富氧底吹炼铅工艺中效益化配料的生产实践

787 编辑：中冶有色技术网来源：河南豫光金铅股份有限公司

2023-05-11 16:58:26

1 前言

某铅锌冶炼厂现有三条采用富氧底吹工艺的炼铅生产线，年产粗铅250,000t左右，98%硫酸236,000t，次氧化锌20,000t。后续深加工回收工序年产黄金3,300,kg，白银510t，锑白1,900t，精铋340t。

该厂每年处理各类含铅物料510,000t左右，其中有大量含有ZnO、Au、Ag、Cu、Sb、Bi等有价元素的高富含铅矿。该厂近年来着力发展循环经济，扩大再生铅产业，目前每年可稳定回收铅酸蓄电池中铅膏150,000,t。另外，该厂锌冶炼系统及铅熔炼深加工系统每月返回到原料工序参与重新配料的各类中间物料在3000t以上，其中富含Pb、Au、Ag、Sb等有价元素。该厂铅熔炼系统所处理原料的物料结构及元素成分具体如下表所示：

表1 各类原料处理量及其成份分析

各类原料处理量及其成份分析

由上表可看出该厂在处理PbS精矿的同时，还处理大量成分结构差异极大的金矿、渣料及再生铅膏，由各类物料的成份分析可以看出：

1 在底吹炉处理量稳定的情况下，入炉球料中Pb、ZnO、S品位越高，则底吹炉系统直接产出的粗铅、次氧化锌、98%硫酸的产量越大。

2 高银铅矿、金矿的投用量越大，后续深加工工序回收的金、银产量越大;

3 再生铅膏含Pb品位高，若能大量投用则能有效提高粗铅产量;

4 中间渣料含Pb品位较低，但其富含品位高，若能及时投用可增加副产品产量。

而在生产实践中，需要综合考虑到各类物料库存情况，炉窑设备运转情况以及市场行情，及时调整配料结构，以为公司产生最大的经济效益，此即效益化配料。对富含伴生元素的含Pb物料，则称为效益矿。

在行业内矿粉自给率持续下降，优质矿源逐渐枯竭的情况下，单一依靠产量规模来换取效益已不具备竞争力[1]。该厂作为国内最大的电解铅和白银生产商，近年来积极探索清洁、高效的绿色可持续冶炼道路，实施效益化配料则是其中重要的一环。

2以往配料工艺中存在的问题

2.1 片面追求产量，效益矿投用量少

在开展效益化配料工作之前，在底吹炉生产过程中为了保证主要产品粗铅、硫酸、次氧化锌的产量，对高Pb、高ZnO、高S的物料优先投用。造成部分富含Cu、Sb、Bi等深加工回收元素的矿粉无法及时投用，回收工序产品产量波动较大，影响回收效益。

另外，优先大量投用高品位矿粉，导致部分低品位矿粉库存周期延长，给物料库存料场的管理也造成了很多困难。

2.2 金矿、高银矿库存时间长

在富氧底吹炼铅工艺中，金银被捕集到粗铅中，经过电解，进入到残极的阳极泥中回收，阳极泥再经过火法精炼、电解产出金、银，整个周期历时可达到10d以上。

由于金矿含Pb过低，投用时造成混合料中Pb品位下降，影响粗铅产量，同时由于高银矿含Pb一般在50%以下，配料时投用量较低，因而金银矿的库存周期可达到20d以上，金银由矿粉变成产品，加工周期可达到30d以上。

矿粉中金银元素的合同价格按照采购时的金银网价制定，近一年来金银价格波动较大，如图1、图2所示。

由上图可知，近一年来国际市场金银价格波动较大，企业库存金银矿面临很大的价格下行风险，若不能及时投用产出产品变现，极易造成亏损。

2.3 铅膏、中间渣料投用量少，占用大量资金

铅膏中由于含有大量硫酸盐及铅的氧化物，在富氧底吹炉内熔炼时会造成烟尘率高、沉铅率低等工艺问题[1]，因此以往该厂自产的再生铅膏不能及时彻底的处理，造成库存积压。

另外由表1可知，中间渣料中Pb、Fe、S等元素品位较低，配入混合料中会造成Pb、S品位下降，影响炉内热平衡及FeO-SiO2-CaO造渣体系的平衡，因此未得到及时投用，造成库存增加。

由上可知，在仅追求产量的情况下，金银物料、自产铅膏、中间渣料无法及时投用，造成大量积压，造成公司资金中间占比过高，严重影响公司资金周转，增加了公司运营风险。进行效益化配料探索，降低中间库存势在必行。

3 效益化配料实践及其效果

3.1 提高铅膏投用比例

富氧底吹炼铅工艺具有物料适用性强，能耗低，金属回收率高的特点[3]。该厂针对铅膏积压严重的情况，决定改变物料配比结构，于2014年4月成立实验小组进行提高铅膏投用比例实验。通过近四个月的实验过程，最终发现在混合料中铅膏比例40%，金矿25%，铅精矿35%的情况下，底吹炉炉况稳定，各项工艺指标正常。此时化验入炉球料平均品位如下：

铅膏处理量占40%时混合料的平均品位

表2 铅膏处理量占40%时混合料的平均品位

通过提高铅泥投用比例实验，进一步掌握了保持富氧底吹炉内热平衡及造渣元素平衡的配料模式，为下一步实验打好了基础。经过一年的实验探索，目前该厂已经达到了自产铅膏来料即投用，库存量降低到10日用量以内，大幅降低了资金的中间占用。

3.2 金银矿的单下投用及渣料用量提升

鉴于富氧底吹炼铅炉对物料适应性强，炉时较短、炉况易调整的特点，该厂决定金银矿单独库存，不参与混合配料，直接由配料皮带单下使用，以缩短其投用周期。

在金银矿单下投用过程中，产生了以下问题：

1、在金银矿投用量大时，炉温明显上升，SO2气浓显著增加;

2、球料Pb品位有一定下降，粗铅产量降低;

3、高铅渣中ZnO品位下降，次氧化锌产量降低。

后来经过多次研究，针对SO2浓度增加、粗铅产量下降的情况，在提高铅膏投用比例的实验基础上。进一步试验不同物料配比，最终确定铅精矿混合料:金矿:银矿:铅膏在4:1:1:4左右，可保证球料Pb品位在48%以上，S品位在16%-18%，配入使用后炉况稳定，指标正常。

该厂积存中间渣料主要为锌系统浸出工序的银浮选段产出的高银渣，由表1可知，其含ZnO品位亦达到较高水平，针对单下金银矿后高铅渣中ZnO品位下降的情况，不断实验提高铅混合料中渣料的投用比例，最终将混合矿中渣料比例由10%以下提高到15%以上，混合料中ZnO品位由6%-7%增加到9%，次氧化锌产量恢复正常。

经过以上措施，保证金银矿入厂后10日内投用完毕，缩短了加工周期。同时，库存的杂料量也得到了大幅下降。

3.3 高富含矿粉的合理投用

该厂三条富氧底吹炉炼铅系统由于投产时间前后相差几年，因其设计产能、设备性能、产能提升空间各不相同，因此对物料的成份要求各异。

该厂于2010年投产的直接炼铅生产线，是我国首条富氧底吹氧化—液态高铅渣直接还原—液态铅除铜铸阳极生产线。该生产线收尘系统的设计冗余量较大，收尘效果好，在炉内烟尘率增加的情况下也能保证良好的收尘效果。因此将含ZnO品位较高的矿粉在直炼系统投用，因矿粉中ZnO高会造成还原炉内烟灰量大，烟灰易发粘，直接炼铅生产线的收尘系统可很好的解决以上问题。

同时，对含Sb、Bi较高的矿粉及渣料，亦在直炼系统投用，以调节其液态粗铅中的Sb、Bi含量，经过除铜后阳极板含Sb要求在0.5%-1.2%，以保证阳极泥有足够的强度不在电解槽内脱落。因此对直联系统配料时混合料中Sb品位在0.8%以上，产出粗铅含Sb在0.8%-1%左右，不需要另外在其电解系统搭配高Sb粗铅，降低加工成本。

另外，对含Cu较高的矿粉，主要投用在另外两条生产线，最终产出含Cu在0.1%以上的粗铅，拉往电解车间与再生铅搭配除铜铸阳极，保证阳极板含Cu在0.05%以下。

有针对性的搭配投用高富含矿粉，缩短了有价金属的回收流程，可减少返炼损失，提高回收率。

3.4 CRT铅玻璃替代石英砂

在富氧底吹炼铅工艺中，需要使用石英砂和石灰石作为助熔剂，以调整炉内渣型。该厂技术人员经过调研，发现阴极射线管(cathode ray tube)电视机报废回收的玻璃中含有铅元素，即CRT铅玻璃，此类玻璃中含Pb20%、SiO2 60%-70%。目前我国已经入CRT电视机报废的高峰期，据统计每年废弃CRT玻璃中铅金属量已达到20,000t/d左右[4]。CRT铅玻璃中Pb元素计价比市场价低5000元/t左右，若能用其完全替代石英砂，在市场供应充分的条件下，可创造较好的经济效益。

该厂于2015年5月份开始实验用CRT铅玻璃替代石英做助熔剂实验，经过调整配料比，在单下金矿补Fe的情况下，炉内Fe:SiO2达到1.5-2的稳定态时，铅玻璃的投用量可达到16t/d，炉内渣流动性良好，实验取得成功。

该厂目前已完全使用CRT玻璃替代石英砂，预计一年可回收铅金属900t左右，产生效益450余万元。

3.5采用效益预算软件指导配料

为了深入开展效益化配料，该厂组织信息、科技、原料部门人员开发了配料效益预算软件。对每一种矿粉，由原料采购人员根据合同，填写各类元素的计价公式，再由生产部门补充具体的各类元素的化验结果。在进行配料时，只需在对应的各类矿粉后面输入预配料量，软件即可算出该批物料的单位加权加工效益(元/t)，技术人员可根据计算结果调整料单，以达到最优配比。

原料配料效益预算软件