CN113584322A - 一种含铜铅锌精矿的冶炼方法和冶炼系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含铜铅锌精矿的冶炼方法和冶炼系统，涉及冶炼工艺技术领域。该含铜铅锌精矿的冶炼方法包括：将含铜精矿和含铜铅锌精矿按照烧结块中含铜的百分比含量为1％‑2％进行配料，将配料后的含铜精矿与所含铜铅锌精矿进行烧结，烧结产物经筛分后筛选出烧结块，将烧结块置于鼓风炉中分离出粗锌和待分离物，待分离物进入电热前床中分离出炉渣、黄渣以及粗铅。本申请提供的含铜铅锌精矿的冶炼方法，通过计算配料将含铜的铅锌精矿和含铜精矿合理配入烧结系统，使烧结块铜含量在不影响密闭鼓风炉工艺的前提下尽可能的提高。烧结块铜金属品位在1％‑2％之间可保证密闭鼓风炉炉况、粗铅排放、放渣，同时提高含铜铅锌精矿处理量。

Description

一种含铜铅锌精矿的冶炼方法和冶炼系统

技术领域

本发明涉及冶炼工艺技术领域，具体而言，涉及一种含铜铅锌精矿的冶炼方法和冶炼系统。

背景技术

全球铅、锌、铜的冶炼工艺几乎是以硫化矿为主要原料，有部分铅锌矿中伴生铜矿。铜金属具备资源日趋减少，有相对铅锌经济价值高的特点，金属铜的综合回收对各个铅锌冶炼厂的重要性日渐凸显。现有回收流程是通过浮选工艺将铜部分回收，且有部分铜进入铅锌精矿，铅锌冶炼工艺同样需要设计工艺来回收铜，生产成本增加。

全球金属资源日益减少，铜金属的应用广泛，经济价值高，铅锌冶炼过程中回收铜可提高冶炼厂经济效益，同时省去铅锌中分离金属铜的工艺，降低回收铜过程产生的社会资源消耗量。ISP密闭鼓风炉工艺冶炼铅锌，最大的优势是：不仅可以处理铅锌混合精矿，还可以处理许多含铅锌的氧化物料及一些成分复杂的含铅锌精矿等。利用ISP工艺可以处理含铜铅锌精矿的特点，回收粗铜，不仅可以给冶炼厂带来巨大的经济效益，而且还能完善铅锌冶炼厂金属铜的综合回收工艺。

现有铅锌精矿中铜的回收，主要是通过浮选流程将铜与铅锌分离，浮选产出铜精矿、铅锌混合矿或者铅精矿和锌精矿分别送至铜冶炼厂和铅锌冶炼厂回收铅、锌、铜。

工艺流程为：第一，铅铜-锌分离；第二，铜-铅分离。

铅铜-锌分离：以硫酸锌为主，分别配合氰化钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠为分选药剂进行混合浮选分离出铅铜--锌，锌再通过扫选、锌粗选、三级精选生产锌精矿及浮选萤石。

铜-铅分离：铅铜-锌分离得到的铅铜精矿利用组合抑制剂进行铜铅分离，组合抑制剂为重铬酸钾、丁黄药、活性炭。含铜铅精矿加组合抑制剂进行铜浮选产出铅精矿，再加重铬酸钾铜300g/t精选产出铜精矿。利用组合抑制剂进行铜铅分离存在药剂制度复杂、药剂成本高、工艺流程对不同性质的矿石适应性差等问题。且重铬酸盐法存在着是由高价铬离子引起环境污染问题，采用亚硫酸钠+石灰还原沉淀工艺进行选矿废水处理可防止环境污染。

采用重铬酸钾抑铅浮铜工艺从选铅得到的含铜铅精矿中分离铜，铜精矿Cu回收率35％，Pb回收率1％；铅精矿Pb回收率85％，Cu回收率15％。

现有工艺主要是将铅锌--铜浮选分离出铜精矿，铅锌精矿和铜精矿分别送铅锌冶炼厂、铜冶炼厂回收，现有工艺不能一次性彻底将铜金属分离干净，铜回收率低。在这种浮选工艺中易产生由高价铬离子引起的环境污染问题，且药剂制度复杂、药剂成本高、工艺流程对不同性质的矿石适应性差。

经过浮选、精选的铅精矿、锌精矿、混合矿精矿中同样含有少量铜金属，铅锌冶炼厂设计了工艺回收金属铜，含铜物料主要以杂质和渣的形式存在，回收时候要重新设计工艺流程，增加投资成本和生产成本，铜回收率较低，并且还有一定环境风险。采用这种方法回收铜的工艺流程多、生产成本高。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种含铜铅锌精矿的冶炼方法，其冶炼处理能力强，回收率较高，不但可以回收铜金属，还可以回收其它小金属，同时提高含铜铅锌精矿处理量，资源综合回收、利用率较高。

本发明的第二目的在于提供一种冶炼系统。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种含铜铅锌精矿的冶炼方法，其包括：将含铜量不同的铅锌精矿的混合原料进行烧结得到烧结块，将所述烧结块置于鼓风炉中分离出粗锌和待分离物，所述待分离物进入电热前床中分离出炉渣、黄渣以及粗铅；

所述含铜量不同的铅锌精矿按照所述烧结块中含铜的百分数含量为1％-2％进行配料形成所述混合原料。

在可选的实施方式中，所述烧结块中铅的百分数含量为16％-22％，铁的百分数含量大于9.5％，硫的百分数含量为小于1％，CaO和SiO₂的含量比为1.4-1.9。

在可选的实施方式中，所述烧结过程中，点火温度为1045℃-1055℃；烧穿点温度为695℃-705℃；

优选地，所述烧结过程中设置有14-16个风箱，所述烧穿点设置于10-12号风箱处。

在可选的实施方式中，所述含铜量不同的铅锌精矿包括第一精矿和第二精矿；

所述第一精矿的主要化学成分的质量百分数分别为：Cu：0-15％、Pb和Zn的总量≥30％、S：16-32％、As≤0.70％、Fe≤13％、SiO₂≤5.0％、Al₂O₃≤4.0％、MgO≤2.0％、F≤0.1％、Hg≤0.05％、Tl≤0.001％。

在可选的实施方式中，所述第二精矿的主要化学成分的质量百分数分别为Pb：0.3％-22％、Zn：12％-42％、S：22％-36％、Cu：2％-10％、SiO₂：1.8％-5.3％、Fe：10.2％-17％以及CaO：0.2％-3％。

在可选的实施方式中，所述粗铅经熔铅锅分离铅液与铅浮渣，所述铅液制成阳极板电解产成品铅，所述铅浮渣进入反射炉产出冰铜，所述冰铜和所述黄渣经转炉吹炼产出粗铜。

在可选的实施方式中，所述粗锌经精馏塔分离出成品锌、成品镉以及铟锗富集物。

在可选的实施方式中，所述混合原料在进行所述烧结之前，还包括对所述混合原料进行干燥后制粒；

优选地，所述混合原料进行烧结后经筛分获得粉末和所述烧结块，所述粉末返回至所述制粒的步骤。

第二方面，本发明提供一种冶炼系统，其包括如前述实施方式任一项所述的含铜铅锌精矿的冶炼方法。

本发明具有以下有益效果：

本申请提供的含铜铅锌精矿的冶炼方法，通过计算配料将含铜量不同的多种铅锌精矿合理配入烧结系统，使烧结块铜含量在不影响密闭鼓风炉工艺的前提下尽可能的提高。烧结块铜金属品位在1％-2％之间可保证密闭鼓风炉炉况、粗铅排放、放渣，同时提高含铜铅锌精矿处理量。本发明提供的含铜铅锌精矿的冶炼方法冶炼处理能力强，回收率较高，不但可以回收铜金属，还可以回收其它小金属，资源综合回收、利用率较高，工艺处理完的渣是一般固废，可以直接利用，不会对环境产生影响。减少铜铅锌矿的浮选及铜精矿精选流程及含铜杂质、含铜渣的处理，工艺流程短、生产成本低，减少了社会资源的浪费。对原料要求较低，原料来源广泛，铜金属经济价值高，提高冶炼厂经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的含铜铅锌精矿的冶炼方法的工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明提供一种含铜铅锌精矿的冶炼方法，其工艺流程图请参阅图1，其具体步骤包括：

S1、配料。

将含铜量不同的铅锌精矿的按照烧结块的所需成分要求进行配料形成混合原料。混合原料进入冶炼流程不需要新增设备，利用目前工厂工艺可以直接处理。

含铜量不同的铅锌精矿包括第一精矿和第二精矿；

第一精矿的主要化学成分的质量百分数分别为：Cu：0-15％、Pb和Zn的总量≥30％、S：16-32％、As≤0.70％、Fe≤13％、SiO₂≤5.0％、Al₂O₃≤4.0％、MgO≤2.0％、F≤0.1％、Hg≤0.05％、Tl≤0.001％。

第二精矿的主要化学成分的质量百分数分别为Pb：0.3％-22％、Zn：12％-42％、S：22％-36％、Cu：2％-10％、SiO₂：1.8％-5.3％、Fe：10.2％-17％以及CaO：0.2％-3％以及余量的与本申请无关的其他成分。

本申请中选取了四种第二精矿进行混合，具体四种第二精矿的成分如表1：

表1：第二精矿的成分要求(质量百分数)

上表中仅仅记载了物料1-4中本申请提供的含铜铅锌精矿的冶炼方法关注的成分的质量百分数，而其他未关注的成分未进行记载，因此，上述物料1-4中还包括余量的与本申请无关的成分。

配料后，烧结块的成分要求如下：

烧结块中铜的百分比含量为1％-2％；铅的百分比含量为16％-22％，铁的百分比含量大于9.5％，硫的百分比含量为小于1％，CaO和SiO₂的含量比为1.4-1.9。

S2、干燥制粒。

配料完成后，对混合原料进行干燥后制粒。具体来说，将混合原料矿置于干燥窑内进行干燥，随后进行制粒，制粒的粒径本申请中不做具体要求，满足常规烧结的粒径大小即可。

S3、烧结。

将配料后的混合原料进行烧结，烧结产物经筛分后筛选出粉末和烧结块，粉末返回至上述制粒的步骤，烧结块经检测烧结块的成分满足上述要求。

烧结过程要确保工艺稳定，提高烧结块的转鼓率和烧结块的熔融性，提高烧结块含铜的稳定性，方便后续工艺操作。

点火温度为1045-1055℃；烧穿点温度为695-705℃；烧结过程中设置有14-16个风箱，烧穿点设置于10-12号风箱处。具体来说，本申请中点火温度由1030℃提高到1050℃，烧穿点温度由680℃提高到700℃，本申请中设置有15个风箱，烧穿点设置于11号风箱处，烧穿点的位置相较于现有技术适当后移，可以有效保证配料完全烧穿，在烧穿点后续的风箱可以将(渣)炉料排出。

S4、将烧结块置于鼓风炉中分离出粗锌和待分离物，待分离物进入电热前床中分离出炉渣、黄渣以及粗铅。

通过密闭鼓风炉炉况来调整烧结配料，控制烧结块中铅、锌、铜、硫、铁、硅、钙等原元素成一定比例。应理解，在将烧结块投入鼓风炉时，还需要向鼓风炉中投入焦炭，焦炭会产生CO，从而将烧结块中的氧化铅、氧化锌还原成为单质铅、锌。

而烧结块中的铜元素因为在前期配料时，保证了烧结块中铜的含量，铜元素在熔炼过程中在不影响熔炼工艺的前提下形成铜锍伴随黄渣进入电热前床澄清分层，电热前床设置高度合适的黄渣排放口、渣口、铅口，加热保温，控制合适的铅液面和渣液面高度，熔液充分分离后从相应排放口排出含黄渣、炉渣、粗铅，黄渣经转炉吹炼产出粗铜；另一部分铜元素在鼓风炉中被还原形成单质铜，尽可能的被粗铅捕获，与粗铅一起进入电热前床，再排入熔铅锅，降温使粗铅中溶解的铜析出造渣，即铅浮渣，再铅渣分离，铅液制成阳极板电解产铅，铅浮渣进入反射炉产出冰铜，冰铜经转炉吹炼产出粗铜从而完成对金属铜的综合回收。经电热前床排出的炉渣经烟化炉排出水淬渣。

粗锌经精馏塔分离出成品锌、成品镉以及铟锗富集物。

ISP密闭鼓风炉熔炼分离铅锌时，液态金属铅能同时将铋、金、银和部分铜捕获互溶富集于粗铅中。若烧结块中的铜、硫含量都相对较高，则铜易形成铜锍，铜锍伴随黄渣进入电热前床澄清分层，经转炉吹炼可产出粗铜；如果铜、硫含量低，铜锍生成困难，大部分铜互溶入粗铅，少量铜被黄渣带走。但是烧结块S的含量过高(超过1％含量)，会降低锌的冷凝效率，增加冷凝过程的浮渣量增加浮渣含锌；粗铅含铜高也会造成粗铅排放困难。

本申请中，由于在配料时，将烧结块中CaO和SiO₂的含量比由常规的1.2％-1.8％提高到1.4％-1.9％，烧结块含Fe要求大于9.5％，这样可以保证在鼓风炉熔炼分离时提高渣的流动性，有利于渣铅铜的分离，提高铜的回收效率，减少渣含铜。

因此，本申请中通过计算配料将含铜的铅锌精矿合理配入烧结系统，使烧结块铜含量在不影响密闭鼓风炉工艺的前提下尽可能的提高。烧结块铜金属品位在1-2％之间可保证密闭鼓风炉炉况、粗铅排放、放渣，同时提高含铜铅锌精矿处理量。

对比现有回收含铜铅锌矿中铜的回收工艺，本发明冶炼处理能力强，回收率较高，不但可以回收铜金属，还可以回收其它小金属，资源综合回收、利用率较高，工艺处理完的渣属于一般固废，可以直接利用，不会对环境产生影响。减少铜铅锌矿的浮选及铜精矿精选流程及含铜杂质、含铜渣的处理，工艺流程短、生产成本低，减少了社会资源的浪费。对原料要求较低，原料来源广泛，铜金属经济价值高，提高冶炼厂经济效益。

此外，本发明提供一种冶炼系统，其包括上述含铜铅锌精矿的冶炼方法以及对应的冶炼设备，值得注意的是，本申请的冶炼设备可以直接使用现有的设备，不需要增加新的设备。

进一步地，本申请还对Cu在本申请提供的含铜铅锌精矿的冶炼方法的冶炼过程中的分布进行了普查。普查结果如表2：

表2.Cu在冶炼过程中的分布

注：2021年5月份金属普查结果

根据金属普查结果，采用本申请提供的含铜铅锌精矿的冶炼方法，烧结块含铜1.5％时熔炼过程铜直收率83.34％，综合回收率83.59％，冶炼过程损失9.622吨，占总金属的15.81％，有较高的冶炼价值，并且冶炼过程中，系统铅、锌的回收率没有出现波动，对主金属冶炼没有产生影响。

更进一步地，本申请还对烧结块中含铜量进行了调整并设计对比实验。对比试验表明含铜较低时候，铜冶炼过程损失较高，烧结块的铜含量在0.65％的时候，系统铜回收率73.84％。烧结块的铜含量>2.0％时鼓风炉前床渣、铅、铜分离难度大，渣含铜达1.1％-1.5％，渣铜、铅损失增加，并且鼓风炉操作难度大，所以烧结块含铜控制在1.0％-2.0％，实际控制在1.5％左右。

综上所述，本申请提供的含铜铅锌精矿的冶炼方法，通过计算配料将含铜量不同的多种铅锌精矿合理配入烧结系统，使烧结块铜含量在不影响密闭鼓风炉工艺的前提下尽可能的提高。烧结块铜金属品位在1％-2％之间可保证密闭鼓风炉炉况、粗铅排放、放渣，同时提高含铜铅锌精矿处理量。本发明提供的含铜铅锌精矿的冶炼方法冶炼处理能力强，回收率较高，不但可以回收铜金属，还可以回收其它小金属，资源综合回收、利用率较高，工艺处理完的渣是一般固废，可以直接利用，不会对环境产生影响。减少铜铅锌矿的浮选及铜精矿精选流程及含铜杂质、含铜渣的处理，工艺流程短、生产成本低，减少了社会资源的浪费。对原料要求较低，原料来源广泛，铜金属经济价值高，提高冶炼厂经济效益。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含铜铅锌精矿的冶炼方法，其特征在于，其包括：将含铜量不同的铅锌精矿的混合原料进行烧结得到烧结块，将所述烧结块置于鼓风炉中分离出粗锌和待分离物，所述待分离物进入电热前床中分离出炉渣、黄渣以及粗铅；

所述含铜量不同的铅锌精矿按照所述烧结块中含铜的百分数含量为1％-2％进行配料形成所述混合原料。

2.根据权利要求1所述的含铜铅锌精矿的冶炼方法，其特征在于，所述烧结块中铅的百分数含量为16％-22％，铁的百分数含量大于9.5％，硫的百分数含量为小于1％，CaO和SiO₂的含量比为1.4-1.9。

3.根据权利要求1所述的含铜铅锌精矿的冶炼方法，其特征在于，所述烧结过程中，点火温度为1045℃-1055℃；烧穿点温度为695℃-705℃；

优选地，所述烧结过程中设置有14-16个风箱，所述烧穿点设置于10-12号风箱处。

4.根据权利要求1所述的含铜铅锌精矿的冶炼方法，其特征在于，所述含铜量不同的铅锌精矿包括第一精矿和第二精矿；

所述第一精矿的主要化学成分的质量百分数分别为：Cu：0-15％、Pb和Zn的总量≥30％、S：16-32％、As≤0.70％、Fe≤13％、SiO₂≤5.0％、Al₂O₃≤4.0％、MgO≤2.0％、F≤0.1％、Hg≤0.05％、Tl≤0.001％。

5.根据权利要求4所述的含铜铅锌精矿的冶炼方法，其特征在于，所述第二精矿的主要化学成分的质量百分数分别为Pb：0.3％-22％、Zn：12％-42％、S：22％-36％、Cu：2％-10％、SiO₂：1.8％-5.3％、Fe：10.2％-17％以及CaO：0.2％-3％。

6.根据权利要求1所述的含铜铅锌精矿的冶炼方法，其特征在于，所述粗铅经熔铅锅分离铅液与铅浮渣，所述铅液制成阳极板电解产成品铅，所述铅浮渣进入反射炉产出冰铜，所述冰铜和所述黄渣经转炉吹炼产出粗铜。

7.根据权利要求1所述的含铜铅锌精矿的冶炼方法，其特征在于，所述粗锌经精馏塔分离出成品锌、成品镉以及铟锗富集物。

8.根据权利要求1所述的含铜铅锌精矿的冶炼方法，其特征在于，所述混合原料在进行所述烧结之前，还包括对所述混合原料进行干燥后制粒。

9.根据权利要求8所述的含铜铅锌精矿的冶炼方法，其特征在于，所述混合原料进行烧结后经筛分获得粉末和所述烧结块，所述粉末返回至所述制粒的步骤。

10.一种冶炼系统，其特征在于，其包括如权利要求1-9任一项所述的含铜铅锌精矿的冶炼方法。

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