劉益民

（甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 甘肅 金昌 737100）

國(guó)內(nèi)某貴金屬冶煉廠由于銅陽(yáng)極泥原料不足，為了完成生產(chǎn)任務(wù)，卡爾多爐處理原料也日益復(fù)雜。處理原料主要有三類，一種是通過(guò)銅陽(yáng)極泥加壓浸出工序所產(chǎn)加壓渣[1]；第二種是酸泥、煙灰、吹煉渣等返料；第三種是堆存酸泥通過(guò)堿浸工藝處理所產(chǎn)堿浸渣。由于返料及堿浸渣物料成分，性狀與加壓渣存在較大差異，雜質(zhì)含量較高，因此對(duì)冶煉工藝的選擇性造成一定影響。

1 復(fù)雜原料對(duì)卡爾多爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生的影響

1.1 影響熔煉渣含銀

熔煉渣含銀是合金吹煉工序一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)[2]，熔煉渣含銀較高，會(huì)造成銀直收率下降，且含銀較高的熔煉渣需返爐處理，又造成生產(chǎn)成本的增加。

1.2 返料量大，熔煉、吹煉效率低

酸泥、煙灰、堿浸渣等物料處理過(guò)程中易造成返料增加。一方面該物料密度小，質(zhì)輕，單獨(dú)進(jìn)入合金轉(zhuǎn)爐處理時(shí)飛揚(yáng)現(xiàn)象嚴(yán)重，部分酸泥、煙灰、堿浸渣在負(fù)壓作用下再次進(jìn)入硒吸收系統(tǒng)，使得每個(gè)爐周期酸泥量增加。另一方面，熔煉期試劑配比與酸泥、煙灰、堿浸渣等物料不匹配，導(dǎo)致熔煉期造渣不完全，渣率較低。復(fù)雜物料熔點(diǎn)較正常處理加壓渣高，雜質(zhì)含量增加，造成熔煉期化料時(shí)間明顯增加，吹煉壓力明顯增大。

2 卡爾多爐處理復(fù)雜物料工藝的研究

2.1 系統(tǒng)原料和試劑精細(xì)化配比

熔煉渣中酸性氧化物為SiO2，堿性氧化物為CaO、MgO、Na2O、BaO，中性氧化物為Fe2O3、Al2O3，酸性氧化物含量高，w（SiO2）為20%~30%，中性氧化物呈堿性[2]。硅酸度為爐渣中酸性氧化物含氧量之和與堿性渣氧化物含氧量之和的比值。硅酸度大于1的爐渣屬于酸性爐渣。

表1 熔煉渣硅酸度計(jì)算表

從表1 中可以看出，熔煉渣的硅酸度在2.45~4.20 之間，屬于酸性渣。通過(guò)熔煉渣硅酸度的計(jì)算，為復(fù)雜物料處理過(guò)程中試劑配比提供理論依據(jù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)卡爾多爐返料的產(chǎn)出量及貴金屬冶煉廠堆存物料的數(shù)量，制定卡爾多爐物料處理原則。每次空爐投入2 t 的吹煉渣。每爐次一般分為三個(gè)進(jìn)料周期，每個(gè)進(jìn)料周期一般進(jìn)3 次料，第一次投入2 t 的加壓渣，第二次加入1 t 的加壓渣和1 t 的酸泥混合料，第三次投入1 t 的加壓渣和1 t 的堿浸渣混合料，后兩個(gè)進(jìn)料周期與第一周期進(jìn)料相同。熔劑加入量以進(jìn)爐料量為基數(shù)進(jìn)行計(jì)算：碳酸鈉熔劑配比為3%~6%、碎焦熔劑配比為3%~6%、石英砂熔劑配比為3%~5%（加酸泥期間配入碳酸鈉熔劑配比為3%、碎焦熔劑配比為6%、石英砂熔劑配比為5%；加堿浸渣期間配入碳酸鈉熔劑配比為0~2%、碎焦熔劑配比為5%、石英砂熔劑配比為5%）。

通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)組織和試劑配比，產(chǎn)出陽(yáng)極板w（Au+Ag）提高至98.7%，w（Te）降低至0.005%，w（Bi）降低至0.02%，w（Cu）降低至0.6%，為下一步銀電解工序生產(chǎn)合格電銀創(chuàng)造有利條件。合金吹煉工序中熔煉渣渣率提高，對(duì)雜質(zhì)形成開路，吹煉渣渣率、酸泥率、煙塵率有所降低，提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，降低含金銀中間物料的產(chǎn)出量。

2.2 氧槍槍頭和吹煉槍槍頭的改進(jìn)

采用數(shù)值模擬與試驗(yàn)相結(jié)合的方法來(lái)改進(jìn)氧槍槍頭和吹煉槍槍頭，依據(jù)超音速最佳型面的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，結(jié)合技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噴頭進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算分別得到了熔煉期和吹煉期噴射性能較好的一組馬赫數(shù)。熔煉期氧槍馬赫數(shù)為2.28，吹煉期噴槍馬赫數(shù)為2.62。兩種噴嘴的數(shù)值模擬結(jié)果如圖1 和圖2 所示。

圖1 熔煉期超音速噴嘴

根據(jù)仿真模擬結(jié)果，制作熔煉期超音速噴嘴和吹煉期超音速噴嘴，并投入生產(chǎn)應(yīng)用，在熔煉期使用氧槍化料熔煉時(shí)，單爐熔煉時(shí)間由原來(lái)36 h 縮短至33 h，吹煉期使用氧槍和吹煉槍雙槍作業(yè)，吹煉時(shí)間由原來(lái)的24 h 縮短至20 h，氧槍在吹煉過(guò)程中提供溫度，吹煉槍在吹煉過(guò)程中提供充足的氧化性氣氛，通過(guò)提高入爐氧氣的壓力和流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)爐內(nèi)熔體的強(qiáng)化攪動(dòng)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化吹煉，加快貴鉛合金中鉛和鉍的氧化造渣，同時(shí)深度吹煉除碲，保證金銀合金產(chǎn)出的銀陽(yáng)極板雜質(zhì)元素含量降到廠內(nèi)控指標(biāo)范圍之內(nèi)，為銀電解創(chuàng)造良好的條件。

圖2 吹煉期超音速噴嘴

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)卡爾多爐處理復(fù)雜物料工藝進(jìn)行研究，主要得出以下兩點(diǎn)結(jié)論：

1）通過(guò)調(diào)整硅酸度對(duì)熔煉渣、吹煉渣渣型進(jìn)行研究，優(yōu)化物料配比及試劑配比，提高了熔煉渣率，降低了吹煉渣、酸泥、煙灰等返爐物料產(chǎn)率，并提升了金銀合金板金銀主品位和粗硒中硒的主品味，降低了金銀合金板中的Te、Bi、Cu 等對(duì)下游電解工序造成較大影響的雜質(zhì)含量，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行，確保了產(chǎn)品質(zhì)量。

2）通過(guò)對(duì)熔煉期及吹煉期氧槍槍頭進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，有效地縮短了熔煉時(shí)間及吹煉時(shí)間，并且提高了吹煉深度，有利于降低金銀合金板中的雜質(zhì)含量，提高了卡爾多爐處理復(fù)雜物料的生產(chǎn)效率。