重有色金属冶金工厂可综合利用物料.docx
《重有色金属冶金工厂可综合利用物料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《重有色金属冶金工厂可综合利用物料.docx（17页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
重有色金属冶金工厂可综合利用物料
重有色金属冶金工厂可综合利用物料
重有色金属冶金工厂
可综合利用物料
白凤斌
二O一三年十月
重有色金属冶金工厂
可综合利用物料
众所周知，有色金属矿产资源是不可再生的一次性资源。
随着我国现代化建设的高速发展，我国已成为世界有色金属生产和消费大国，国内有色金属矿产资源已无法满足生产需要，近年来对进口原料的依赖程度越来越大。
认真贯彻落实国家关于充分利用有限资源，发展循环经济的战略方针，发展有色金属冶金工厂原料的综合利用，对于建设环境友好型工厂，提高企业经济效益，促进国民经济可持续发展具有十分重要的战略意义。
如何切实做到既能为企业开拓原料市场，又能有效地保护环境，了解和掌握重有色金属冶金工厂可再利用固体物料（俗称：
二次物料）的类型、性质、来源、用途、工业利用价值、对环境的影响以及如何鉴别分类等，对相关行业的领导、技术人员及其他从业人员十分必要的。
1.1重有色金属冶金工厂可再利用固体物料的分类
1.1.1可再利用固体物料的基本概念
重有色金属包括：
铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑、汞、铋、镉等10种金属。
这10种重有色金属的矿床大多是多金属共生矿。
在自然界中除锡多以氧化矿形态存在外，其它重有色金属主要以硫化矿的形态存在。
重有色金属冶金矿产原料的伴生元素主要包括硫和多种稀散金属以及贵金属。
这些伴生金属在冶炼加工过程中，通常以其各自的物理化学性质不同，分别富集在冶炼烟气、烟尘、渣及废液中。
这些在提取了主金属后的烟尘、渣又成为提取其它伴生金属的原料，这些物料在冶炼厂通常称为“二次物料”或“可再利用固体物料”。
1.1.2可再利用固体物料的分类
重有色金属冶金工厂可再利用固体物料概括起来可分为如下四类。
1.烟尘
主要是指重有色金属冶炼厂回收的各种冶金炉在生产过程中排出的烟气中所含的固体粉尘。
这种物料一般会富集大量的易挥发有价金属，并含有一定量的主金属。
大部分烟尘具有很好的工业再利用价值。
这种物料按其收尘方法不同，主要分为两大类，一是采用干式收尘法回收的烟尘，其物理状态是固体粉末。
这种物料的特点是粉体粒度小，一般在10﹣3～100μ，质量轻，比表面积大，易燃；二是采用湿式收尘法回收的烟尘，其物理性状为湿泥状，这种物料的特点是水分含量高且差异大，干燥困难，不易分散。
重有色金属冶炼烟尘按粒度及来源不同可分为三类（见附表）。
类别
尘粒直径（μm）
说明
粗尘
10～100
干燥、焙烧、烧结或熔炼过程中产生的机械尘
细尘
0.1～10
能长久地悬浮在烟气中，在静止气体中沉降
缓慢
尘烟
10-3～10-1
由气相转为固相时的尘粒
烟尘分类附表
13.66
1.25
1.91
18.65
0.54～2.78
2.冶炼渣
主要是指重有色金属冶炼厂在生产过程中提取主金属后的残余物。
这种物料一般会富集一定量的伴生有价金属，并会残留一定量的主金属。
部分冶炼渣具有很好的工业再利用价值。
冶炼渣可分为如下两大类。
（1）熔炼渣：
主要是重有色金属冶炼厂，在火法冶炼生产过程中，提取主金属后，从各种冶金炉排出的残余物。
这种物料的物理状态一般有两种，一是不规则且粒度不同的块状；二是分散的沙状粉体（这种渣又称为“水碎渣”）。
由于各工厂所用原料不同，采用的冶炼炉不同，以及生产工艺、操作水平不同，所产生的熔渣化学组成差异很大，其再利用价值差别也很大。
几种典型的重有色金属冶炼渣化学成分如表4.～6.所示。
氧气底吹炼铅（Q.S.L法）渣化学成分表4.
化学成分（%）
Pb
Zn
SiO2
FeO
CaO
MgO
Al2O3
2～5
15
30～40
20～40
10～25
3.7
诺兰达炉炼铜渣化学成分表5.
化学成分%
Cu
Fe
S
Pb
Zn
SiO2
Fe3O4
Al2O3
5.7
38.1
1.5
1.3
3.9
22.3
18.0
4.0
粗铅火法精炼砷、锑、锡浮渣表6.
浮渣种类
渣颜色
化学成分（%）
Pb
Sn
As
Sb
锡浮渣
暗黄色
66.7
11.6
0.6
0.4
砷浮渣
淡褐色
69.3
0.5
10.6
6.4
锑浮渣
黄色
73.4
0.2
2.6
12.6
（2）过滤渣（简称：
滤渣）：
主要是重有色金属冶炼厂，在湿法冶炼生产过程中，提取主金属后，从各种浸出、净化设备中排出，并经过过滤、干燥的固体残余物。
这种渣的物理性状一般为湿泥状，其水分含量较大。
过滤渣可分为两大类：
a.浸出渣
浸出渣是指在湿法冶炼过程中，用酸、碱等溶剂将经过加工的精矿原料中的主金属浸出，使其进入溶液，经过滤后产生的固体残余物。
这种物料一般有价金属含量很低。
锌湿法冶炼浸出渣化学成分如表7.～8.所示。
锌湿法冶炼常规浸出法浸出渣化学成分表7.
化学成分（%）
Zn
Pb
Cu
Fe
CaO＋MgO
Al2O3
SiO2
S
19～23
2.5～15
0.2～0.6
20～26
2～3
3～5
8～10
4～5
锌湿法冶炼热酸浸出黄钾铁矾法浸出渣化学成分表8.
化学成分（%）
Zn
Pb
Cu
Fe
Cd
Sb
2.5～3.3
16～34
0.025～0.34
2.4～4.4
0.09～0.15
0.0039～0.07
续表8.
化学成分（%）
As
F
Cl
Co
Ag（g/t）
SiO2
0.005～0.14
0.004
0.02
0.023
100～250
～18
b.净化渣
净化渣是指在湿法冶炼除杂过程中产生的各种渣。
这类物料中一般会富集一种或几种伴生金属，工业利用价值较高，是生产某些金属的重要原料。
净化渣属于“液相共沉渣”。
这种渣是由两种或两种以上的液体物料按一定化学组成比例混合，使其发生化学反应或者通过改变溶液的酸碱度使其发生水解反应而产生的固体沉淀物，经过滤、干燥形成的一种物料。
这种物料的特点是粒度极细可达纳米级，极难过滤，因此水分含量很大，一般呈泥浆状，且用常规的干燥方法很难干燥。
这种渣通常有价金属含量高，具有很好的再利用价值。
例如：
利用湿法溶剂萃取工艺处理铅、铜阳极泥提取金、银过程中产生的“氯氧锑渣”就属于这一类渣料，其有价锑的含量高达50—70%。
锌湿法冶炼净化渣化学成分如表9.～10.所示。
化学成分（%）
Zn
Cd
Cu
Co
Ni
Fe
As
28.85
7.97
2.07
0.055
0.067
1.07
0.0075
锌湿法冶炼除铜镉渣化学成分表9.
续表9.
化学成分（%）
Sb
Ge
H2O
0.0107
0.0044
40～50
锌湿法冶炼黄药除钴渣化学成分表10.
化学成分（%）
Zn
Cd
Cu
Co
Ni
Fe
As
28.50
0.71
0.76
0.45
0.0016
0.49
0.0089
续表10.
化学成分（%）
Sb
Ge
H2O
0.0025
0.0005
60～70
由于各工厂所用原料不同，采用的浸出和净化生产工艺、设备、及操作水平不同，所产生的过虑渣化学组成差异很大，其再利用价值差别也很大。
c.阳极泥
阳极泥是铜、铅、镍电解精炼的附产物，脱水干燥后呈灰黑色粉末状，是提取金、银及铂族贵金属的主要原料之一，具有极高的工业利用价值。
铅、铜电解精炼炼阳极泥典型化学成分如表11.～12.所示。
铅阳极泥的化学成分表11.
化学成分（%）
Pb
Bi
Au
Ag
Te
Sb
Cu
8～10
5～12
0.051
10.25
0.43
20～30
1.6
续表11.
化学成分（%）
As
Se
Sn
2～15
0.2
1～2
铜极泥的化学成分表12.
化学成分（%）
Cu
Ni
As
Sb
Bi
Pb
Au
23.0
0.05
3.99
4.93
2.18
8.36
0.47
续表12.
化学成分（%）
Ag
Se
Te
7.25
4.37
5.75
3.工业富集物（俗称：
人造矿）
工业富集物是指将金属品位低，且用常规选、冶方法难以处理的矿物或者含有价金属的其它物料，经过一定的工业加工将其中的有价金属富集，使其满足一般冶炼工艺要求的物料。
这类物料比较常见的有炼厂利用钢铁烟尘、低品位氧化锌矿以及其它含锌废料经回转窑挥发富集的次品氧化锌、低品位难选铜矿通过离析—浮选法产出的铜焙砂、人造金红石（氧化钛）等。
这类物料也是有色冶金工业比较重要的原料。
几种典型工业富集物化学成分如表13.～14
物理性状：
外观一般呈白色或灰白、灰黄色粉末状。
威尔兹法挥发铅冶炼水碎渣氧化锌主要化学成分表13.
烟尘
名称
化学成分（%）
Pb
Zn
Cd
Sb
In
滤袋氧化锌
8.1
69.95
0.008
0.0094
0.019～0.021
烟道氧化锌
13.5
38.2
0.005
0.018～0.02
0.021～0.025
续表13.
烟尘
名称
化学成分（%）
F
Cl
As
滤袋氧化锌
0.15～0.20
烟道氧化锌
0.2～0.25
1.3～1.9
0.16～0.28
注：
氧化锌物理性状：
外观一般呈白色或灰白、灰黄色粉末状
贫铜矿离析—浮选铜精矿化学成分表14.
化学成分（%）
Cu
Fe
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
S
29.20
11.39
29.93
10.26
1.59
1.31
4.26
4.中间产品与副产品
A.铜、铅冶炼中间产品与副产品
a.铜锍
铜锍俗称：
冰铜，是火法炼铜的中间产品。
冰铜的主要化学成分为铜、铁、硫。
冰铜进一步经过吹炼、火法精炼、电解精炼后可产出金属铜。
除了铜精矿冶炼产生的冰铜外，在铅冶炼过程中也会产生这种铜锍，俗称“铅冰铜”，2012年我国铅总产量为464.57万吨，其中矿产铅约为360万吨，据此推算可产铅冰铜含铜约10.8万吨，由此可见铅冰铜也是用来生产铜的原料之一。
冰铜一般为黑色或灰黑色不规则块状，普通冰铜一般不含铅或含铅量极小，而铅冰铜一般都含有相当量的铅，其典型含铅量为10～20%。
铅冰铜生产大多采用加碱熔炼工艺富集，这种物料极易风化，若遇水即成灰黑色砂状粉末。
基夫赛特法炼铅铅冰铜化学成分表15.
化学成分（%）
Cu
Pb
Fe
S
Zn
As
15～25
10～20
28～35
20～23
4
～
鼓风炉冶炼铅冰铜化学成分表16.
化学成分（%）
Cu
Pb
Fe
S
Zn
As
10～15
17～20
28～35
16～18
3～13
～
铜精矿造锍熔炼冰铜化学成分表17.
化学成分%
Cu
Fe
S
O2
其它
20
46.9
26.8
5.9
0.4
25
42.8
26.2
5.3
0.7
30
38.7
25.6
4.6
1.1
35
34.6
25.0
4.0
1.4
40
30.5
24.4
3.3
1.8
45
26.4
23.8
2.7
2.1
50
22.3
23.2
2.0
2.5
55
18.2
22.6
1.4
2.8
60
14.1
22.0
0.7
3.2
65
10.0
21.4
0.1
3.5
70
5.9
20.8
b.黑铜
在铜电解精炼工序，电解液脱铜中会产出一种树枝状或粉状，且结构疏松的副产物黑铜，其化学成分如表所示。
黑铜化学成分表18.
化学成分%
Cu
As
Sb
Bi
其它
60～70
5.0～7.0
1.0～2.0
1.5～2.0
16～28
B.锌冶炼中间产品与副产品
a.B#锌
在火法炼锌粗锌精馏生产中，铅塔底部的产物经熔析后的副产品为B#锌。
B#锌的产出率一般为19～33%，其化学成分如表19.所示。
B#锌化学成分表19.
化学成分（%）
Zn
Pb
Fe
Cd
Cu
Sn
As
In
98～99
0.8～2
0.03～0.15
＜0.001
0.003～0.005
＜0.05
＜0.01
0.04～0.1
b.硬锌
在火法炼锌过程中，锌与铁结合会形成FeZn7、Fe5Zn21……，在粗锌精炼熔析时以针状海绵体结晶析出，其结晶的密度介于B号锌与粗铅之间，形成糊状中间夹层，即“硬锌”。
硬锌的产出率一般为加入锌量的0.3～1.2%，硬锌的化学成分如表20.所示。
硬锌化学成分表20.
化学成分（%）
Zn
Pb
Fe
Cd
Sn
As
Sb
In
90～95
2～3
2～4
＜0.001
0.044
＜0.005
0.0015
0.14
c.高镉锌
在粗锌蒸馏精炼中，大部分锌蒸气经镉塔顶部冷凝器冷凝后，会逸出少量的锌镉蒸气，镉被富集，将此种蒸气引入密闭的小冷凝器中即可产出高镉锌。
高镉锌的产出率一般为原料的0.6～2%，其化学成分如表21.所示。
高镉锌化学成分表21.
化学成分（%）
Zn
Pb
Fe
Cd
Sn
Cu
92～96
＜0.002
＜0.001
4～8
＜0.0001
＜0.0005
d.海绵镉
用锌粉置换铜镉渣浸出液，可产出呈海绵状的镉，俗称“海绵镉”。
海绵镉是生产金属镉锭的原料。
其化学成分如表22.所示。
海绵镉化学成分表22.
化学成分（%）
Zn
Cd
Cu
Ni
Co
As
Sb
8.52
64.07
0.43
0.25
0.035
0.0024
0.031
e.镉灰
在粗锌蒸馏精炼中，大部分锌蒸气经镉塔顶部冷凝器冷凝后，会逸出少量的锌镉蒸气，镉被富集，将此种蒸气引入敞开的镉灰箱即可产出镉灰。
镉灰的主要化学成分如表23.所示。
镉灰化学成分表23.
化学成分（%）
Zn
Pb
Fe
Cd
Sn
Cu
60～65
＜0.002
20～30
C.镍冶炼中间产品和副产品
a.低镍锍
低镍锍是镍电炉熔炼的主要产物，低镍锍是镍火法冶炼的中间产品，是下一步生产高镍锍，进而生产金属镍的原料，其化学成分如表24.所示。
低镍锍化学成分表24.
化学成分（%）
Ni
Cu
Co
Fe
S
SiO2
铂族金属（g/t）
13.2
6.62
0.456
47.8
27.9
27
b.高镍锍
高镍锍是低镍锍经转炉吹炼后的产物，高镍锍是镍火法冶炼的中间产品，是生产金属镍的原料，其化学成分如表25.所示。
高镍锍化学成分表25
化学成分（%）
Ni
Cu
Co
Fe
S
Pb
Zn
铂族（g/t）
46.50
24.40
0.60
4.00
21.70
0.002
0.004
c.钴锍
镍火法冶炼产出的钴锍是生产钴的重要原料之一，其化学成分如表26.所示。
钴锍化学成分表26
化学成分（%）
Ni
Cu
Co
5
Fe
5.56～12.42
4.91～6.92
0.98～1.55
21.43～25.97
50～64
2.1重有色金属冶金工厂可再利用固体物料的工业价值及对环境的影响
2.1.1可再利用固体物料的工业价值
重有色金属冶金工厂可再利用固体物料种类繁多，其中有相当一部分具有较高的工业利用价值，特别是有些物料所富集的金属在自然界矿产资源中是无法获得的，一些在国民经济建设和国防现代化建设中必不可少的重要战略金属，主要来自重有色冶炼二次物料中有价金属的综合回收。
据统计我国重有色金属冶炼厂利用二次物料综合回收伴生金属的产值已占到其总产值15.6～20.3%
1.是提取稀散金属的主要原料
在重有色金属冶金资源中的镓（Ga）、铟（In）、铊（Tl）、锗（Ge）、硒（Se）、碲（Te）等稀散金属在自然界中十分分散，几乎没有单独矿物，所有稀散金属几乎全部来自重有色金属冶金工厂的烟尘、冶炼渣等可再利用的二次物料。
2.是提取镉、铋等稀有金属的主要原料
a.铋（Bi）主要从铅、铜、锡冶炼过程中回收
铋很少有单独的矿床，世界上仅有中国、玻利维亚等少数国家用铋精矿生产部分铋，其余大部分铋的生产来自铅、铜、锡等金属生产的副产品，其主要原料是铜冶炼烟尘、铅电解阳极泥和铅火法精炼的铋钙镁浮渣。
我国是铋最大的生产国，年产量大约为1200吨，占世界铋产量的四分之一。
b.镉主要从锌冶炼，其次从铜、铅冶炼过程中回收
在地壳中无工业价值的单独存在的镉矿，金属镉的生产原料全部是锌、铅、铜冶炼厂的中间产物，其中95%的镉来自锌冶炼的中间物料。
目前世界镉产量大约为20000吨/年。
中国也是世界最大的镉生产国和消费国。
3.是生产贵金属的重要原料
金、银特别是铂族金属，通常在矿石中含量很低，必须在主金属冶炼过程中逐步富集，进而提取。
铜、铅、镍电解精炼阳极泥是生产金、银及铂族贵金属重要原料。
我国重有色金属矿伴生金产量已占黄金总产量的25.3%，我国铂族贵属矿极为贫乏，铂族贵金属几乎全部来自铜、镍电解精炼阳极泥。
2.1.2可再利用固体物料对环境的影响
重有色金属冶金工厂可再利用固体物料对环境的影响归纳起来主要表现在三个环节。
1.运输过程中物料抛撒的粉尘和浆料渗漏对大气和沿线土壤造成重金属污染；
2.存储堆放中物料的扬尘及含水和浸水的出对大气和界区内土壤造成重金属污染；
3.生产过程中排出的工业废水、废气、废渣对环境造成污染。
重有色金属冶金工厂可再利用固体物料中的砷、汞、镉、铅等有毒有害元素会给环境带来严重危害，必须严格控制，在运输、存储以及生产过程中应严格遵守国家有关规定，对生产过程中产生的废水、废渣、废气必须进行无害化处理，切实做到达标排放。
改革开放三十年来，我国通过大规模引进发达国家重有色金属冶炼先进技术工艺和设备，加之我国有色金属冶金科研院所和生产企业经过多年的不懈努力，在冶炼工艺和设备方面不断创新发展，目前我国规模以上重有色金属冶炼企业的工艺技术和装备水平已位居世界前列，基本上可以满足对重有色冶炼可再利用物料进行无害化处理，综合回收其中的有价金属。
3.1重有色金属冶金工厂可再利用固体物料的鉴别
重有色金属冶金工厂可再利用固体物料的鉴别对于准确执行国家有关法律、法规和产业政策，保护环境，促进企业发展具有十分重要的意义，是业内及相关行业有关工作人员必备的专业知识和技能。
1.做好重有色金属冶金工厂可再利用固体物料鉴别工作的“三个要件”
a.掌握相关技术标准和典型产品数据；
b.参照基本生产工艺过程，了解物料产出的工序；
c.抓住物料的基本特征。
2.重有色金属冶金工厂可再利用固体物料的鉴别方法
重有色金属冶金工厂可再利用固体物料的鉴别方法归纳起来有两大类，一是经验法；二是理化分析法。
经验法：
经验鉴别法就是依据人们在长期生产实践中总结出的“标的物”
的基本特征，包括物料的色泽、粒度、结构性状、比重、硬度、水分、典型化学成分等，对“标的物”的类属作出相应的判定。
理化分析法；
理化分析法就是采用科学仪器测定出物料的物理参数、化学成分、物相组成等，然后对照相关技术标准对“标的物”的类属作出判定。
重有色金属冶金工厂可再利用固体物料理化分析方法主要分为以下两种。
a.物料化学成分分析
物料化学成分分析就是采用化学分析方法测定该物料中各种元素或化合物的含量，并据此计算出物料的合理组成，对照相关技术标准或典型生产经验数据，对“标的物”的类属作出判定。
化学成分析是鉴定重有色金属冶金工厂可再利用固体物料类属的基本方法。
b.物料物相组成分析
物料的物相组成分析属于物质状态分析，就是采用仪器分析、化学分析等方法测定该物料中各种元素的物相组成，对照相关技术标准，对“标的物”的类属作出判定。
物相组成分析是鉴定重有色金属冶金工厂可再利用固体物料类属最为准确的方法。
3.重有色金属冶金工厂可再利用固体物料的鉴别的程序
重有色金属冶金工厂可再利用固体物料的鉴别一般遵循的步骤和程序是：
1.经验分析鉴别；
在经验分析无法作出确切结论时，采取：
2.化学成分分析；
在化学成分分析无法作出确切结论时，采取：
3.物相组成分析。
4.对照有关资料进行综合分析；
5.专家会商。
通过以上五个步骤的分析，对照相关技术标准和典型生产经验数据，在依据物料的产出工序即可准确判定其类属。
升级会员 