铜阳极泥硫酸化焙烧工艺改造与效果

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铜阳极泥硫酸化焙烧工艺改造与效果

吴玉林

(铜陵有色金属公司 安徽 244001)

摘 要

铜阳极泥硫酸化焙烧工艺, 经过全系统设备改造, 在阳极泥充分浆化、进料均

匀、负压稳定操作条件下, 取得了设备连续运行、物料畅通、渣含硒 0 11%的满意结果。

关键词 铜阳极泥 硫酸化焙烧 蒸硒

国内处理铜电解阳极泥, 基本上都采用硫酸化焙烧脱硒工艺。一来该方法比其它

焙烧工艺能更有效地分离并回收硒, 为进一步提取金银提供高质量的原料, 二来具有良好的环保条件。用于阳极泥焙烧的主要设备有回转窑、浆化槽、给料、出料设备及硒回收装置等, 回转窑是阳极泥硫酸化焙烧的核心设备。回转窑的热源有粉煤、煤气及电。由长沙有色设计研究院为铜陵有色金属(集团) 公司金昌冶炼厂设计的全国第一台电加热回转窑于1991年投入试运行, 至今处理铜阳极泥已超过2100t, 焙烧渣含硒

1 阳极泥焙烧工艺简介

铜阳极泥与硫酸(98%) 按1:1配比在搅拌槽内浆化, 浆化后的阳极泥经给料槽及给料槽内进料器均匀地送回转窑, 进行焙烧作业。在回转窑内硫酸与阳极泥反应产生Se O 2、SO 2、SO 3等混合烟气, 通过窑头排气管进入吸收塔, SeO 2被水吸收为H 2SeO 3, 进而被炉气中的SO 2气体还原成单体硒。脱硒后的焙烧渣经窑尾排料机排出。焙烧渣送湿法回收金银。设计焙烧系统年处理阳极泥能力280t, 硒回收

率94. 05%, 窑渣含硒

0 11%, 为金银生产提供了保证。1, 设计工序参数及设备见表1。

表1 工序、参数及设备

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3201mm, 因管径细, 管路长, 加之阳极泥中硒含量高, 使排气管内粘结大量红硒和阳极泥粉尘, 阻碍了真空泵的正常运转, 致使回转窑的真空减小, 有时窑内呈正压, 窑内气体从窑尾料箱及窑头冒出, 使作业环境污染严重。2. 2 窑温难控制 正常状态下, 回转窑高温区温度控制在680~700! , 由于进料不均, 使窑内实际温度变化较大。稀料入窑速度快、量大, 使窑内温度降低, 引起#拉稀∃; 颗粒状物料进窑数量少, 速度慢, 在窑内高温区烧结, 形成#鹅蛋∃, 影响窑尾排料及窑渣质量。

图1 硫酸化焙烧流程

设计回转窑保温的长度为整个窑长的80%, 未保温部分热损大, 加之保温盖两侧的密封较差, 一定程度上影响了焙烧质量, 冬季时, 回转窑(特别是窑尾) 温度难以达到焙烧温度, 渣含硒升高。

2. 3 电阻丝短路 距窑尾2~4m 处是回转窑的高温作业区, 也是窑体氧化腐蚀最严重的地方。在该区域窑体表面产生大量氧化铁皮, 且极易脱落, 由于设计的电阻丝距窑体最短距离为100mm, 表面无覆盖层, 处于直接加热状态(见图2) 。因此, 当窑体氧化铁皮脱落在电阻丝上时, 造成短路, 严重影响正常生产。投产初期, 由短路而引起的停窑时间长达50h 以上, 成为回转窑不能正常生产的主要因素之一。

2 投产期影响硫酸化焙烧的因素

由于设备配置与选型不尽合理, 加之对设备的性能, 特别是电加热回转窑性能缺乏了解, 同时又无相同经验可供参考, 导致投产初期出现了物流不畅、窑温难以控制、电热部分短路频繁、阳极泥处理能力和焙烧渣质量与设计指标差距甚大等问题。2. 1 物流不畅

(1)回转窑进料 金昌冶炼厂阳极泥含Cu23%~25%、Se3%~5%、水25%~30%, 铜基本都以CuSO 4状态存在, 具有易结块, 不易浆化的特点。设计每班处理阳极泥500kg, 而浆化槽只有0. 8m 一台, 每班浆化时间仅为2h, 正常生产时, 远不能达到浆化目的。在浆化槽和给料槽中, 阳极泥与酸分层现象严重, 上层为稀的泥酸混合体, 下层为未浆化的阳极泥颗粒。颗粒状的阳极泥堵塞进料管, 出现给料不均的现象。

(2)回转窑出料 采用螺旋出料机, 出料机外壳比螺旋长出415mm, 焙烧渣在出口无螺旋部分粘结堆积, 使之完全堵死。出现这种情况时, 窑内负压骤增, 使备用吸收塔内硒吸收液倒流, 1#吸收塔的吸收液进入回转窑, 造成焙烧渣#拉稀∃。

(3)硒吸收 焙烧产生的炉气经窑头排

窑 3

图2 回转窑结构

1-保温盖板; 2-石棉; 3-窑体; 4-电阻丝

投产初期共处理阳极泥35. 788t, 产窑渣29. 596t, 其中#拉稀∃渣5. 13t, #鹅蛋∃渣4. 86t, 所产窑渣含硒%0 18%~0 45%。焙烧系统

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的处理能力和窑渣质量远未达到设计要求。表2 改造前后焙烧生产情况对比

项目

处理量, kg/班。湿量浆化时间, h/b

回转窑温度(设计值) 连续工作时间, d 堵料现象窑渣质量, Se%, 硒回收率, %

改造前300~4002

达不到12~15头 经常尾 经常>0 4550

改造后60010

达到并超过>60无偶有发生 0 1175~80

3 焙烧系统的整改

因焙烧系统存在问题多, 产出窑渣质量远不能满足湿法提取金银作业要求, 在试产五个月后, 即停车改造。改造主要措施:(1)增加阳极泥破碎、筛粉工序。要求加入搅拌槽的阳极泥粒度 1mm, 以利于搅拌浆化。

(2)新增一台 1000 1100搅拌槽, 延长阳极泥浆化时间, 提高阳极泥浆化质量。

(3)取消进料管的料封板, 变为直通式下料, 防止较大颗粒阳极泥在进料管淤集。(4)进料螺旋壳由774mm 增加到790mm, 以减少阳极泥进入集气箱及排气管的数量。

(5)排气管直径由150mm 扩大为225mm, 长度由3201mm 减少到2140mm, 以防止红硒及阳极泥的堵塞。

(6)吸收塔标高比原设计降低325mm, 与改造后的吸收管道相配套。

(7)窑尾未保温窑体增加1000mm 保温设施, 减少窑的散热。

(8)制定新的操作规程 &控制 200 1300出料管负压200~400Pa, 保证窑尾#U ∃型压力计不断液。∋为防止吸收塔液倒流至回转窑内, 每班调塔时, 备用组1#吸收塔不注水, 保持空塔。(强化停窑时窑体振打工作, 定期清理电阻丝上铁锈及部分覆盖物, 保证电阻丝外表清洁。

(2) 窑温易控制, 窑内负压稳定, 窑内气体泄漏现象减少, 作业环境明显改善。

(3)物料畅通, 给料趋于均匀, 堵塞现象明显减少。

(4)所产窑渣质量明显提高。无#拉稀∃渣和#鹅蛋∃渣, 平均渣含硒 0 11%, 达到国内同行业先进水平。

5 尚需解决的问题

焙烧系统整改后, 不仅满足了阳极泥处理量, 同时也满足了湿法生产的需要, 但尚有下列问题需要解决。

(1)硒的回收设备有待于进一步改进。设计硒回收率94. 05%, 实际指标尚有一定差距, 其主要原因是吸收塔容积过小。根据多年生产情况统计, 结合兄弟单位的经验, 建议尽可能扩大吸收塔容积或采用硒的补充还原方法, 使之充分回收。

(2)解决窑体氧化问题。处于高温区的窑体氧化现象较为严重, 一方面影响电阻丝正常工作; 另一方面导致窑体的寿命缩短。1993年在距窑尾3. 12m 处发生过窑体断裂事故, 断裂区的钢板比其它部位薄4~6mm, 影响窑体的使用年限。解决窑体氧化问题采取两种途径:一是改变回转窑的材质; 二是对窑体表面进行高温防腐处理。

(3)窑尾出料仍有粘结堵料现象。尽管堵料现象较少, 但一经发生, 焙烧系统将不能有序生产。此焙烧物料一般较潮湿, 随阳

(下转至第26页)

4 整改效果

经过整改后的硫酸化焙烧系统, 其运行效果及窑渣质量都有很大提高(见表2) 。

其主要表现:

(1)电热回转窑连续运行时间可保持在两个月以上, 且日处理阳极泥量达1. 7t(湿量) , 已达到设计要求。

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取冶金手册(3) 。冶金工业出版社, 1992, 922 张秀娟, 范琼嘉, 张兴泰等. 水处理技术, 1987, 13(5) :286

3 冯彦琳, 王靖芳, 王爱英. 稀有金属,1997,21(1) , 374 韩景田, 兰孝征, 刘为忠等. 有色金属(冶炼) , 1996, (5):27

5 J S Preston. Hydrometallurgy. 1994, (36) :61

6 武汉大学, 吉林大学等. 无机化学. 北京:高等教育出版社1994, 492

7 张秀娟. 环境化学. 1982, 1(4) :320

8 Zhao LinFeng et al. T he 1st Int. Conf. on Electrostatic Tech., Beijing,1988,322

9 株洲冶炼厂. 有色金属中元素的分离与测定. 北京:冶金工业出版社1979,2, 51

5 结论

(1)实验研究了乳状液膜法同时净化湿法冶锌料液中铜、镉工艺, 整个流程简单, 净化效率较高, 且对料液无损害, 并得到了适宜的工艺条件。在此条件下操作, Cu 2+、C d 2+的净化率分别为98. 1%和97. 8%。

(2)料液酸度及接触时间对Cu 2+、C d 2+的净化影响较为显著, 具体操作过程中应对此两个因素加强控制。

参考文献

1 有色金属提取冶金手册编辑委员会。有色金属提

(上接第22页)

率分别为94. 32%、96. 39%。

(3)电解沉积电铜和电积脱铜后液蒸发浓缩结晶硫酸锌, 有效分离铜锌, 产出纯度较高的电铜和七水硫酸锌。铜、锌的回收率分别达到92. 4%、93. 1%的较高水平。

参考文献

1 杨新生, 许秀莲. 碱性氨浸法从低品位铜锌渣中回

收铜锌. 有色金属(冶炼部分) , 1993, (2) :322 李明建, 陈庆邦, 聂晓军. 硫酸浸出处理铜锌废渣生产氧化锌. 中国物资再生, 1997, (7) :23

3 李明建, 陈庆邦. 氨水-碳氨浸出处理铜锌废渣. 中国物资再生.1997,(1) :13

(上接第29页)

极泥处理量的增加, 物料湿度明显增加, 是制约焙烧渣质量提高的一个新的问题。建议采用斗式出料方法解决这一矛盾。

金昌冶炼厂铜阳极泥采用电热回转窑硫酸化焙烧的经验。稳定硫酸化焙烧作业要求阳极泥充分浆化, 进料连续均匀, 窑内负压稳定, 配套设备的能力要强。我们认为, 采用电热回转窑处理阳极泥, 占地面积小, 环境良好, 作业方便是最大的特点。

6 结语

通过几年的生产实践, 摸索了一套适合于