贵冶铜阳极泥处理工艺与扩能改造.pdf

2 0 1 3 年第1 0 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／J ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 3 ．1 0 ．0 0 4 贵冶铜阳极泥处理工艺与扩能改造 周安梁，谢永金 珲春多金属有限公司，吉林珲春1 3 3 3 0 0 摘要对江西铜业贵溪冶炼厂阳极泥的处理工艺技术、技术创新和扩能改造过程进行了概括，现已达年 处理铜阳极泥66 5 0t 。为其它公司阳极泥的处理提供借鉴。 关键词铜阳极泥；工艺；产能；扩建 中图分类号iT F 8 1 1文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 3 1 0 0 0 1 1 一0 4 P r o c e s st oT r e a tC o p p e rA n o d eM u da n dI t sC a p a c i t y E x p a n s i o ni nG u i x iS m e l t e r Z H O UA n l i a n g ，X I EY o n g j i n H u n c h u nP o l i m e t a lC o ．，L t d ，H u n c h u n1 3 3 3 0 0 ，J i l i n ，C h i n a A b s t r a c t T h et e c h n o l o g y ，t e c h n i c a li n n o v a t i o n ，c a p a b i l i t ye x p a n s i o na n dt r a n s f o r m a t i o nf o rc o p p e ra n o d e m u dt r e a t m e n ti nJ i a n g x iC o p p e rG u i x iS m e l t e rw e r es u m m a r i z e d ．T h ea n n u a lc a p a b i l i t yt ot r e a ta n o d e m u di S66 5 0t ．T h i sr e s e a r c hs e r v e sa sar e f e r e n c ef o ra n o d em u dt r e a t m e n t ． K e yw o r d s c o p p e ra n o d em u d ；t e c h n o l o g y ；c a p a b i l i t y ；e x p a n s i o n 江西铜业集团贵溪冶炼厂 以下简称贵冶 拥有 目前国内规模最大的铜阳极泥处理车间，工艺先进， 有许多值得借鉴之处。贵冶是国家“六五”期间2 2 个全套引进的重点项目之一，1 9 8 5 年1 2 月闪速炉 系统建成投产，1 9 8 7 年7 月阳极泥车间竣工投产。 阳极泥车间投产后，经过多次技术改造和两次产能 扩建，现已达年处理铜阳极泥66 5 0t ，年产金3 0 多 吨、银3 3 0 多吨，是完全靠国内自身技术建设起来的 规模最大的铜阳极泥车间。 工艺技术上的重要突破 1 ．1 处理高碲阳极泥 贵冶铜阳极泥处理最初设计流程是‘1 | 硫酸化 焙烧、高酸分铜、氨浸分银、硝酸分铅、氯化分金 文 献中一般称为“富春江冶炼厂”湿法工艺 。1 9 8 7 年 7 月建成投产。投产初期阳极泥成分见表1 。 表1 投产初期阳极泥成分 T a b l e1 C o m p o s i t i o no fa n o d em u da ti n i t i a ls t a g eo fp r o d u c t i o n ／％ 项目 A u A g C uP bS eT eB iA sS b 设计值0 ．5 6 7 ．5 81 7 ．8 2 1 9 8 7 年平均值0 ．3 3 9 ．9 82 1 ．5 0 1 9 8 8 年平均值0 ．4 3 9 ．5 02 6 ．0 0 1 9 8 9 年考核值0 ．4 3 91 8 ．6 42 2 ．4 1 1 0 ．0 5 ．3 6 5 ．7 0 3 ．0 2 ．8 3 5 ．2 0 5 ．1 4 3 5 ．4 7 6 ．1 0 6 ．3 5 9 1 ．2 9 1 ．8 6 1 ．8 0 4 ．9 0 1 ．8 4 4 ．O O 2 ．0 6 4 ．0 4 3 ．0 0 外送化验值0 ．4 1 04 9 ．4 72 0 ．6 67 ．8 01 ．4 04 ．6 06 ．8 71 ．8 15 ．7 2 收稿日期2 0 1 3 0 3 0 8 作者简介周安梁 1 9 6 6 一 男，江西上饶人，大学本科，总工程师 万方数据 1 2 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．o n 2 0 1 3 年第1 0 期 在该阶段，由于阳极泥成分与设计值偏差较大， 在阳极泥车间投产后存在下列问题1 阳极泥含碲 高，原设计工艺无回收碲的措施，影响粗金粉、粗银 粉质量；2 氨浸分银的氨害严重，环境恶劣，劳动条 件差；3 硝酸分铅、盐酸分金挥发性酸气对设备腐蚀 严重，影响操作环境。因此迫切需要对原工艺流程 进行完善与改造。1 9 8 8 年4 ～6 月贵冶铜阳极泥湿 法工艺流程进行了完善改造，由硫酸化焙烧、稀酸分 铜、碱浸分碲、氯化分金、亚钠分银主工序构成口] ，所 获得的各项技术经济指标达到了当年国内较为先进 的水平。 这次工艺改造增加了碱浸分碲工序，使阳极泥 中的重要稀散金属碲得到了开路，同时使铅、砷在分 碲过程中部分开路[ 3 。4 ] ，既保证了后续金粉、银粉的 还原质量，又使碲得到了综合回收，提高了整体经济 效益。成为处理高碲阳极泥的经典流程。 1 ．2 分金、分银顺序及分银方法 1 9 8 8 年的工艺改造对金银的提取方法也有新 的突破。 原有的铜阳极泥处理湿法工艺，因为金比银贵 重，习惯上总是先分离银富集金，再从分银渣中分离 金。这种习惯流程往往使分银渣含银偏高，并影响 金回收率。通过技术攻关时，将分金提至分银之前， 并经工业试验证实是完全可行的。这是因为分金是 在强氧化介质中进行，不但分离了金的化合物，也使 没有分解完全的银化合物得到了有效分解，而在分 金的氯离子氛围中，银的溶度积比在其它化合物中 都要低，不会进入分金液。分银之前先分金还可减 少一道工序，所以金、银的回收率都有所提高。 另外，分银方法也从原工艺的氨浸分银改为选 择性更好的亚硫酸钠溶液分银，从而大大改善了车 间环境。生产实践证明，它是一个原料适应性强、技 术经济指标先进的铜阳极泥处理工艺流程。 1 ．3 预处理及回转窑焙烧工艺 随着铜电解规模扩大，铜阳极泥产出量在增加， 为了减少焙烧脱硒的相对处理量，提高原有回转窑 的处理能力，对焙烧工艺进行改造[ 5 ] 。1 9 9 6 年5 月 开始在回转窑前增设预处理工序，并采用微孔注氧 深化脱铜工艺。脱铜渣率达5 0 ％～6 0 ％，脱除阳极 泥中近5 0 ％的铜、砷也被部分浸出，贵金属及碲、 铅、铋、等成分均富集在预处理阳极泥中。阳极泥成 分 ％ C u1 9 ．2 0 、A s3 ．4 7 、S b5 ．2 3 、B i1 ．7 5 、P b 3 ．8 4 、S e4 ．0 0 、T e3 ．4 2 、A u0 ．4 6 、A g5 ．0 8 。预处理 后阳极泥成分 ％ C u1 0 ．6 1 、A s3 ．1 1 、S b9 ．0 4 、B i 3 ．0 6 、P b6 ．8 5 、S e8 ．6 0 、T e6 ．8 0 、A u0 ．9 9 、A g 1 1 ．8 9 。 可以看出，预处理后，铋含量提高了近2 倍，生 产实践中出现了焙烧“高铋铜阳极泥”的新问题，必 须采取新的措施。另外，由于进回转窑的物料成分 发生了很大变化，使回转窑焙烧出现了不正常，也需 要进行改造。 1 ．3 ．1 改造前的生产技术条件控制 窑的温度梯度窑头3 8 0 ～4 0 0 ℃、窑中5 5 0 ～ 6 0 0 ℃、窑尾6 8 0 “ - 7 0 0 ℃。 窑头负压2 9 4 ～4 9 0P a 投料质量比泥 湿 酸 1 0 ．9 。 1 ．3 ．2 生产中出现的问题 铜阳极泥中低熔点物质铋、锑、砷等含量显著升 高，增加了回转窑的焙烧难度，回转窑正常生产周期 呈明显缩短趋势，烟气量大，设备腐蚀严重，故障频 繁，蒸硒渣含硒波动大邸3 ；另外，由于回转窑一直处 于高处理量状态下，阳极泥焙烧不彻底，造成其中的 金银转型不完全，对后续分金、分银工序的影响尤其 明显，部分经济技术指标控制难度加大，降低了金银 的直收率。 1 ．3 ．3 改造焙烧设备调整焙烧操作参数 1 改变回转窑的传热方式 将原来燃烧室用黏土耐火砖制的传热反拱更换 成黏土制1 0c m 厚成型反拱，并将窑头反拱的传热 孔数量增加到1 6 个／m 2 孑L 径5 0m m ，将隔墙向窑 头移动5 0c m ，进一步增加窑头和窑中的空隙率，保 证温度平均分布。 2 改变回转窑的结构 增加窑体直径，在窑体上焊制6 根5 0m m 5 0 m m 的角钢加固，为加强窑的导气能力，将窑头导气 管加粗，改变入塔角度，减少窑气进吸收塔阻力。 3 改变窑端的密封材料 将窑端密封盘根改为耐腐蚀性更好的石墨盘 根。增加预处理工序后，回转窑设备调整，操作条件 相应改进和完善，使回转窑焙烧能适应不同物料的 要求，生产保持平稳。在铜电解液净化采用新工艺、 新技术，造成砷、锑、铋等杂质在阳极泥中沉降升幅 较大的情况下，回转窑焙烧经短期适应性条件调整 也能很快正常化运转。结合其它改造措施，在焙烧 能耗、硒吸收的水耗指标都有大幅度降低。 4 改造后回转窑的操作参数 窑体规格西1 ．2mX1 2r n ；窑体转速0 ．5 ～1 ．6 r ／m i n ，正常运转速度1 ．0r ／m i n ； 万方数据 2 0 1 3 年第1 0 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 1 3 工作温度窑头5 2 0 ～6 0 0 ℃、窑中6 0 0 ～7 0 0 ℃、窑尾6 8 0 ～7 8 0 ℃； 投料质量比泥 湿 酸一1 0 ．8 。 1 ．4 砷的综合治理及车间废水处理 2 0 0 3 年电解液净化工艺改进后，铜阳极泥含砷 有明显的提高，砷在预处理、分铜、分碲、分金等工序 分散溶出。过去含铜液送往电解液净化，其它浸出 液回收有价金属后送工厂大系统废水处理。由于环 保对砷害治理要求越来越严格，车间结合大厂生产 氧化砷的生产工艺，将含砷、铜的溶液制备铜砷碱式 盐，并选择工艺，合理利用银还原后液，将9 8 ％以上 的砷集中在铜砷碱式盐中回收，送往工厂氧化砷生 产车间作原料，化害为利。沉降后液再经F e C l 。氧 化水解，可以保证尾水含砷低于0 ．5m g ／L 。处理尾 水达排放标准，也可循环复用，在车间内即可完成砷 害的治理[ 7 j 。 这种脱砷工艺是结合贵冶本厂生产氧化砷工艺 提出的，如果不生产氧化砷或不采用贵冶厂全湿法 工艺生产氧化砷，而是以生产碱式砷酸铜的办法来 脱砷就存在含砷产品出路难的问题。所以，采用该 工艺如何治理砷害还是值得今后研究的。目前含铜 液只有送往铜电解净化处理，那样又造成砷在铜电 解一阳极泥处理工艺内循环。阳极泥中的砷在湿法 处理过程又不是集中溶出，而是在多个工序中分散 溶出，给砷的治理带来很大困难，是该工艺流程的一 个缺陷。 1 ．5 银电解 2 0 0 5 年扩能改造后[ 8 。9 ] ，联合江西理工大学和 中国瑞林公司共同研究开发了“无铜离子高电流密 度银电解集成技术及成套工艺设备”，并用于生产。 生产实践证明，它具有工艺简单、操作方便、产品质 量稳定、单槽产能高、作业环境友好等优点。其研究 成果包括如下内容 I 在国际上率先开发出了无铜离子银电解技 术，遴选出钾铵盐的无铜离子添加剂，探明了该电解 液成分对电解液导电、电银粉析出和品质的影响机 理，揭示了对电银粉晶型的影响规律，首次实现了无 铜离子的高效电解。银阳极铜含量下降了6 0 ％，小 于0 ．0 0 05 ％，高于国际一级标准。 2 首创银电解液自净化技术，使银电解液由电 解槽外净化转为电解槽内净化 加添加剂将杂质控 制在银电解阳极泥中不被溶出 ，使电解液中杂质 锑、铋、铅下降了7 5 ％～8 0 ％，银电解液净化量减少 了7 0 ％。 3 高品质银阳极板制备技术，探明了除杂剂用 量与杂质元素的相关性，优化形成了高品质银阳极 板制备工艺，阳极板银品位稳定在9 8 ．5 ％以上。提 升了原料的适应能力。 4 开发出高电流密度银电解的成套装置，研制 出交直流叠加装置、筛网式钢衬四氟斜管、银铜复合 导电母排等新型装置，攻克了高电流密度电解过程 浓差极化、阳极钝化等行业难题，电耗降低1 7 ％。 5 电流密度由3 5 0A ／m 2 提高到10 0 0A ／m 2 ， 产能提高2 ．3 5 倍，电银质量大幅提高，纯度达到 9 9 ．9 9 7 ％以上，一级品率由原来的4 0 ％提高到现在 的9 5 ％。 不同时期的主要技术经济指标见表2 。 2 两次产能扩建 第一次扩建为了与铜冶炼三期工程4 0 万t ／a 电解铜能力相匹配，2 0 0 2 年2 月至2 0 0 4 年5 月对 铜阳极泥处理车间进行了改扩建。建成投产后阳极 泥处理能力达34 5 0t ／a ，将回转窑的规格扩大到 ①1 ．2m 1 2m 。 第二次扩建为了与铜冶炼8 0 万t ／a 电铜能力 相配套，2 0 0 8 年对阳极泥处理进行第二次扩大规模 建设，建成后将新增年处理阳极泥40 0 0 t 干量 能 力，年新增1 5t 金锭 9 9 ．9 9 ％ 、1 0 0t 银锭 9 9 ．9 9 ％ 的生产规模。这次扩建分两期建设，一期 于当年8 月建成投产，新增阳极泥处理能力21 0 0 t ／a 干量 ，电金8t ／a 、电银7 0t ／a ，现整个阳极泥处 理能力达到65 5 0t ／a 。 二次扩建的主要内容为新建阳极泥处理厂房、 动力波烟气净化和干式收尘环保装置、湿法厂房及 配套公用设施，扩建现有阳极泥预处理设施，重新配 置分金、分银及铂钯置换工序。 新增主要设备及规格如下。回转窑系统蒸硒 回转窑西1 ．2m X 1 2I T I 、双梁桥式吊车Q 2 0 ／5 t 、硒吸 收塔垂1 ．8r f l 1 ．5m ；湿法系统反应槽西内31 T I 3 m 、压滤机X A l o o ／1 0 0 0 、储液槽5m 3m X L5m 。 万方数据 1 4 有色金属 Y a 炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年第1 0 期 表2 不同时期的主要技术经济指标 T a b l e2M a i nt e c h n i c a la n de c o n o m i ci n d i c a t o r so fd i f f e r e n tp e r i o d s 3结论 贵冶铜阳极泥处理依靠国内自主技术，经过多 年的生产实践证明，主要技术经济指标在铜阳极泥 处理领域已处在国际领先地位，可作为其他新建阳 极泥处理项目的设计借鉴。工艺中存在的有害杂质 砷的脱除问题需继续研究，使这项工艺得到进一步 完善。 参考文献 [ 1 ] 陈东．贵溪冶炼厂阳极泥处理实践[ J ] ．黄金，1 9 9 0 ，1 1 6 2 2 2 4 ． [ 2 ] 田凯．回转窑处理预处理阳极泥的生产实践[ J ] ．矿冶， 1 9 9 9 ，8 4 5 1 5 4 ． [ 3 ] 康立武，闵昌松，彭樟成．铜阳极泥渣中浸出碲的试验研 究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 1 6 3 - 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