回收形式

對于火法工藝，銅的回收將以冰銅形式進行回收；鋅一般固化于渣中，或通過對渣的煙化，以氧化鋅粉形式進行回收。對于濕法+火法工藝，銅的回收將在濕法過程以電積銅、海綿銅形式回收，在火法段以冰銅形式回收；鋅在濕法段以硫酸鋅形式回收，在火法段被固化于渣中，或通過對渣的煙化，以氧化鋅粉形式進行回收。

（1）生產(chǎn)工藝流程。該生產(chǎn)系統(tǒng)分為三個工序：煙塵浸出工序、溶液處理工序、浸出渣火法處理工序，其中浸出工序主要使部分Zn、Cu、As、Cd進入浸出液，Pb、Bi、Sn主要進入渣中。

（2）開路除砷技術特點。煙塵通過濕法浸出，大量砷以離子形態(tài)進入了溶液。溶液中的砷主要以五價形態(tài)存在，從而使砷在溶液有足夠高的溶解度。在砷的各種形態(tài)中，白砷成為僅次于金屬砷的固體負載物。在有市場的情況下白砷是砷開路的良好方向。但隨著環(huán)保要求的提高，以及砷產(chǎn)出量的增加，使砷的無害化處置已成為砷開路的必然選擇。砷酸鐵、砷酸鈣將成為砷固化處理的重要形態(tài)。由于砷在溶液有三價和五價兩種形態(tài)，而砷酸鹽的穩(wěn)定性明顯高亞酸鹽。因此，在沉砷固化過程中如何將三價砷盡可能氧化為五價砷，是確保砷固化產(chǎn)物穩(wěn)定性的關鍵。同樣這些產(chǎn)出物的結晶形態(tài)也是影響砷的穩(wěn)定性的關鍵。

（3）電積脫銅技術特點。通過浸出進入溶液的銅，一般通過置換、電積、沉淀等方法進行銅的回收。西科公司采用自主開發(fā)的電積工藝，將高砷溶液通過電積的方式將銅以電積銅形式從溶液分離出來，產(chǎn)出電積銅。此方法具有產(chǎn)出物價值高，沒有引入其它雜質元素，溶液能有效的循環(huán)使用等優(yōu)點。

（4）硫的回收利用技術。煙塵通過濕法浸出后，其浸出渣一般采用火法進行處理。這就成為以鉛為載體，進行鉍、錫、銅等元素回收的過程。在浸出渣中鉛、鋅、錫等主體元素主要以硫酸鹽形態(tài)存在，因此，火法處理過程就要求是一個還原過程，在還原氣氛下將硫酸鹽轉化為金屬單質和SO2。所以，采用強氧化反應來處理這些物料是不適合的，而且這些反應主要為吸熱反應。由于浸出渣中的硫主要以硫酸鹽形態(tài)存在，且硫含量一般在6%～13%。在火法還原處理過程中，硫轉化為SO2進入了煙氣。因此，對煙氣中SO2的回收處理，也是煙塵綜合回收過程中的重要環(huán)保過程。對于煙氣中的SO2，通常用氨水、鈉堿溶液等進行吸收和固化。西科通過一系統(tǒng)的措施，充分發(fā)揮過程物料中的最大價值。如減少尾氣氨逃逸的量，使用高效的硫酸銨蒸發(fā)濃縮工藝，將高濃度SO2轉化為高價值的液體SO2等。

（5）鋅的綜合回收技術與成本控制。進入溶液的鋅，一般采用蒸發(fā)濃縮結晶方式以硫酸鋅晶體形式進行回收。此過程的蒸汽費用將成為最大的成本。西科公司為降低蒸汽的消耗，節(jié)約成本。開發(fā)了復雜溶液體系下的多效蒸發(fā)濃縮工藝有效的解決了這一問題。同時為提高硫酸鋅產(chǎn)品質量，開發(fā)了新的濃縮結晶工藝，從而使鋅與其它雜質得到了有效分離。

（6）鉛鉍合金長周期電解技術。鉛鉍合金經(jīng)除Cu、Sn等精煉后，含鉍達8%～12%，眾所周知，高鉍鉛電解對電解鉛質量影響很大。西科公司通過自己的探索，解決了這一過程中的問題，開發(fā)了新的補鉛方法，代替了黃丹補鉛的方法；開發(fā)了新的電解控制工藝，實現(xiàn)了長的陰陽極周期，有效的減少了陰陽極的制作和處理量，已使陰陽極周期延長至7天～9天。產(chǎn)出電解鉛含鉍穩(wěn)定在＜0.002%。電解過程中，控制電流密度90A/m2～120A/m2，槽電壓0.3V～0.5V。鉛鉍合金電解產(chǎn)出1#電鉛，電流效率90%～95%。

4 結論

銅冶煉煙塵綜合利用的生產(chǎn)實踐，實現(xiàn)了煙塵的開路處理，使得隨銅精礦帶人流程的各種有害雜質元素被迅速開路，有效地避免了有害雜質在銅冶煉大系統(tǒng)的循環(huán)，其次，通過西科公司對銅冶煉煙塵綜合回收利用技術的不短探索與總結，能有效的保證了煙塵綜合回收過程的安全、環(huán)保和經(jīng)濟效益。