鉛鋅爐渣綜合回收銅鉛鋅等可行性試驗(yàn)報(bào)告

PAGEPAGE18一、項(xiàng)目依據(jù)及開發(fā)研究的內(nèi)容和意義1.1項(xiàng)目依據(jù)及意義鉛礦有限公司是一家國有大中型生產(chǎn)企業(yè)，幾十年來，為國家的鉛、鋅等有色金屬生產(chǎn)作出了巨大貢獻(xiàn)。公司冶煉廠在鉛鋅生產(chǎn)冶煉的同時(shí)，也產(chǎn)出了數(shù)以幾十萬噸計(jì)的鉛鋅冶煉廢棄爐渣。這些爐渣，露天堆置，不僅占用渣場(chǎng)土地和空間，也帶來水土流失和環(huán)境污染等社會(huì)問題。但從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的角度，這里又是一處非常寶貴的二次資源集散地。鉛鋅廢棄爐渣中不僅尚存在有鉛、鋅，還有銅、銀及稀散金屬銦等。因此，研究開發(fā)該冶煉廢棄鉛鋅爐渣的綜合利用工藝和途徑，經(jīng)濟(jì)有效地全面綜合利用廢棄爐渣中的有價(jià)組分，對(duì)國家二次資源的高效開發(fā)利用，踐行低碳經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，都具有十分重要的意義。1.2項(xiàng)目開發(fā)研究的內(nèi)容1）鉛鋅冶煉爐渣中銅、銀等有價(jià)組分的高效浮選回收研究。2）低品位爐渣中煙化法回收鉛、鋅、銦等有價(jià)組分的研究。3）濕法分離鉛、鋅、銦的工藝研究。4）最終棄渣用作建材制品的工藝研究。5）環(huán)境保護(hù)方案規(guī)劃。6）技術(shù)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益分析。二、鉛礦有限公司鉛鋅冶煉棄渣中銅銀有價(jià)組分的浮選回收工藝研究2.1試樣的采取和制樣本次廢棄爐渣綜合回收的試樣，全部由礦業(yè)有限公司采取和提供，礦樣重為500kg。爐渣原樣的代表性由取樣方負(fù)責(zé)。試樣運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室后，首先攤曬晾干，再采取以下制樣流程對(duì)爐渣試樣進(jìn)行制備，見圖2-1。++2mm試驗(yàn)樣（1kg袋裝）多元素分析樣環(huán)堆法混勻環(huán)錐切割法縮分移堆法混勻篩分篩分鉛鋅冶煉爐渣粒度分析樣-2mm圖2-1爐渣試樣制備流程-2mm+2mm2.2鉛鋅冶煉爐渣原礦性質(zhì)原礦為鉛礦有限公司鉛鋅冶煉后的冶煉渣。原礦粒度粗細(xì)不等，顏色黑黃。有的呈團(tuán)塊疏松狀，有的呈熔融狀，質(zhì)地較致密、堅(jiān)硬。試樣多元素化學(xué)分析結(jié)果見表2-1。表2-1鉛鋅冶煉爐渣多元素化學(xué)分析結(jié)果（%）元素CuPbZnFeAg（g/t）In（g/t）含量0.672.113.3025.1017.8014.002.3鉛鋅冶煉爐渣浮選回收銅、銀試驗(yàn)2.3.1磨礦細(xì)度試驗(yàn)試驗(yàn)流程見圖2-2，試驗(yàn)結(jié)果見表2-2。圖2-2磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程圖2-2磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程丁黃藥10Z-200152#油10尾礦精礦丁黃藥30Z-200402#油20磨礦細(xì)度變爐渣樣藥劑用量：g/t表2-2冶煉爐渣浮選磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果（%）磨礦細(xì)度產(chǎn)品名稱產(chǎn)率銅品位銅回收率-200目占80%精礦8.835.6273.92尾礦91.170.19226.08給礦100.000.671100.00-200目占85%精礦10.264.9575.36尾礦89.740.18524.64給礦100.000.674100.00-200目占90%精礦10.164.8773.66尾礦89.840.19726.34給礦100.000.672100.00-200目占95%精礦13.563.4168.94尾礦86.440.24131.06給礦100.000.670100.00從表2-2試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，爐渣浮銅粗選時(shí)，磨礦粒度太粗，銅的回收率不高；增加磨礦細(xì)度，有利銅的浮選回收率提高。但當(dāng)一段磨礦細(xì)度超過-200占90%時(shí)，由于部分爐渣泥化，反而影響選銅回收率。故綜合比較，粗選時(shí)一段磨礦細(xì)度以-200目占85%時(shí)為宜。2.3.2銅粗選捕收劑用量試驗(yàn)試驗(yàn)流程見圖2-2。磨礦細(xì)度-200目占85%，2#油用量：粗一20g/t，粗二10g/t；變更捕收劑用量，其試驗(yàn)結(jié)果見表2-3。表2-3選銅捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果（%）捕收劑用量產(chǎn)品名稱產(chǎn)率銅品位銅回收率丁黃藥：20Z-200#：30精礦9.525.0771.96尾礦90.480.20828.06給礦100.000.671100.00丁黃藥：30Z-200#：40精礦9.874.9773.03尾礦90.130.20126.97給礦100.000.672100.00丁黃藥：40Z-200#：50精礦11.024.6676.14尾礦88.980.18123.86給礦100.000.675100.00丁黃藥：50Z-200#：60精礦12.334.0774.39尾礦87.670.19725.61給礦100.000.674100.00從表2-3捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果來看，捕收劑以丁黃藥40g/t，Z-200#50g/t兩者組合成的組合捕收劑選銅效果為好。2.3.3銅粗選精礦精選試驗(yàn)1）粗精礦不磨礦精選試驗(yàn)銅粗選精礦不磨礦精選試驗(yàn)流程見圖2-3，精選試驗(yàn)結(jié)果見表2-4。銅精礦銅精礦中1銅粗精礦石灰200丁黃藥202#油10圖2-3粗精不再磨精選試驗(yàn)流程石灰100丁黃藥102#油5藥劑用量：g/t中2表2-4銅粗精不再磨精選試驗(yàn)結(jié)果（%）產(chǎn)品名稱產(chǎn)率銅品位銅回收率銅精礦45.438.1078.66中134.072.0514.94中220.501.466.40銅粗精100.004.67100.00從表2-4精選試驗(yàn)結(jié)果分析：銅粗精礦不再磨直接精選，精選效果不好。銅精礦品位偏低，銅的精選作業(yè)回收率也只有78.66%。2）銅粗精礦再磨精選試驗(yàn)銅粗精礦再磨精選試驗(yàn)流程見圖2-4，再磨后精選試驗(yàn)結(jié)果見表2-5。-300目占90%-300目占90%銅粗精礦銅精礦中1石灰200丁黃藥202#油10圖2-4銅粗精礦再磨精選試驗(yàn)流程石灰100丁黃藥102#油5藥劑用量：g/t中2表2-5粗精再磨后精選試驗(yàn)結(jié)果（%）產(chǎn)品名稱產(chǎn)率銅品位銅回收率銅精礦17.9621.6684.55中149.840.919.85中232.200.805.60銅粗精100.004.60100.00從表2-5粗精礦再磨精選試驗(yàn)結(jié)果分析：粗精礦再磨以后，銅粗精礦中的連生體得到較好解離，故有利于提高最終銅精礦的品位和回收率。2.3.4鉛鋅冶煉爐渣浮選銅銀閉路流程試驗(yàn)鉛鋅冶煉爐渣浮選銅、銀小型閉路試驗(yàn)流程見圖2-5，小型閉路流程試驗(yàn)結(jié)果見表2-6。圖2-5鉛鋅爐渣浮銅銀小型閉路圖2-5鉛鋅爐渣浮銅銀小型閉路試驗(yàn)流程尾礦石灰100丁黃藥102#油590%-300目丁黃藥20Z-200252#油1085%-200目鉛鋅冶煉爐渣銅精礦丁黃藥40Z-200502#油20藥劑用量：g/t丁黃藥10Z-20012 2#油5石灰200丁黃藥202#油10表2-6鉛鋅冶煉爐渣浮銅銀小型閉路流程試驗(yàn)結(jié)果（%）產(chǎn)品產(chǎn)率品位回收率CuAg（g/t）CuAg銅精礦2.1320.36478.8764.8659.79尾礦97.870.247.0135.1440.21給礦100.000.6717.06100.00100.00從表2-6的浮選小型閉路流程試驗(yàn)結(jié)果來看，通過一次粗磨，兩次粗選，一次掃選得選銅粗精礦。選銅粗精礦經(jīng)過二段再磨，二次精選后，可以得到含銅20.36%，含銀478.87g/t的銅精礦，銅和銀的回收率分別達(dá)到64.86%和59.79%。2.3.5鉛鋅冶煉爐渣浮銅后浮選鉛鋅探索試驗(yàn)浮銅后的爐渣通過化驗(yàn)，其多元素分析結(jié)果為：元素CuPbZnIn（g/t）Ag（g/t）含量0.2382.133.3514.16.78對(duì)于爐渣中的鉛、鋅，能否通過選礦給予富集呢？為此進(jìn)行了專門的探索試驗(yàn)。浮選試驗(yàn)流程見圖2-6，探索試驗(yàn)結(jié)果見表2-7。圖2-6浮銅爐渣選鉛鋅探索試驗(yàn)流程圖2-6浮銅爐渣選鉛鋅探索試驗(yàn)流程鉛鋅精礦尾礦浮銅尾礦礦CuSO45001000Y8940羥肟酸202#油20藥劑用量：g/tCuSO4250500Y8920羥肟酸102#油10表2-7浮銅后爐渣浮選試驗(yàn)鉛、鋅探索試驗(yàn)結(jié)果（%）產(chǎn)品產(chǎn)率品位回收率備注PbZnPbZn鉛鋅粗精18.312.183.2018.7317.51CuSO4500g/t尾礦81.692.123.3881.2782.49浮銅爐渣100.002.133.35100.00100.00鉛鋅粗精35.682.193.2336.6434.44CuSO41000g/t尾礦64.322.103.4163.3665.56浮銅爐渣100.002.133.34100.00100.00由表2-7試驗(yàn)結(jié)果可見，浮銅后爐渣中的鉛、鋅，用普通物理選礦方法是不能進(jìn)行有效分選的。鉛鋅精礦、尾礦與給礦中鉛、鋅品位幾乎一樣，沒有富集現(xiàn)象。推測(cè)可能是鉛鋅以一種包裹體的氧化態(tài)形式存在，故物理分選起不到富集作用。三、浮銅后爐渣煙化法處理回收鉛鋅試驗(yàn)3.1煙化回收爐渣中有價(jià)成分分析浮銅、銀后的爐渣，其有價(jià)成分見表3-1。表3-1浮銅銀后爐渣成分（%）元素PbZnCuSFeSiO2CaO其它合計(jì)含量2.133.350.241.3525.522.7314.5230.18100.00從表3-1分析結(jié)果可知，該爐渣中鉛、鋅品位偏低。3.2鉛鋅冶煉爐渣處理方法的選擇處理鉛鋅爐渣，回收鉛、鋅等有價(jià)金屬的工藝方法主要有兩種：揮發(fā)窯揮發(fā)和煙化爐吹煉。兩種方法比較，揮發(fā)窯揮發(fā)的缺點(diǎn)是占地面積大，工程投資高，燃料消耗率高，耐火材料消耗大，需要焦粉做燃料，運(yùn)行成本高。其優(yōu)點(diǎn)是操作相對(duì)簡(jiǎn)單，進(jìn)行余熱回收時(shí)所產(chǎn)蒸汽的連續(xù)性好。煙化爐吹煉的缺點(diǎn)是生產(chǎn)作業(yè)間斷進(jìn)行，操作管理比較麻煩。其優(yōu)點(diǎn)是投資相對(duì)較少，不但可以處理液態(tài)渣也可以處理固態(tài)冷料渣，還可以采用低廉的煤或天然氣做燃料。綜合考慮各種因素，本項(xiàng)目采用煙化爐吹煉方法回收冶煉鉛鋅爐渣中的鉛鋅，并綜合考慮回收銦。3.3煙化爐回收鉛鋅的基本原理在煙化爐中，主要的化學(xué)反應(yīng)如下：在600～700℃條件下，CO還原金屬氧化物（如ZnO、PbO）平衡時(shí)Pco(CO的分壓)與(CO和CO2的壓力之和)之比列于表3-2。表3-2CO還原金屬氧化物平衡時(shí)Pco與P(CO+CO2)之比項(xiàng)目溫度℃Pco//%PbO6500.5SnO2600～70022～24Fe3O4-FeO70035FeO-Fe600～70065～70ZnO600～7001000從表3-2可知，在600～700℃時(shí)，CO還原ZnO是非常困難的。由于鉛、錫等氧化物的還原過程是放熱反應(yīng)，其平衡常常會(huì)隨溫度的升高而降低。而氧化鋅的還原是一個(gè)強(qiáng)烈的吸熱反應(yīng)，因此該反應(yīng)的平衡常數(shù)將隨溫度的升高急劇增大。這就是說，升高溫度對(duì)氧化鋅的還原過程是非常有利的。在1100～1300℃時(shí)，ZnO的還原FeO還容易進(jìn)行。煙化爐就是在1250～1300℃的溫度下，控制爐內(nèi)適當(dāng)?shù)倪€原氣氛，使鋅、鉛等金屬氧化物還原揮發(fā)進(jìn)入煙塵，同時(shí)抑制FeO的還原使?fàn)t子能正常操作。煙化爐上部空間的主要氧化反應(yīng)為：煙化過程采用周期性作業(yè)。每一周期分為升溫階段和還原階段。吹煉時(shí)把空氣和粉煤吹入爐內(nèi)熔渣中，爐內(nèi)熔池溫度和還原氣氛靠調(diào)整粉煤和空氣量的比例來實(shí)現(xiàn)。升溫階段空氣過剩系數(shù)為0.8～1.0，碳幾乎完全燃燒，以使固體爐渣完全熔化并使?fàn)t溫升到1250～1300℃。還原階段空氣過剩系數(shù)為0.5～0.7，以確保爐內(nèi)還原氣氛，使熔融的鉛鋅氧化物中的氧化鋅還原成鋅蒸汽，進(jìn)入氣相。氣相中的鋅在爐子的上部空間再被氧化成氧化鋅，以煙塵狀態(tài)被收集。同時(shí)，SnO、PbO也以同樣的方式進(jìn)入煙塵中。3.4煙化法生產(chǎn)工藝流程鉛鋅冶煉爐渣磨礦浮選銅銀后，再經(jīng)濃縮脫水，用卡車運(yùn)送至煙化爐系統(tǒng)，經(jīng)刮板給料機(jī)以固態(tài)形成加入煙化爐中。在鼓入的空氣和粉煤的加熱、還原下，爐渣中的鉛、鋅等有價(jià)金屬大部分進(jìn)入煙氣中。這些有價(jià)金屬在煙化爐的上部被空氣中的氧氣氧化成氧化物，并隨煙氣進(jìn)入收塵系統(tǒng)的淋水冷卻器，表面冷卻器和布袋收塵器中，以氧化物的形式被回收下來。主要工藝流程如圖3-1所示。3.5技術(shù)指標(biāo)本項(xiàng)目采用的煙化原料為浮選后爐渣是一種固體冷料，故應(yīng)采用合適的加料方式，使冷爐渣均勻地加入煙化爐中，同時(shí)延長加料時(shí)間，保證煙化爐正常生產(chǎn)。放空放空煙氣煙塵最終爐渣含塵煙氣煙氣煙塵空氣煤浮銅后冶煉爐渣球磨粉煤煙化爐加熱、還原、氧化冷卻器冷卻收塵布袋收塵圖3-1煙化爐生產(chǎn)工藝流程圖由于設(shè)計(jì)的處理量為300t/d，選用10m2的煙化爐一臺(tái)，則設(shè)計(jì)取煙化爐的處理能力為30t/m2?d。主要技術(shù)指標(biāo)如下：煙化爐床能力/t?m-2?d-130煙化爐燃料率（用煙煤做燃料）/%32煙化爐操作周期/min?爐-1150～180鋅揮發(fā)率/%85.6鉛揮發(fā)率/%85.0煙塵產(chǎn)出率/%15.68煙化爐棄渣/%Zn0.50PbO0.31煙化爐煙氣出口溫度/℃1100～1200采用煙化爐生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)特別注意渣料成分的變化，對(duì)SiO2及CaO和MgO的含量必須十分重視，以防止渣熔點(diǎn)過高，粘度過大，影響爐子的正常作業(yè)。煙化爐可以有效地使渣中的有價(jià)鉛鋅等金屬進(jìn)入揮發(fā)煙塵中，其產(chǎn)品可以直接外銷。但如能對(duì)煙塵作進(jìn)一步濕法處理，分別回收其中的鉛鋅金屬，將會(huì)明顯提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)企業(yè)也更能抵御市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。四、用濕法冶金法從煙化法揮發(fā)煙灰中回收鉛、鋅、銦等金屬本項(xiàng)目采用濕法冶金法從煙化揮發(fā)煙塵中回收鉛、鋅、銦等有價(jià)金屬。其原則流程見圖4-1。水循環(huán)水循環(huán)有機(jī)循環(huán)電解液循環(huán)陰極產(chǎn)品浸出凈化柱萃取反萃取電積殘?jiān)绷麟姛熁〒]發(fā)煙塵圖4-1順序濕法冶金法回收鉛鋅等有價(jià)金屬原則流程4.1酸性浸出浸出條件：H2SO4濃度：1.0mol/L固液比：1/10滯留時(shí)間：1.0h浸出溫度：室溫?cái)嚢杷俣龋?00rpm鉛浸出率：85%鋅浸出率：93%銦浸出率：>80%4.2萃取用陽離子交換劑和Lix622和Lix984，從經(jīng)過凈化的浸出液中分別選擇性萃取Pb、Zn和In。4.3反萃取利用高酸度電解液從有機(jī)提取物中反萃Pb、Zn等有價(jià)金屬。如鋅的反萃反應(yīng)式為：4.4電積采用不同的電積條件，就可以從反萃母液中分別沉積出金屬Pb、Zn和In。以鋅為例，采用鋅電積操標(biāo)準(zhǔn)條件，以鋁板作陰極，電積按以下反應(yīng)式進(jìn)行：在鋁陰極板上，將獲得高純金屬鋅。五、最終棄渣處理5.1利用棄渣生產(chǎn)混凝土空心砌塊或?qū)嵭拇u由于普通爐渣活性相對(duì)低，通過加入氫氧化鈣和石膏來激發(fā)活性，經(jīng)過水泥膠砂試驗(yàn)，初步確定其配方為：水泥：40%，爐渣粉磨料35%，石膏5%，熟石灰10%，粉煤灰10%，早強(qiáng)劑氯化鈣3%。根據(jù)混凝土砌塊加壓成型的特點(diǎn)，采用干硬性混凝土且按國家標(biāo)準(zhǔn)尺寸要求成型，砌體尺寸390×190×190mm，在混凝土震動(dòng)臺(tái)上震動(dòng)并輔以人工擠壓成型。成品采用自然養(yǎng)護(hù)。5.2利用棄渣制作水泥添加料利用冶煉廢棄爐渣含鐵量高的特點(diǎn)，以爐渣代替普通水泥配方中使用的鐵粉，在這種水泥原料配方中，爐渣的用量一般在5%左右。若另外配入一些成分，達(dá)到符合水泥制作的要求，則爐渣的消耗量很大。通過測(cè)試，對(duì)含鐵爐渣制作的水泥，其性能不僅符合GB1346-77的規(guī)定，而且某些性能還優(yōu)于一般的水泥。六、環(huán)境保護(hù)方案規(guī)劃6.1采用的環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-1996）中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）表1中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3096-2008）中2類標(biāo)準(zhǔn)……6.2主要污染物和污染物治理方式本項(xiàng)目新增主要污染物及污染治理方式如下表：類別污染物來源污染物治理方式排放方式廢水工藝用漿水SS、COD等循環(huán)使用不外排廢氣鍋爐煙氣TSP、SO2、NO2文丘里水膜除塵、脫硫30m煙囪外排廢氣爐渣冶煉棄渣、鍋爐灰渣灰、渣免燒磚、水泥輔料外銷6.3廢水治理項(xiàng)目選礦工藝中產(chǎn)生的礦漿用水，經(jīng)濃縮脫水后，所有的工藝用水，經(jīng)沉淀澄清后用水泵打回選廠1000m3高位水池，作為生產(chǎn)用水在工藝中循環(huán)使用，不外排。6.4廢氣處理項(xiàng)目在煙化工藝中產(chǎn)生的煙氣，擬采用文丘里水膜除塵器除塵脫硫，治理效率達(dá)90%以上。處理后的廢氣經(jīng)30m高煙囪外排。其粉塵、SO2等能達(dá)到國家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。6.5噪聲治理對(duì)設(shè)備噪聲源強(qiáng)超過95dB的設(shè)備，采用安裝消聲及減震裝置處理。將所有噪聲設(shè)備全部設(shè)置于車間內(nèi)，有了廠房阻隔，降噪效果良好，可達(dá)到國標(biāo)要求的廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)。6.6固體廢物本項(xiàng)目最終冶煉棄渣，全部用作建材，或作為水泥添加料外銷。不存在固廢污染。七、投資及資金籌措方案八.綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)測(cè)算8.1項(xiàng)目綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)估算表8-1綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)估算表項(xiàng)目單位數(shù)量浮選處理能力t/d300處理爐渣銅品位%0.67銅精礦品位%21選礦回收率（Cu）%65銅精礦產(chǎn)率%2.13銅精礦含金屬量（Cu）t/a431煙化、濕法冶金工藝能力t/d290爐渣鉛品位%2.13爐渣鋅品位%3.35煙化、濕法鉛回收率%82煙化、濕法鋅回收率%85煙化、濕法鉛金屬量t/a1519煙化、濕法鋅金屬量t/a2477成本及費(fèi)用總成本萬元/a6500其中：生產(chǎn)成本萬元/a6250管理費(fèi)用萬元/a50銷售費(fèi)用萬元/a80財(cái)務(wù)費(fèi)用萬元/a120銷售收入、稅金