铜熔炼渣的火法回收工艺与铅锌锑富集规律

铜精矿火法冶金后产生的熔炼渣经浮选回收铜后,尾渣含Pb、Zn和Sb,仍具有一定回收经济价值。浮选法对铜熔炼渣中Pb、Zn和Sb的回收率低,而火法熔炼通过高温和碳热还原可以有效分离这些元素。对直接还原熔炼、造锍还原熔炼和氧化-还原熔炼3种典型的火法回收工艺进行了对比中试试验。结果表明:火法回收工艺可达到理想的铜回收率,但不同工艺对Pb、Zn和Sb的回收效果不同;直接还原熔炼提高了Pb的回收率;造锍还原熔炼提高了Zn的回收率;熔炼法需消耗大量还原剂和能源,经济性需慎重考虑。火法熔炼适合作为铜回收的备用工艺进行研究。

铅基物料冶炼技术发展趋势

我国铅矿资源“贫矿多、富矿少”,海外铅精矿供应过剩量减少。铅冶炼过程存在多元素资源共生、原料品质波动大、冶炼工艺复杂等特点,目前我国有色金属冶炼行业处于机械化、电气化、自动化、信息化并存,不同企业之间呈现发展不平衡的状态。基于以上,本文介绍了铅矿资源(铅精矿和含铅废料)分布情况及铅主要用途,铅冶炼技术发展历程,并概述了当前主要铅基物料冶炼技术,如氧气底吹熔炼-熔融还原-富氧挥发炼铅技术、富氧浸没顶吹炼铅技术、硫酸铅渣湿法炼铅技术、侧吹浸没燃烧熔池熔炼处理再生铅资源技术、脆硫铅锑矿处理技术、铅阳极泥处理技术、铜浮渣及铅精渣处理技术、铅电解技术等,结合铅冶炼的工业生产场景,采用深度学习方法,建立熔炼炉的数据驱动模型,可实现对系统关键运行指标的实时预测与评估,推动铅冶炼技术的智能化、数字化,以迎接铅行业发展机遇与挑战。

铅银渣混配铅精矿直接还原熔炼成渣特性及动力学解析

利用铅火法熔炼资源化消纳铅银渣等含铅固废已成为大势所趋。然而,由于原料结构明显差异导致常规高铅渣直接还原控制理论并不适用于混配铅银渣的反应过程。为此,在原料赋存状态及热力学分析基础上,结合还原实验对资源化消纳铅银渣的直接还原过程成渣特性及反应动力学规律进行了研究。结果表明,还原初期及还原后期(>30 min)均受界面反应控制,还原20~30 min内受外扩散控制,可通过增大反应界面及降低黏度来强化还原反应效率。随还原过程进行,渣中含铅相不断减少,锌黄长石相和铁锌尖晶石不断增加,硅酸盐结构由简单SiO_(4)^(4-)变为Si_(2)O_(7)^(4-),还原渣熔化温度及黏度均有所增加;控制终渣FeO/SiO_(2)=1.6,CaO/SiO_(2)=0.6,ZnO≤20 wt.%,可满足还原熔炼生产要求。

铅精矿侧吹熔炼气-液多相流动过程数值模拟

铅精矿富氧侧吹熔池熔炼技术具备原料适用范围广、炉体使用寿命长、废热废料利用率高、热量有效利用率高等诸多特点,在炼铅工艺中占有重要地位。基于VOF多相流模型与Realizable k-ε湍流模型建立了侧吹炉内的多相湍流流动过程数值仿真模型,并利用物理模型对仿真可靠性进行了验证。模拟研究了喷枪喷气速度、喷嘴排布方式以及渣液位高度对熔池搅拌效果的影响,确定了喷枪结构不变的情况下,最佳的工艺条件为喷枪喷气速度100~150 m/s、渣液位高度1.6~1.7 m。

焙烧法回收阳极炭渣中电解质试验研究

阳极炭渣是铝电解过程产出的危废,主要成分是冰晶石、亚冰晶石和碳,目前主要以堆存的方式暂存,不但污染环境,而且造成资源浪费。本文以甘肃某电解铝厂提供的阳极炭渣为原料,对其进行了表征分析,并在焙烧温度范围内热力学分析和TG-DSC分析的基础上,进行了单因素焙烧试验,得到以下主要结论:阳极炭渣中电解质含量较低区域,电解质附着在颗粒的表面和间隙,较高区域则包裹碳质材料;化学反应吉布斯自由能变分析表明,焙烧法回收阳极炭渣中电解质可行;单因素试验得到的较佳焙烧工艺为温度800℃、升温速率5℃/min、保温时间1.5 h,此条件下,阳极炭渣的失重率为24.3%,电解质碳脱除率为96.32%,回收率为90.63%;回收电解质中出现K_(2)NaAlF_(6)和LiF新相,Na、Al、F、Mg、Ca、K元素分布均匀且含量增加,电解质初晶温度为921.5℃,可满足铝电解工业应用要求。

退役铅酸蓄电池铅膏回收策略及研究进展

推动再生铅产业的高质量发展,是铅资源实现生产-消费-再生良性循环的重要保障,缓解铅资源枯竭的同时,有效降低铅的生产成本和改善环境污染,对促进铅工业可持续发展具有重要的战略意义。本文概述了近年来铅酸蓄电池铅膏回收的最新研究进展,基于铅酸蓄电池的资源特点和再生产品的经济效益,详细总结了以金属铅、氧化铅、硫化铅及功能性铅基材料为目标的回收工艺技术,重点分析了不同铅产品回收方法的优缺点及需注意的关键环节。结合铅产业链的下游应用,介绍了废铅酸蓄电池再生产品在电池及传感器等领域的应用。最后从实际应用角度出发,展望了未来废铅酸蓄电池铅膏回收及再生铅产品的发展方向。

“硫酸盐化—脱硫—甲基磺酸酸浸”回收废铅酸电池成套浸出工艺研究

缺乏经济环保的成套浸出工艺是湿法铅回收技术产业化的重要阻碍。为了解决现有湿法铅回收技术高产废、除杂难的问题,提出了基于“硫酸盐化—脱硫—甲基磺酸酸浸”的创新成套浸出工艺。通过使用SEM、XRD与XPS对每段工艺产物进行表征,对所提出的成套浸出工艺中各步骤的反应机理进行了初步推断。在对该成套浸出工艺的各个环节进行试验优化后,铅的回收率最高可达96.2%。ICP-OES表征结果初步表明,本浸出工艺能有效去除铅膏杂质,物料衡算结论则从理论上证明可实现较低产废。本工艺所得甲基磺酸铅产品应用领域广泛,综合来看,较现有再生铅浸出工艺更具有产业化的潜力。

提高烟化炉处理铅锌冶炼渣能力的实践

某铅锌冶炼厂通过烟化炉处理铅锌冶炼渣回收有价金属,由于烟化炉采用的钢制冷却水套使用寿命短,导致作业率偏低。同时,由于烟化炉冶炼渣的SiO 2含量高,烟化炉经常出现炉渣流动性恶化而影响作业率。随着该冶炼厂渣物料产量的增加,烟化炉能力不足的问题逐渐凸显,急需提升作业率和炉床能力。通过系统研究,对烟化炉的工艺和设备进行优化改造,烟化炉的实际作业率从改造前的85.01%提高到96.48%,床能力提高3.9 t(m^(2)·d),达到21~22 t(m^(2)·d)。

微波强化铅冶炼炉渣基胶凝材料固化含砷石膏渣

工业生产过程中,含砷烟气与含砷废水处理过程常伴随含砷石膏渣的产排,由于含砷石膏渣资源化价值较低且为危险废物,其低成本无害化处理是重要的发展方向。研究基于“以废治废”的思路,利用铅冶炼炉渣基胶凝材料固化含砷石膏渣,引入微波辐照养护替代传统的恒温恒湿养护。结果表明,500 W微波辐照1.5 min,固化体抗压强度及砷浸出毒性与恒温恒湿养护7 d相当。抗压强度达3.09 MPa,As浸出毒性低于0.5 mg/L以下,满足《危险废物填埋污染控制标准》(GB 18598—2019)要求。进一步的水化反应特征及砷固化行为研究显示,该体系水化产物以C-(Al/Fe)-S-H(水合硅酸钙或者水合硅铝/铁酸钙)凝胶与钙矾石为主,微波辐照可抑制胶凝体系中钙矾石的生成。因此,砷的固化主要依赖于C-(Al/Fe)-S-H凝胶的物理封装与包裹作用。

铅银渣侧吹熔化-烟化过程中锑物相演化研究

我国铅锌矿产资源比较丰富,在湿法炼锌过程产生了大量的铅银渣,铅银渣中含有铅、银、锌、铜、锑等多种有价金属,铅银渣中有价金属的回收处理一直制约行业发展。目前,铅银渣在侧吹熔化-烟化过程中锑物相的演化规律尚缺乏系统的研究,因此本文通过热力学理论计算确定铅银渣中锑的存在形式,考察了反应温度、配碳比、保温时间对锑回收率的影响,并通过响应曲面法得出最优工艺条件。试验结果表明,铅银渣侧吹熔化-烟化过程中锑回收率的最优工艺:反应温度为1290℃,配碳比为17.60%,保温时间为125 min,在此条件下锑的回收率可达到82.54%。该研究为回收铅银渣中的锑以及实现铅银渣资源化利用提供了参考依据。

铅银渣侧吹熔化-烟化脱硫影响

湿法炼锌产出的有害渣铅银渣长期堆存对环境造成污染,对铅银渣中的有价金属进行综合回收很有必要,在综合回收热酸浸出-黄钾铁矾法过程中产出的铅银渣采用侧吹炉熔化+烟化炉烟化工艺处理,该工艺的主要过程是锌浸出渣的熔化以及铅锌的还原挥发2个阶段,在熔化过程中铅银渣的物相结构会发生改变,被包裹的重金属离子得以释放,有价金属品位得以提高,降低熔化残渣含硫量,有利于金属挥发,因此对铅银渣进行脱硫预处理。本文通过Me-S-O体系优势区图确定了铅银渣脱硫试验研究的方向,考察脱硫过程中氮氧体积比、熔化脱硫时间、熔化脱硫温度三个因素对铅银渣脱硫率的影响。主要得到以下结论:熔化脱硫的最佳工艺条件是氮气气氛下、熔化脱硫时间为40 min、熔化脱硫温度为1250℃,该条件下的脱硫率为98.17%。该研究对综合回收铅银渣脱硫预处理过程具有现实意义。

铁矾渣熔化-烟化过程中锌元素的物相演化规律

湿法炼锌热酸浸出-黄钾铁矾法炼锌工艺过程中产生的有害废渣铁矾渣,对人类的健康和生态环境造成极大的危害,且会导致有价金属的浪费,因此铁矾渣处理回收势在必行。本文通过对铁矾渣原渣的成分、物相等的分析,在热力学计算的理论指导下,讨论了基于碳热还原法的熔化-烟化回收铁矾渣中Zn元素最佳的工艺条件及其物相变化规律。通过计算得到铁矾渣中锌物相最终以氧化锌(ZnO)的形式富集于烟尘中;根据正交试验分析的结果验证了理论计算的合理性。基于降低能耗的考虑,最终确定试验研究结果:铁矾渣熔化-烟化过程中回收锌元素最佳条件为反应温度1200℃、保温时间100min空气流量600mL/min、配碳百分比30%,该条件下锌的回收率为99.70%。该研究为铁矾渣中锌元素的回收利用提供了现实的参考价值。

一种环保型铅冶炼连续给料装置的研究

介绍一种新型铅冶炼连续给料装置的结构和工作原理,该装置可实现原料连续、稳定的进料,减少熔炼炉热量的损耗,降低生产能耗,有效减少无组织废气的对外排放。

铅铋合金中铅铋分离制备草酸铅工艺研究

针对铅铋在熔炼、吹炼过程极易形成互溶相,难分离,导致产出的铅铋合金堆存或低价外售。通过冷水喷射冲散金属液进行制粒-氧化酸浸回收铅铋的湿法分离工艺,并在浸出液中加入草酸制备草酸铅,优化了影响铅铋浸出率的主要因素,反应温度80~90℃,反应时间120 min,搅拌速率250 r/min,醋酸初始浓度500 g/L时,Pb、Bi的浸出率分别达到了96%、93%,按理论量加入草酸制备的草酸铅产品纯度达到了99.3%,实现了铅铋合金湿法回收。

基于数据模型的铅冶炼氧化炉原料配比优化

底吹连续处理铅基固废工艺具有多变量、非线性、强耦合、大滞后等特点,基于机理方法进行建模与优化存在困难。对此本文提出了基于数据驱动的熔炼炉原料配料模型,实现关键运行参数的优化控制。首先,基于化验与过程历史数据,使用神经网络建立原料成分与熔炼炉关键工艺指标间的关系模型;在此基础上,,应用粒子群搜索算法,由熔炼炉理想工况指标搜索确定原料中各成分的最优配比;最后,将配料问题建模为含非线性约束的多目标优化问题,并使用SLSQP求解。集成上述建模优化算法,开发了相应的熔炼炉原料管理系统。

我国铅基固废现状、趋势及建议

有色金属是国民经济发展的重要物质基础,其生产过程产生的铅基固废既是资源又是污染物,处置得当可为经济发展提供资源,反之则会对环境造成一定污染。本文分析了铅基固废的来源、资源及环境属性、产量、区域分布及未来产量变化等,结果表明:2022年我国有色金属冶炼的铅基固废产量为1152万t,预计2024年铅基固废产量达峰值1216万t,2030年降至1110万t,铅基固废主要分布在河南、安徽、云南、湖南和广西(五省区合计占比近60%)。结合铅基固废的技术特点对铅基固废处置和产业布局提出了完善政策法规、提高技术研发水平、协同处置等建议。

复杂铅基多金属固废协同熔炼高效监控与智能预警

复杂铅基多金属固废协同熔炼对实现铅基固废的绿色处理和高效回收,避免环境污染,促进“双碳”目标有着重要意义。高效监控与智能预警系统采用数字机理建模与数字仿真建模相融合的技术,不仅构建了入料分解、元素分配和产物凝合的复杂机理模型,而且搭建了铅基固废双底吹连续熔炼过程的三维生产场景,直观、真实地展示了熔炼车间建筑结构、生产设备属性信息和动态生产过程,实现了整个熔炼过程的数字化、可视化,并且通过生产数据监控与机理模型的耦合分析、设备关键参数预警分析和现场人员安全预警分析,使工艺人员能够实时了解任意生产细节,作出更加科学高效的决策,保证生产过程的安全稳定运行。

湿法炼锌危废铅银渣的侧吹熔炼-连续烟化工艺核心装备与工程设计

针对甘肃某锌冶炼厂湿法炼锌所产工业危废铅银渣的特点,通过铅银渣冶炼机理分析以及铅银渣侧吹熔炼-连续烟化工艺过程热力学计算,进行铅银渣的侧吹熔炼-连续烟化工艺核心装备选型与工程设计,开发了一种环保、节能、连续、高效的铅银渣绿色冶炼工艺及装备,建成并顺利投产了年处理14万t铅银渣的示范工程。通过侧吹熔炼-连续烟化工艺工程设计与工业化实践,充分验证了该工艺在处理铅银渣等非自热物料上的优势,采用侧吹熔炼-连续烟化熔池熔炼工艺,将煤以粉煤的形式喷入熔池中,同时进行富氧熔炼,可以有效提高燃料利用率,降低煤率(<25%),并可以有效回收银等贵金属,最终实现了含锌危废铅银渣的减量化、无害化与资源化。

环保管家模式在铅锌冶炼企业的探索与展望

重有色金属行业,特别是规模大、应用广泛的铅、锌、铜等重有色金属的冶炼行业,是国际上广泛关注的重污染行业。随着全球环保标准的提高和高质量可持续发展战略的推进,重有色金属冶炼企业,特别是铅锌冶炼企业亟需在环保技术与管理措施上进行革新,以实现产业的绿色升级和生态环境的和谐共存。在此基础上,部分铅锌冶炼企业开始借助外部力量共同开展环境保护管理工作,通过环保管家的模式,解决日常管理和突发状况的问题。本文主要通过对环保管家业务的诞生背景进行分析,结合实际案例对环保管家这一业务的模式和服务内容进行总结,并对未来发展方向进行探索和展望。

铅冰铜富氧侧顶吹熔炼中试研究

针对铅冰铜复杂物料熔炼效率低、Cu与Pb分离不彻底、粗铜品位不高等技术难题,采用自主开发的富氧侧顶吹熔炼试验装备开展了中试试验。试验结果表明,在温度1250℃、氧气浓度60%的条件下,铅冰铜侧顶吹熔炼可一步产出粗铜,粗铜含Cu量达到94.03%,含Pb量为0.11%,主要杂质Pb、As和Sb的脱除率分别约为99%、90%和85%。采用该工艺,熔炼造渣+吹炼造铜可在同一反应器内完成,冶炼周期缩短至24 h,煤率9.6%,相较于传统工艺,冶炼效率大幅提升、操作环境好、能耗低,该工艺具有较好的应用前景。