1 前言
某鉛鋅冶煉廠現(xiàn)有三條采用富氧底吹工藝的煉鉛生產(chǎn)線，年產(chǎn)粗鉛250,000t左右，98%硫酸236,000t，次氧化鋅20,000t。后續(xù)深加工回收工序年產(chǎn)黃金3,300,kg，白銀510t，銻白1,900t，精鉍340t。
該廠每年處理各類含鉛物料510,000t左右，其中有大量含有ZnO、Au、Ag、Cu、Sb、Bi等有價元素的高富含鉛礦。該廠近年來著力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，擴大再生鉛產(chǎn)業(yè)，目前每年可穩(wěn)定回收鉛酸蓄電池中鉛膏150,000,t。另外，該廠鋅冶煉系統(tǒng)及鉛熔煉深加工系統(tǒng)每月返回到原料工序參與重新配料的各類中間物料在3000t以上，其中富含Pb、Au、Ag、Sb等有價元素。該廠鉛熔煉系統(tǒng)所處理原料的物料結構及元素成分具體如下表所示：
表1 各類原料處理量及其成份分析
由上表可看出該廠在處理PbS精礦的同時，還處理大量成分結構差異極大的金礦、渣料及再生鉛膏，由各類物料的成份分析可以看出：
1 在底吹爐處理量穩(wěn)定的情況下，入爐球料中Pb、ZnO、S品位越高，則底吹爐系統(tǒng)直接產(chǎn)出的粗鉛、次氧化鋅、98%硫酸的產(chǎn)量越大。
2 高銀鉛礦、金礦的投用量越大，后續(xù)深加工工序回收的金、銀產(chǎn)量越大;
3 再生鉛膏含Pb品位高，若能大量投用則能有效提高粗鉛產(chǎn)量;
4 中間渣料含Pb品位較低，但其富含品位高，若能及時投用可增加副產(chǎn)品產(chǎn)量。
而在生產(chǎn)實踐中，需要綜合考慮到各類物料庫存情況，爐窯設備運轉情況以及市場行情，及時調(diào)整配料結構，以為公司產(chǎn)生最大的經(jīng)濟效益，此即效益化配料。對富含伴生元素的含Pb物料，則稱為效益礦。
在行業(yè)內(nèi)礦粉自給率持續(xù)下降，優(yōu)質(zhì)礦源逐漸枯竭的情況下，單一依靠產(chǎn)量規(guī)模來換取效益已不具備競爭力[1]。該廠作為國內(nèi)最大的電解鉛和白銀生產(chǎn)商，近年來積極探索清潔、高效的綠色可持續(xù)冶煉道路，實施效益化配料則是其中重要的一環(huán)。
2以往配料工藝中存在的問題
2.1 片面追求產(chǎn)量，效益礦投用量少
在開展效益化配料工作之前，在底吹爐生產(chǎn)過程中為了保證主要產(chǎn)品粗鉛、硫酸、次氧化鋅的產(chǎn)量，對高Pb、高ZnO、高S的物料優(yōu)先投用。造成部分富含Cu、Sb、Bi等深加工回收元素的礦粉無法及時投用，回收工序產(chǎn)品產(chǎn)量波動較大，影響回收效益。
另外，優(yōu)先大量投用高品位礦粉，導致部分低品位礦粉庫存周期延長，給物料庫存料場的管理也造成了很多困難。
2.2 金礦、高銀礦庫存時間長
在富氧底吹煉鉛工藝中，金銀被捕集到粗鉛中，經(jīng)過電解，進入到殘極的陽極泥中回收，陽極泥再經(jīng)過火法精煉、電解產(chǎn)出金、銀，整個周期歷時可達到10d以上。
由于金礦含Pb過低，投用時造成混合料中Pb品位下降，影響粗鉛產(chǎn)量，同時由于高銀礦含Pb一般在50%以下，配料時投用量較低，因而金銀礦的庫存周期可達到20d以上，金銀由礦粉變成產(chǎn)品，加工周期可達到30d以上。
礦粉中金銀元素的合同價格按照采購時的金銀網(wǎng)價制定，近一年來金銀價格波動較大，如圖1、圖2所示。
由上圖可知，近一年來國際市場金銀價格波動較大，企業(yè)庫存金銀礦面臨很大的價格下行風險，若不能及時投用產(chǎn)出產(chǎn)品變現(xiàn)，極易造成虧損。
2.3 鉛膏、中間渣料投用量少，占用大量資金
鉛膏中由于含有大量硫酸鹽及鉛的氧化物，在富氧底吹爐內(nèi)熔煉時會造成煙塵率高、沉鉛率低等工藝問題[1]，因此以往該廠自產(chǎn)的再生鉛膏不能及時徹底的處理，造成庫存積壓。
另外由表1可知，中間渣料中Pb、Fe、S等元素品位較低，配入混合料中會造成Pb、S品位下降，影響爐內(nèi)熱平衡及FeO-SiO2-CaO造渣體系的平衡，因此未得到及時投用，造成庫存增加。
由上可知，在僅追求產(chǎn)量的情況下，金銀物料、自產(chǎn)鉛膏、中間渣料無法及時投用，造成大量積壓，造成公司資金中間占比過高，嚴重影響公司資金周轉，增加了公司運營風險。進行效益化配料探索，降低中間庫存勢在必行。
3 效益化配料實踐及其效果
3.1 提高鉛膏投用比例
富氧底吹煉鉛工藝具有物料適用性強，能耗低，金屬回收率高的特點[3]。該廠針對鉛膏積壓嚴重的情況，決定改變物料配比結構，于2014年4月成立實驗小組進行提高鉛膏投用比例實驗。通過近四個月的實驗過程，最終發(fā)現(xiàn)在混合料中鉛膏比例40%，金礦25%，鉛精礦35%的情況下，底吹爐爐況穩(wěn)定，各項工藝指標正常。此時化驗入爐球料平均品位如下：
表2 鉛膏處理量占40%時混合料的平均品位
通過提高鉛泥投用比例實驗，進一步掌握了保持富氧底吹爐內(nèi)熱平衡及造渣元素平衡的配料模式，為下一步實驗打好了基礎。經(jīng)過一年的實驗探索，目前該廠已經(jīng)達到了自產(chǎn)鉛膏來料即投用，庫存量降低到10日用量以內(nèi)，大幅降低了資金的中間占用。
3.2 金銀礦的單下投用及渣料用量提升
鑒于富氧底吹煉鉛爐對物料適應性強，爐時較短、爐況易調(diào)整的特點，該廠決定金銀礦單獨庫存，不參與混合配料，直接由配料皮帶單下使用，以縮短其投用周期。
在金銀礦單下投用過程中，產(chǎn)生了以下問題：
1、在金銀礦投用量大時，爐溫明顯上升，SO2氣濃顯著增加;
2、球料Pb品位有一定下降，粗鉛產(chǎn)量降低;
3、高鉛渣中ZnO品位下降，次氧化鋅產(chǎn)量降低。
后來經(jīng)過多次研究，針對SO2濃度增加、粗鉛產(chǎn)量下降的情況，在提高鉛膏投用比例的實驗基礎上。進一步試驗不同物料配比，最終確定鉛精礦混合料:金礦:銀礦:鉛膏在4:1:1:4左右，可保證球料Pb品位在48%以上，S品位在16%-18%，配入使用后爐況穩(wěn)定，指標正常。
該廠積存中間渣料主要為鋅系統(tǒng)浸出工序的銀浮選段產(chǎn)出的高銀渣，由表1可知，其含ZnO品位亦達到較高水平，針對單下金銀礦后高鉛渣中ZnO品位下降的情況，不斷實驗提高鉛混合料中渣料的投用比例，最終將混合礦中渣料比例由10%以下提高到15%以上，混合料中ZnO品位由6%-7%增加到9%，次氧化鋅產(chǎn)量恢復正常。
經(jīng)過以上措施，保證金銀礦入廠后10日內(nèi)投用完畢，縮短了加工周期。同時，庫存的雜料量也得到了大幅下降。
3.3 高富含礦粉的合理投用
該廠三條富氧底吹爐煉鉛系統(tǒng)由于投產(chǎn)時間前后相差幾年，因其設計產(chǎn)能、設備性能、產(chǎn)能提升空間各不相同，因此對物料的成份要求各異。
該廠于2010年投產(chǎn)的直接煉鉛生產(chǎn)線，是我國首條富氧底吹氧化—液態(tài)高鉛渣直接還原—液態(tài)鉛除銅鑄陽極生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線收塵系統(tǒng)的設計冗余量較大，收塵效果好，在爐內(nèi)煙塵率增加的情況下也能保證良好的收塵效果。因此將含ZnO品位較高的礦粉在直煉系統(tǒng)投用，因礦粉中ZnO高會造成還原爐內(nèi)煙灰量大，煙灰易發(fā)粘，直接煉鉛生產(chǎn)線的收塵系統(tǒng)可很好的解決以上問題。
同時，對含Sb、Bi較高的礦粉及渣料，亦在直煉系統(tǒng)投用，以調(diào)節(jié)其液態(tài)粗鉛中的Sb、Bi含量，經(jīng)過除銅后陽極板含Sb要求在0.5%-1.2%，以保證陽極泥有足夠的強度不在電解槽內(nèi)脫落。因此對直聯(lián)系統(tǒng)配料時混合料中Sb品位在0.8%以上，產(chǎn)出粗鉛含Sb在0.8%-1%左右，不需要另外在其電解系統(tǒng)搭配高Sb粗鉛，降低加工成本。
另外，對含Cu較高的礦粉，主要投用在另外兩條生產(chǎn)線，最終產(chǎn)出含Cu在0.1%以上的粗鉛，拉往電解車間與再生鉛搭配除銅鑄陽極，保證陽極板含Cu在0.05%以下。
有針對性的搭配投用高富含礦粉，縮短了有價金屬的回收流程，可減少返煉損失，提高回收率。
3.4 CRT鉛玻璃替代石英砂
在富氧底吹煉鉛工藝中，需要使用石英砂和石灰石作為助熔劑，以調(diào)整爐內(nèi)渣型。該廠技術人員經(jīng)過調(diào)研，發(fā)現(xiàn)陰極射線管(cathode ray tube)電視機報廢回收的玻璃中含有鉛元素，即CRT鉛玻璃，此類玻璃中含Pb20%、SiO2 60%-70%。目前我國已經(jīng)入CRT電視機報廢的高峰期，據(jù)統(tǒng)計每年廢棄CRT玻璃中鉛金屬量已達到20,000t/d左右[4]。CRT鉛玻璃中Pb元素計價比市場價低5000元/t左右，若能用其完全替代石英砂，在市場供應充分的條件下，可創(chuàng)造較好的經(jīng)濟效益。
該廠于2015年5月份開始實驗用CRT鉛玻璃替代石英做助熔劑實驗，經(jīng)過調(diào)整配料比，在單下金礦補Fe的情況下，爐內(nèi)Fe:SiO2達到1.5-2的穩(wěn)定態(tài)時，鉛玻璃的投用量可達到16t/d，爐內(nèi)渣流動性良好，實驗取得成功。
該廠目前已完全使用CRT玻璃替代石英砂，預計一年可回收鉛金屬900t左右，產(chǎn)生效益450余萬元。
3.5采用效益預算軟件指導配料
為了深入開展效益化配料，該廠組織信息、科技、原料部門人員開發(fā)了配料效益預算軟件。對每一種礦粉，由原料采購人員根據(jù)合同，填寫各類元素的計價公式，再由生產(chǎn)部門補充具體的各類元素的化驗結果。在進行配料時，只需在對應的各類礦粉后面輸入預配料量，軟件即可算出該批物料的單位加權加工效益(元/t)，技術人員可根據(jù)計算結果調(diào)整料單，以達到最優(yōu)配比。
圖3 原料配料效益預算軟件
目前，該軟件數(shù)據(jù)庫已包含上百種礦粉的計價公式與成份分析數(shù)據(jù)。生產(chǎn)技術人員可根據(jù)不同礦粉的加工效益、入爐使用效果等對其質(zhì)量進行評價，并向原料采購部門反饋，以達到效益化采購。
4 結語
該廠通過一年多的效益化配料實踐，有效的降低了自產(chǎn)鉛膏及中間渣料庫存，減少了資金積壓。通過合理調(diào)配投用方式，達到了金銀物料入廠10日內(nèi)投用完畢，縮短了高富含礦粉的回收流程，使得有價元素及時產(chǎn)出成品變現(xiàn)。通過使用效益預算軟件，使得配料數(shù)字化、精細化，為原料采購效益化提供了數(shù)據(jù)支持。
隨著有色行業(yè)技術的發(fā)展，開展效益化配料、提高金屬回收率成為必然的趨勢，該廠根據(jù)自身的工藝條件和物料結構，對效益化配料進行了積極的探索并取得了有益的成果，向著產(chǎn)量、效益雙增長的目標邁出了堅實的一步，在行業(yè)內(nèi)亦具有積極的推廣價值。
參考文獻
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[3]曲勝利,李天剛,董準勤,等.富氧底吹熔煉生產(chǎn)實踐及底吹爐設計改進探討[J]. 中國有色冶金. 2012(02):10-13
[4]田西,吳玉鋒,張菁菁,等.我國報廢CRT電視機中廢鉛量估算研究[J].生態(tài)經(jīng)濟.2014(10):101-107
聲明：
“富氧底吹煉鉛工藝中效益化配料的生產(chǎn)實踐” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術網(wǎng)
來源：河南豫光金鉛股份有限公司
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