唐劍光，香欽華

（蒙自礦冶有限責(zé)任公司，云南 紅河 661100）

在鉛冶煉生產(chǎn)中，粗鉛中含有的銻鉍銅銀等有價(jià)金屬在進(jìn)行鉛電解精煉時(shí)主要富集在鉛陽極泥中，后又富集于鉛陽極泥火法還原熔煉后的產(chǎn)物貴鉛[1-2]。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)貴鉛中金屬的分離及稀貴金屬的回收一般采用分銀轉(zhuǎn)爐氧化精煉的傳統(tǒng)工藝，通過火法吹煉，低熔點(diǎn)、易氧化的金屬如鉛、砷、銻、鉍、銅等進(jìn)入煙塵和渣相，金、銀等熔點(diǎn)高且不易氧化的稀貴金屬則保持金屬態(tài)得到含銀98%以上的粗銀。該工藝技術(shù)成熟、易于掌控，但存在流程長(zhǎng)、金屬回收率低、能耗高、環(huán)境污染大等問題[3-4]。貴鉛中金屬分離的新工藝是利用真空蒸餾法[5]處理貴鉛，該工藝流程精煉簡(jiǎn)潔，金屬回收率高，冶煉能耗降低，生產(chǎn)過程無“三廢”產(chǎn)生、環(huán)保、節(jié)能；隨著其工藝在冶金生產(chǎn)中應(yīng)用的日趨成熟，應(yīng)用的企業(yè)也越來越多。

某公司原來是以傳統(tǒng)工藝處理貴鉛，自引進(jìn)豎式真空爐處理貴鉛后，新工藝的優(yōu)點(diǎn)得以充分體現(xiàn)。由于原料成分變化大，使得貴鉛成分波動(dòng)也大，在真空爐投入使用后，其工藝參數(shù)控制未能及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)變化，生產(chǎn)過程出現(xiàn)問題較多，對(duì)生產(chǎn)造成了一定的影響。經(jīng)過不斷的生產(chǎn)實(shí)踐探索優(yōu)化真空爐工藝操作，摸索出符合本廠生產(chǎn)特點(diǎn)的真空爐工藝操作，為真空爐高效、低能耗處理貴鉛提供了有效保證。

1 貴鉛傳統(tǒng)處理工藝

某公司一直以來處理貴鉛都是將產(chǎn)出貴鉛直接送到轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)粗銀，經(jīng)過轉(zhuǎn)爐吹煉除去鉍銻鉛，然后氧化除銅，整個(gè)過程時(shí)間為5天左右、油耗高，吹煉過程中產(chǎn)生吹渣和煙塵又去反射爐處理，返料的處理使雜質(zhì)累積形成惡性循環(huán)造成有價(jià)金屬回收系統(tǒng)生產(chǎn)被動(dòng)。貴鉛轉(zhuǎn)爐處理后產(chǎn)出吹渣占74%，煙塵占21%，粗銀占5%，渣量和煙塵量太大，其生產(chǎn)流程圖如圖1所示。用此方法進(jìn)行生產(chǎn)存在的缺點(diǎn)是：①貴鉛含銀（10%～15%） 低雜質(zhì)高，造成轉(zhuǎn)爐每爐投入量大；②轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)間長(zhǎng)；③轉(zhuǎn)爐柴油消耗高；④產(chǎn)出轉(zhuǎn)爐渣渣量大；⑤生產(chǎn)成本高。

圖1 老工藝處理貴鉛生產(chǎn)工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of noble lead production by old process

2 貴鉛真空蒸餾處理工藝

為降低生產(chǎn)成本引進(jìn)真空爐處理貴鉛，貴鉛經(jīng)真空蒸餾產(chǎn)出貴銀再送轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)粗銀，其生產(chǎn)流程圖如圖2所示。

圖2 真空處理貴鉛生產(chǎn)工藝流程圖Fig.2 Process flow chart of noble lead production by vacuum treatment process

貴鉛經(jīng)過真空蒸餾過程，可以去除75%以上的雜質(zhì)元素（絕大部分的Pb、Bi，部分的Sb），得到殘留貴銀。貴鉛在真空蒸餾中鉛、鉍絕大部分、銻大部分揮發(fā)進(jìn)入揮發(fā)鉛，產(chǎn)出殘留貴銀量大大減少，轉(zhuǎn)爐處理殘留貴銀量為原來處理貴鉛的25%。此方法的優(yōu)點(diǎn)是：①殘留貴銀含銀高雜質(zhì)少，轉(zhuǎn)爐每爐投入量大幅降低；②隨殘留貴銀帶入轉(zhuǎn)爐的鉛鉍銻等雜質(zhì)減少，轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)間變短，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)時(shí)間比原工藝縮短一半以上；③轉(zhuǎn)爐柴油消耗降低，由于鉛鉍銻等雜質(zhì)吹煉時(shí)間降低，產(chǎn)出轉(zhuǎn)爐渣減少70%左右；④生產(chǎn)成本大幅降低（經(jīng)計(jì)算真空爐處理貴鉛工藝生產(chǎn)成本比原工藝處理貴鉛的生產(chǎn)成本降低47%）；⑤貴鉛在真空負(fù)壓環(huán)境分離，沒有廢氣、廢渣、廢水及煙塵產(chǎn)生或排放，勞動(dòng)強(qiáng)度降低，操作環(huán)境更加環(huán)保。

3 真空爐處理貴鉛的真空蒸餾理論依據(jù)

金屬受熱氣化，形成金屬氣體，不同金屬氣體的蒸氣壓各有差別，這是真空蒸餾金屬及合金的基本依據(jù)[5]。鉛陽極泥火法還原熔煉產(chǎn)物貴鉛的主要成分為鉛、銀、銻、鉍、銅等，貴鉛真空蒸餾主要是利用合金中鉛、鉍、銀、銅、銻等的蒸氣壓不同，控制適當(dāng)?shù)臏囟群拓?fù)壓，使鉛、鉍等揮發(fā)，達(dá)到銀、銅與鉛、鉍等分離的目的。真空蒸餾分離銀、鉛、銻是物理過程，不消耗任何化工材料，在真空狀態(tài)下可以降低金屬鉛、鉍的蒸發(fā)溫度和加速氣化過程，氣化的金屬又能以液態(tài)或固態(tài)冷凝下來，成為金屬產(chǎn)物。貴鉛中各金屬蒸氣壓與溫度的關(guān)系如表1。

表1 貴鉛中各金屬在不同壓強(qiáng)下的沸點(diǎn)Tab.1 Boiling point of each metal in noble lead with different pressure intensity K

由表1中可以看出，銀、銅、鉍、鉛、銻的蒸汽壓相差較大，壓強(qiáng)在13.3 Pa以下時(shí)，鉛鉍與銀銅的沸點(diǎn)相差較大，而其蒸汽壓相差也較大，可實(shí)現(xiàn)銀與鉛、鉍等金屬的分離。

4 真空爐處理貴鉛的生產(chǎn)實(shí)踐

4.1 主要技術(shù)參數(shù)

貴鉛真空爐設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)：最大處理量13 t/d，最高工作溫度1 300℃，最大加熱功率280 kW，極限真空度0.06 Pa。

4.2 生產(chǎn)工藝流程

鉛陽極泥火法還原熔煉產(chǎn)出的貴鉛，進(jìn)行一次真空蒸餾產(chǎn)出殘留貴銀和揮發(fā)鉛，殘留貴銀送銀轉(zhuǎn)爐精煉，揮發(fā)鉛含銀低的送鉛鉍電解精煉、含銀高的進(jìn)行二次真空蒸餾。揮發(fā)鉛二次真空蒸餾產(chǎn)出二次揮發(fā)鉛和二次殘留貴銀，二次揮發(fā)鉛送鉛鉍電解精煉，二次殘留貴銀含銀高的送銀轉(zhuǎn)爐精、含銀低的返回與貴鉛搭配進(jìn)行真空蒸餾。其工藝流程如圖3。

圖3 貴鉛真空蒸餾工藝流程圖Fig.3 Vacuum and distillation process flow chart of noble lead

4.3 貴鉛原料來源

貴鉛主要來源是鉛陽極泥火法還原熔煉后的合金產(chǎn)物，受鉛陽極泥含銀的影響，貴鉛含銀在4%～18%，銀含量在10%左右較多；其次是來自煉黑氧粉得到的合金，這部分合金產(chǎn)量較少，銀含量在2%～8%，銀含量2%～4%居多，這部分合金稱之為貴合金，一般視實(shí)際情況搭配進(jìn)行生產(chǎn)。貴鉛、貴合金原料成分如表2、表3所示。

表2 貴鉛成分一覽表Tab.2 Composition list of noble lead %

表3 貴合金成分一覽表Tab.3 Composition list of noble alloy %

4.4 操作實(shí)踐與結(jié)果分析

貴鉛一次真空蒸餾工藝控制：蒸發(fā)溫度（930～970） ℃、真空度 （10～20） Pa、處理量（6.0～6.5） t/d。貴鉛一次真空蒸餾金屬成分如表4所示。從表4的數(shù)據(jù)可看出，貴鉛經(jīng)過一次蒸餾后，銀主要富集在真空爐產(chǎn)出的殘留貴銀中其含銀達(dá)到52.55%，銅也基本富集在殘留貴銀中；鉛、鉍通過蒸餾主要富集在揮發(fā)鉛中，揮發(fā)鉛中的鉛達(dá)到69.72%、鉍為11.28%；且產(chǎn)出殘留貴銀重量比投入貴鉛重量大大減少，約為投入貴鉛重量的四分之一。一次蒸餾后，銀、銅基本與鉛、鉍分離，但揮發(fā)鉛中的銀含量還是稍高，需要進(jìn)一步分離。

表4 貴鉛一次真空蒸餾金屬成分表Tab.4 First vacuum distillation metal composition list of noble lead

揮發(fā)鉛二次真空蒸餾工藝控制：蒸發(fā)溫度（930～970） ℃、真空度 （10～20） Pa、處理量（5.5～6.0） t/d。揮發(fā)鉛二次真空蒸餾金屬成分表5。經(jīng)過二次真空蒸餾后，揮發(fā)鉛1中的銀已降到0.021 8%，殘留貴銀1返回與貴鉛配料。

表5 揮發(fā)鉛二次真空蒸餾金屬成分表Tab.5 Second vacuum distillation metal composition list of noble lead

在進(jìn)行貴鉛真空爐生產(chǎn)中，根據(jù)物料變化調(diào)整適當(dāng)?shù)牟僮鲄?shù)，經(jīng)過總結(jié)確定真空爐處理貴鉛的真空蒸餾最佳工藝條件為：蒸發(fā)溫度（930～970） ℃、真空度 （10～20） Pa、處理量（5.5～6.5） t/d。

4.5 存在問題

在實(shí)際生產(chǎn)中，按以上貴鉛真空蒸餾最佳工藝條件進(jìn)行控制，鉍的直收率可達(dá)96%以上。在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，貴鉛經(jīng)過一次真空蒸餾后得到的揮發(fā)鉛含銀還是較高，將得到的揮發(fā)鉛再次進(jìn)行真空蒸餾，銀與鉛鉍分離更徹底。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，貴鉛真空蒸餾產(chǎn)出的揮發(fā)鉛，再經(jīng)過一次真空蒸餾得到的揮發(fā)鉛才送電解精煉。從某公司真空爐處理貴鉛的實(shí)際生產(chǎn)分析，還存在一些問題待解決，主要如下：

1）貴鉛原料雜質(zhì)砷、銅等越來越高，對(duì)真空爐生產(chǎn)存在一定的影響，砷易在真空管道凝結(jié)堵塞，銅高造成化料困難而且進(jìn)料受影響，需在貴鉛原料進(jìn)入化料鍋前盡量降低雜質(zhì)含量；

2）爐內(nèi)石墨電極易發(fā)生短路，由于在真空爐內(nèi)蒸發(fā)盤與電極之間是有空隙，金屬在蒸發(fā)或冷凝時(shí)會(huì)有部分金屬在電極底座處凝結(jié)，當(dāng)金屬凝結(jié)到一定程度，會(huì)造成電極短路發(fā)生電弧，需停爐處理；

3）石墨配件損耗大。在真空爐生產(chǎn)過程中，金屬蒸氣會(huì)在石墨冷凝罩上凝結(jié)，當(dāng)金屬凝結(jié)較多時(shí)把冷凝罩之間部分空隙填滿，并會(huì)把冷凝罩漲裂損壞，且清理困難。同時(shí)由于出現(xiàn)漏氣、真空度下降時(shí)，石墨電極、蒸發(fā)盤在高溫下與氧接觸損耗；

4） 維修時(shí)間頻繁。由于金屬易在石墨電極、冷凝罩等之間凝結(jié)，通常幾天就要停爐維修，維修工作量大。

5 結(jié)語

1）通過生產(chǎn)實(shí)踐證明，采用真空爐處理貴鉛使銀銅與鉛鉍分離更徹底，生產(chǎn)時(shí)間縮短，產(chǎn)能提高，加工成本降低；

2） 在真空負(fù)壓環(huán)境分離，沒有廢氣、廢渣、廢水及煙塵產(chǎn)生或排放，緩解環(huán)保方面的壓力，是綠色環(huán)保低碳冶金工藝；

3）貴鉛中的鉛、鉍提前開路縮短了鉛鉍的綜合回收冶煉周期。