铅阳极泥中有价金属综合回收的工艺设计

张 华，任新平（昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南　昆明　650051）



铅阳极泥中有价金属综合回收的工艺设计

张 华，任新平
（昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南昆明650051）

摘要：铅阳极泥是铅电解精炼过程中产出的一种副产品，主要是由阳极粗铅中还原电位较高的杂质金属及在电解液中的不溶成分组成，其成分和阳极泥产率主要取决于阳极成分、铸造质量和电解的技术条件，一般情况下，铅矿中含Ag较多，并含有Au、Ag、Sb、Bi、Cu、Pt、Pd等多种有价金属。该文主要阐述了铅阳极泥中Au、Ag、Sb、Bi等有价金属综合回收的工艺设计，并提出了通过真空冶金分离贵铅中Ag，Bi，从而达到缩短工艺流程，节能增效的效果。

关键词：铅阳极泥；有价金属；综合回收；真空冶金

0　引 言

铅阳极泥是铅电解精炼过程中产出的一种副产品，主要是由阳极粗铅中还原电位较高的杂质金属及在电解液中的不溶成分组成，其成分和阳极泥产率主要取决于阳极成分、铸造质量和电解的技术条件，所以各种组分都有较大的波动范围。一般情况下，铅矿中含Ag较多，并含有Au、Ag、Sb、Bi、Cu、Pt、Pd等多种有价金属。铅精矿中的有价金属在火法熔炼的过程中都随主体金属进入到相应的成品或半成品中，在最终铅电解精炼时与主体金属分离从而进入阳极泥中。因此，铅阳极泥必然成为了提取贵金属和综合回收Sb、Bi、Pb等金属重要原料，并且成为各大型铅冶炼厂的主要经济效益来源。

云南某冶炼企业新建6万t铅技改扩建项目投产后，阳极泥产量将达到15 kt／a，回收其中的Au、Ag、Sb、Bi等有价金属，可以提高资源回收利用率，增加企业经济效益。

1　技术方案

目前，用于工业生产的铅阳极泥的处理基本上有3种方式：①火法—电解处理工艺；②全湿法工艺；③火法—湿法联合流程［1－3］。具体采用何种流程处理铅阳极泥，要根据具体的情况加以选择。火法工艺适宜于低品位、大规模阳极泥的处理；湿法工艺则适宜于含金高、小批量阳极泥的处理；火法—湿法联合工艺集合了火法和湿法的各自优点，扬长避短，是处理铅阳极泥的理想流程，对原料的适应性较强，综合回收效果好，有价金属提取成工业产成品，体现了综合回收的价值。

该设计选用火法—湿法联合工艺进行铅阳极泥的处理并进行综合回收。

2　工艺流程

设计结合该类项目的国内同行业生产经验，对于阳极泥精炼部分采用火法冶炼，后期渣采用湿法分离，可以最大限度地回收阳极泥中的贵金属及有价金属，减少冶金废渣的产生。

火法冶炼部分的阳极泥还原熔炼，锑氧粉、还原渣熔炼均采用济源市金利冶炼有限责任公司的专利技术富氧侧吹阳极泥直接还原熔炼方法。该方法具有可连续处理铅阳极泥，生产成本低、处理量大、能耗低、自动化水平高、环保等优点。吹锑转炉、分银炉、铜铋渣的还原熔炼均采用传统的转炉。

银的精炼采用传统的电解精炼法，电解槽选用硬聚氯乙烯焊成的立式电极电解槽，电解液净化采用热分解法。金的精炼采用王水溶金、草酸还原法；粗锑及粗铋的精炼均采用火法精炼工艺；熔析铜渣的处理采用湿法冶炼工艺，首先经硝酸溶浸，再加入工业盐将银以氯化银渣的形式除去，之后加入纯碱将铋转化为碱式碳酸铋后返回铋系统，再用铁粉将铜置换为海绵铜。工艺原则流程框图见图1。

图1 铅阳极泥火法　-湿法工艺流程图Fig.1 Flowsheet of pyro-hydrometallurgy process for lead anode mud

3　主要设计参数

（1）阳极泥侧吹还原炉：

氧气纯度：≥95%；

熔炼温度：900～1 150℃；

放料温度：900℃；

放渣温度：1 150℃；

吹炼时间：30 min。

（2）吹锑转炉：

吹炼温度：850～900℃；

炉期：16 h；

贵铅品位：Ag＋Au＞30%。

（3）分银转炉：

贵铅熔化温度：1 000～1 100℃；

贵铅吹炼温度：850～1 000℃；

粗银出炉温度：≥1 150℃；

后期渣熔炼温度：≥1 100℃；

Ag－Cu－Bi合金出炉温度：≥1 150℃；

清合金开始条件：炉内熔体Ag＋Au＞96%；

清合金结束条件：后期渣中Ag＞2 000 g／t或Cu＋Bi＞10%；

粗银出炉条件：Ag＋Au＞98.5%、Bi＜0.15%、Cu＜1%；

Ag－Cu－Bi合金出炉条件：Pb＜5%；

炉期：72～96 h。

（4）锑侧吹还原炉：

氧气纯度：＞95%；

熔炼温度：900～1 150℃；

放料温度：900℃；

放渣温度：1 150℃。

（5）银电解：

电解液成分：Ag＋80～200 g／L，HNO35～20 g／L，Cu2＋20～60 g／L；

电解液温度：30～50℃；

电流密度：280～350 A／m2；

电解液循环量：2 L／min；

同极中心距：140 mm；

电解液pH值：1～2.5；

槽电压：1.5 V；

电解周期：～68 h。

（6）银粉铸锭：

熔化温度：1 150～1 200℃；

熔化时间：～2 h；

保温温度：1 100～1 150℃。

（7）王水溶金和草酸还原：

溶金反应温度：80℃；

溶金反应时间：～2 h；

还原温度：70℃；

还原时间：～2 h；

溶液pH值：1～1.5。

（8）湿法车间：

合金溶解温度：～95℃；

合金溶解时间：＞8 h；

回转反应釜内保温时间：～5 h；

抽合金液时合金温度：＜80℃；

沉银时间：＞24 h；

沉银结束条件：上清液Ag＋＜30 mg／L；

沉铋时溶液PH值：3；

置换铜时铁粉加入量：Cu∶Fe＝1∶1。

（9）精铋车间：

熔析除铜熔化温度：500～550℃；

捞熔析渣温度：350～400℃；

加锌除银温度：450～500℃；

通氯除铅锌温度：410～430℃；

碱性精炼温度：540～560℃；

时间：0.5～1 h。

4　主要设备

（1）阳极泥侧吹炉：采用济源市金利冶炼有限责任公司的专利技术富氧侧吹炉1台，F＝4.0 m2。

（2）吹锑转炉：选用Φ2400×4100转炉3台，每台炉处理量为12 t／d。

（3）分银转炉：选用Φ2000×2800转炉4台，每台炉处理量为2.5 t／d。

（4）锑侧吹炉：采用济源市金利冶炼有限责任公司专利技术富氧侧吹炉1台，F＝3.0 m2。

（5）合金转炉：选用Φ2400×4100转炉2台，每台炉处理量为1.9 t／d。

（6）粗铋转炉：选用Φ2000×2800转炉1台，每台炉处理量为2.2 t／d。

（7）银电解槽：设计生产能力：电银216 t／a；电流效率：90%；电流密度：250 A／m2；电流强度：400 A。

5　主要技术经济指标

Ag总回收率：99.27%；

Au总回收率：97.29%；

Bi总回收率：99.43%；

Sb总回收率：86.89%；

Cu总回收率：97.98%。

6　改进方案（贵铅真空冶金）

阳极泥经还原熔炼得到的贵铅具有以下特点：成分复杂，含有Pb、As、Bi、Cu、Sb、Au、Ag等金属组元，组元以金属态、合金态物相为主，因此上述传统的分离工艺主要靠火法吹炼，将低熔点、易氧化物质进行高温吹炼、逐次将金属进行分离，需要使用大量的精炼炉，冶炼成本相对较高。采用贵铅的真空冶金技术将是今后重点发展方向。贵铅属于还原态的金属混合物，可以通过真空蒸馏对上述金属混和物、合金等进行金属态分离［4－5］，改进后的工艺流程见图2。

通过用真空炉取代传统的分银转炉，经过真空蒸馏，铅铋等低沸点物质大部分进入挥发物，Ag、Cu留在残留物中，从而可以简化Ag、Bi冶炼的工艺，缩短低熔点金属逐次分离的氧化吹炼时间，节约能源，缩短工艺流程，减少大量氧化渣物料、烟尘的产生，降低生产成本，提高效率。粗银和粗铋的精炼和传统工艺流程与图1相同。

图2 银铋冶炼新工艺Fig.2 New Process of silver-bismush smelting

7　结 语

（1）设计选用火法—湿法联合工艺进行铅阳极泥的处理并进行综合回收，对原料的适应性较强，通过对铅阳极泥中Au、Ag、Sb、Bi、Cu等有价金属的综合回收，可以提高资源回收利用率，增加企业经济效益。

（2）火法冶炼部分的阳极泥还原熔炼，锑氧粉、还原渣熔炼均采用济源市金利冶炼有限责任公司的专利技术富氧侧吹阳极泥直接还原熔炼方法。该方法具有可连续处理铅阳极泥，生产成本低、处理量大、能耗低、自动化水平高、环保等优点。

（3）采用贵铅的真空冶金技术将是今后重点发展方向。贵铅属于还原态的金属混合物，可以通过真空蒸馏对贵铅中金属混和物、合金等进行金属态分离，从而可以简化Ag、Bi冶炼的工艺，缩短低熔点金属逐次分离的氧化吹炼时间，节约能源，缩短工艺流程，减少大量氧化渣物料、烟尘的产生，进一步降低生产成本，提高效率。

参考文献：

［1］王安庄，李敏.在铅阳极泥中回收金银新工艺［J］.中国金属通报，2007（6）：25－27.

［2］王光忠，刘超，赵红浩.提高铅阳极泥金银直收率新工艺［J］.湖南有色金属，2009，25（4）：25－28.

［3］杨茂才.铅阳极泥综合利用工艺技术进展［J］.贵金属，1998，19（3）：55－58.

［4］浦恩彬，张俊.真空冶金在铅阳极泥回收稀贵金属中的工艺研究［J］.云南冶金，2010，39（5）：40－43.

［5］戴永年，杨斌.有色金属真空冶金［M］.北京：冶金工业出版社，2009.

中图分类号：TF83

文献标识码：B

文章编号：1004－2660（2015）03－0017－04

收稿日期：2015－06－10.

作者简介：张华（1982－），男，湖南人，工程师.主要研究方向：冶金工艺设计.E－mail：zhanghua511＠163.com.

Process Design of Comprehensively Recycling Valuable Metals from Lead Anode Mud

ZHANG Hua，REN Xin－ping
（Kunming Engineering＆Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd，Kunming 650051，China）

Abstract：Lead anode mud is a by－product from the process of lead electrowinning and mainly consists of metals with high reduction potential in crude lead and insoluble constituents in electrolyte.The component and amount of anode mud depend on the anode composition，casting quality and the technical conditions of electrowinning. Generally，the lead ore contains silver and other valuable metals，e.g.Ag，Au，Sb，Bi，Pt，Pd，etc..The process design of comprehensively recycling Au，Ag，Sb，Bi and other valuable metals was described.And Ag and Bi were separated by vacuum metallurgy to shorten the process flow，save energy and improve the performance.

Key words：Lead anode mud；valuable metals；comprehensive recovery；vacuum metallurgy