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銅冶煉煙塵綜合回收工藝淺析及建議

文檔作者：劉智明文檔來源：昆明西科工貿有限公司		點擊數：	更新時間： 2020年12月03日
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· 44· 中國有色冶金 A生產實踐篇·綜合利用與環保
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銅冶煉煙塵綜合回收工藝淺析及建議
劉智明
(昆明西科工貿有限公司，云南昆明650000)
[摘 要] 詳細敘述了銅冶煉煙塵綜合回收工藝的運行現狀及存在的問題，針對存在的問題提出了解
決建議。
[關鍵詞] 銅冶煉；煙塵；綜合回收；工藝
[中圖分類號] TF811；X756 [文獻標志碼] B [文章編號] 1672—6103(2015)05一OO44—05
銅工業作為國民經濟基礎產業，對我國的經濟
建設起著非常重要的作用。與此同時，銅工業又是
傳統經濟發展模式的一個典型，資源能源消耗高，環
境污染嚴重，而這與當今社會經濟和環境可持續發
展的宗旨相違背。因此，結合我國銅工業企業實際，
改變銅工業單一的末端污染治理模式，合理利用自
然資源，實行工業污染的全程控制，是十分重要的課
題。
云銅股份公司的銅冶煉煙塵主要產自艾薩爐、
轉爐、電爐，其含有銅、鉛、鋅、錫、鉍、鎘、砷及貴金屬
等有價金屬。云銅股份冶煉加工總廠西科公司目前
生產所采用的工藝方法，較好地實現了有價金屬的
回收利用，有害元素污染得到了治理。該方法是用
水、硫酸浸出煙塵，銅、鋅、砷、鎘等以可溶性鹽溶出，
浸出的有價金屬銅、鋅、鎘用電積法、濃縮結晶法等
分別進行回收，砷用二氧化硫還原法以白砷形式脫
除，砷得到有效治理。未浸出的部分，用鼓風爐還原
熔煉，產出粗金屬、冰銅。冰銅返回云銅冶煉加工總
廠處理回收；鉛、鉍進入粗金屬中，通過鉛電解工序
回收；鉍、金、銀富集在鉛電解陽極泥中，進一步回
收。
[作者簡介]劉智明(1964一)，男，湖南人，研究生學歷，冶煉高級工
程師，從事有色冶金生產技術工作。
[收稿日期]2014—10—21 [修訂日期]2015—06—30
1 企業概況
昆明西山工貿有限公司(簡稱西科公司)，是云
銅股份公司控股的全資子公司，主要產品有：電積
銅、電鉛、硫酸鋅、硫酸鎳、三氧化二砷、液體二氧化
硫。
西科公司主要是處理銅冶煉煙塵，回收其中有
價金屬。經過數年努力，在大量的科學實驗研究工
作基礎上，公司摸索出了銅煙塵中有價金屬回收、有
害元素砷、鉛、鎘、鋅分離轉化成有價產品的方法，并
于2008年打通流程，實現了污染的治理和資源的再
利用。目前廠房總面積8 700 m ，大型設備50余臺
套，各種輸送管路近10 000 m，總資產達I．5億元，
年處理能力為10 000 t銅煙塵，2011年處理煙塵10
277 t
2 生產現狀
2．1 生產原料
生產主要以云銅冶煉總加工廠內各種銅煙塵為
原料，其成分見表1。
2．2 生產工藝
銅煙塵處理、生產主要有兩大部分：一個是云銅
冶煉總廠區所產煙塵濕法處理；另一個鼓風爐火法
處理浸出渣，配以電解等的富民新冶公司銅煙塵浸
出渣綜合回收。兩部分構成了銅煙塵處理的整個生
產流程，實現了艾薩爐所產高砷銅煙塵科學有效的
2015年10月第5期 劉智明：銅冶煉煙塵綜合回收工藝淺析及建議 ·45·
開路，徹底解決了砷污染問題，其已成為與艾薩爐相
配套的、具有云銅特色的艾薩爐煉銅技術的重要組
成部分，使得整個艾薩爐煉銅技術更加完善。
2．2．1 濕法生產部分
銅煙塵濕法處理工藝流程見圖1。
銅煙
圖1 銅煙塵濕法處理工藝流程圖
銅煙塵濕法處理生產流程：稀硫酸浸出一浸出
液電積回收cu一脫銅后液濃縮結晶回收zn一產出
硫酸鋅(ZnSO ·xH：0)；硫酸鋅結晶后母液用SO 沉
砷產出白砷(As 0 )；沉砷后液返回煙塵浸出。酸
溶液始終在生產系統中閉路循環使用，整個生產過
程沒有廢水外排。
2．2．1．1 浸出
在艾薩爐煙塵放出過程中，加入一定的水、硫酸
進行調漿，避免高砷有害煙塵飛揚造成環境污染。
煙塵組成主要以各種硫酸鹽、氧化物為主。煙塵調
漿時應控制一定的酸度，pH值在l～2，避免發生結
塊現象，當pH值大于2時，將產生大量的豆腐狀砷
酸鹽膠體，給下一步放漿操作造成很大困難。
煙塵調漿后經過攪拌、過濾至內襯瓷磚的轉運
槽，然后用襯膠離心泵輸入浸出槽，加水調至密度
1．5—2．0 kg／m ，酸度80～100 g／L硫酸。8 m 浸出
槽8個，材質為玻璃鋼帶攪拌。加水、硫酸，控制液：
固=3：1，pH值為1，蒸汽管直接加熱至85～90 cc，
浸出1～1．5 h。浸出完成后，采用板框過濾機進行
過濾。板框為襯膠，規格900 mm×900 mm，濾板35
塊，共8臺過濾機。濾液含砷70～80 g／L、鋅80～
100 g／L、銅20～25 g／L、硫酸80～100 g／L，濾渣水分
小于25％ ，濾渣經過制磚進人鼓風爐冶煉。
2．2．1．2 脫銅
煙塵浸出濾液用泵輸入到電解槽，分三級電積，
電解槽16個，規格1 000 mm×1 200 mm X 3 000 mm，
每槽33塊陰極。陽極為不溶性鉛板，陰極采用銅電
解殘極，電積后液含銅小于1 g／L。同極間距120～
150 mm，槽電壓2．0～2．3 V。由于電解液成分復
雜，銅濃度低，雜質含量高，采用較低的電流密度，一
般控制在70～100 A／m 。電積產出高品位的紫雜
銅，其品位在97％ 以上，可作為銅電解的陽極板返
回銅電解系統。
2．2．1．3 脫鋅、鎘
脫銅后液鋅含量很高，進一步回收鋅。使用帶
攪拌的鈦釜，規格8 m ，10臺。通蒸汽加熱濃縮，終
點pH 1．65～1．7，在鈦釜冷卻至常溫，板框過濾機
過濾(規格900 mm×900 mm，濾板35塊，2臺)，濃
縮至終點的溶液放入水冷結晶槽機械攪拌結晶，然
后采用離心機進行過濾產出粗制硫酸鋅。為減少
As在硫酸鋅中的機械夾帶量，過濾過程中加強水
洗。粗制硫酸鋅的結晶后液送脫砷工序處理。濾液
含砷200 g／L，鋅25 g／L，產出的七水硫酸鋅中水分
大于20％ ，品位80％ 左右，含砷約3％ ～4％ ，含鎘
1％ ～2％ 。
2．2．1．4 脫砷
粗制硫酸鋅的結晶后液砷含量很高，加入沉砷
劑進行脫砷。使用玻璃鋼帶攪拌、外套的反應釜冷
卻沉砷，規格10 m ，4臺。沉砷劑為液體鋼瓶二氧
化硫，終點為取樣an-氧化硫，無沉淀。板框過濾機
(1臺)過濾，溶液返回調漿，此過程中用冷水加強洗
· 46· 中國有色冶金 A生產實踐篇·綜合利用與環保
滌，過濾得到的即為As 0 產品，品位達92％ ～ 2．2．1．5 濕法生產產物成分
95％ ，可直接外售。溶液中80％ 的砷沉淀下來，沉 濕法生產部分產物成分見表2。
砷后液返回煙塵調漿，實現溶液的閉路循環。
表2 濕法生產部分產物成分
2．2．2 火法生產部分
富民新冶公司銅煙塵浸出渣處理工藝流程見圖
2。
以濕法產出的浸出渣(含Pb在35％ 左右)為主
要原料，采用火法工藝精加工及回收其中的鉛、鉍、
錫、銅、金、銀等。工藝流程為：濕法浸出渣制磚干燥
一鼓風爐熔煉一產出粗鉛一粗鉛降溫離析脫cu一
氧化除sn一鉛電解一產出99．99％ 電鉛產品，同時
Bi、sb、Ag、Au等元素富集在鉛陽極泥中，得以回收；
煙氣一重力沉降除塵一電收塵器除塵一水膜除塵
銅煙 浸出渣
(動力波)一氨水吸收脫硫一達標排放。
2．2．2．1 鼓風爐熔煉
浸出渣配料加入4 m 鼓風爐進行熔煉。控制浸
出渣：焦炭：石灰石：還原鐵粉：返塵=100：30：5：10：
1O。鼓風爐還原熔煉產出鉛鉍合金，其含鉛76％ ～
80％ 、鉍5％ ～8％ 。
2．2．2．2 鉛電解
鉛鉍合金在陽極鍋內熔化除渣后澆鑄成鉛陽極
板送鉛電解。鉛電解過程中，控制電流密度100～
110 A／m ，槽電壓0．3～0．5 V。產出1 電鉛，電流
排空 (NH4)2SO3
圖2 富民新冶公司煙塵浸出渣處理工藝流程
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效率70％ ～80％ ，每噸電鉛耗電230—250 kW·h。
鉛陽極泥含鉛較高。通過酸洗降低鉛含量，洗
滌后的鉛陽極泥含Pb 10％ ～15％ 、Bi 35％ ～45％ 、
Sn 0．1％ ～1％ 、Sb 5％ ～8％ 、Au 30～40 g／t、Ag 300
g／t。鉛陽極泥可作為高鉍物料出售或進一步生產
精鉍產品。
2．2．2．3 火法生產產物成分
火法生產產物成分見表3。
表3 火法生產部分產物成分
2．3 技術指標
整個生產工藝，銅、鉛、鉍、鋅的綜合回收率分別
達到75％ 、75％ 、85％ 、70％ ，有價金屬被有效回收；
煙塵中70％砷、60％ 鎘最終以產品的形式開路。
3 存在的問題
3．1 濕法生產部分
(1)酸在系統內循環，酸度逐步升高。銅煙塵
濕法處理過程中，電積脫銅和SO：還原脫砷都會產
出硫酸。電積脫銅，每生產1 t銅，產1．54 t酸；SO
還原脫砷，每脫除1 t砷，產1．3 t硫酸。硫酸產出大
于消耗，造成系統酸度逐步增高。
(2)砷在系統內循環，含量逐步升高。銅煙塵
中的砷大部分以砷酸鹽形式存在，主要為FeAsO 、
FeAsO，、Ca，(AsO ) 、Ca，(AsO，)：等，由于系統酸度
不斷升高，至使砷的浸出率降低，目前已降至20％
～ 30％ ，影響SO 還原脫砷效率。雖然有三氧化二
砷產出，但系統循環溶液砷不斷富集，As還原效率
逐步降低，最終可能導致還原脫砷無法進行。
(3)浸出壓濾渣含水高。浸出渣壓濾后水分高
達20％ ～30％ 隨之帶走大量的cu、zn、H SO ，直接
影響cu回收率，目前cu回收率降至60％ ～65％ ，
而且帶走的硫酸增大了富民尾氣吸收氨水的用量及
亞鹽溶液的處理量。
(4)電積銅的質量下降，電積銅疏松易脫落。
(5)制取的硫酸鋅品質較差。煙塵中的zn通
過濃縮結晶加以回收，由于溶液中含砷高，濃縮結晶
硫酸鋅時，機械夾帶和飽和析出的砷嚴重影響硫酸
鋅的質量，產品僅為粗制硫酸鋅，質量較差，產值低。
3．2 火法生產部分
(1)粗鉛電解產出的鉛陽極泥含鉛鉍非常高，
分別為鉛8％ 一10％ ，鉍40％ 一46％ ，其中還富集了
貴金屬Au、Ag等，進行代加工或直接銷售，產值低。
(2)富民新冶公司火法部分脫硫后的亞硫酸鹽
需加工總廠硫酸分廠處理。總廠正常生產時，硫酸
系列處理能力略有富余，但當水浸渣含硫較高，亞硫
酸鹽產出略多或硫酸系列出現故障，就會造成富民
新冶火法系統壓料生產或直接停爐。
(3)人工始極片澆鑄人員多，勞動強度大，而且
人員操作時容易跌倒滑人鍋中，存在安全隱患。
(4)煙塵浸出時，砷的浸出率大幅度下降，一部
分砷進入浸出渣，被帶入富民冶煉生產系統中。電
收塵收集的煙塵含砷高達40％ 一45％ ，雖然可以返
回處理，但沒有完全開路，隨著時間推移，砷在流程
中不斷循環，煙塵含砷會逐步升高，操作環境、人員
健康難以保證。
4 建議
(1)簡化工藝。浸出工序砷的浸出率不高，只
有20％ ～30％ ，近80％ 以上的砷沒有脫除，此工序
目前實際意義不大。考慮綜合成本，建議：一、取消
該工序，煙塵直接進鼓風爐冶煉，砷在后面工序再處
· 48· 中國有色冶金 A生產實踐篇·綜合利用與環保
理，以降低成本；二、煙塵分類、分步處理，先將含砷
低的轉爐、電爐煙塵(不經過浸出)直接進鼓風爐冶
煉，待工藝成熟后再將所有煙塵直接進鼓風爐冶煉，
這樣可以大大降低成本。
(2)維持系統酸平衡。在濃縮結晶工序脫鋅
后，加水稀釋降低酸度，以使系統酸度達到平衡。
(3)鉛冰銅進一步處理。鼓風爐熔煉同時產出
一定量的鉛冰銅，其含Pb 15％ ～20％ 、Cu 10％ ～
15％ 、As 3％ ，鉛約占總鉛量的15％ 。由于現有流
程不能處理鉛冰銅，造成鉛直收率低，影響生產指標
和經濟效益。而鉛冰銅直接銷售，只以其中的銅計
價，附加值低。
建議鉛冰銅直接進鼓風爐冶煉，通過合理配料，
使銅、鉛分離，得到高品位的冰銅和富集的鉛渣。不
僅提高了鉛的回收率，又得到高品質的冰銅，價值大
大提升。
(4)從鉛陽極泥中回收鉍及其他貴金屬。對鉛
陽極泥進行精加工，通過火法冶煉將鉛陽極泥中的
鉍提純得到精鉍，同時其他有價貴金屬也可以得到
有效回收。原則工藝流程為：鉛陽極泥一鼓風爐
(電爐)熔煉一精煉一精鉍，精煉渣用硝酸溶解，提
取貴金屬金、銀。
(5)對錫渣進行處理。鼓風爐產出的粗鉛，在
澆鑄陽極之前須氧化除錫，所產的除錫渣含Sn 25％
～ 35％ ，Pb 20％ ～35％ ，錫渣直接銷售，價值較低，
且其含有大量的鉛，影響整個系統鉛的回收率。
建議濕法處理錫渣，脫除其中大部分的鉛，同時
使錫渣富集至Sn>50％ ，浸出液采用不溶陽極電解
鉛，然后返回浸出。此方法處理錫渣，即提高了鉛回
收率，又提高了錫渣的產品附加值。
(6)對電收塵進行處理，使砷開路。鼓風爐煉
鉛過程中產出的煙氣由收塵系統回收，但整個系統
的砷一直循環無開路，導致煙塵含砷不斷升高。目
前電收塵含As>40％ (As2 03>53％)，Pbl0％ ～
15％ ，嚴重影響鼓風爐生產，污染環境。
可采用普通冶煉設備(如：回轉窯)進行加熱焙
燒，使砷以As 0。形式揮發與鉛分離，收集的As：0，
(粗品As，0 ≥90％)外銷。揮發砷后的渣返回回收
鉛，實現砷開路。在550 oC下焙燒，As、Pb可有效分
離，焙燒渣中鉛升高至30％ ，砷降至5％ ～7％ 。實
施砷開路，是目前較為實用的方案。
(7)提高鼓風爐直收率。科學配料，調整硅鐵
鈣比例，使硅酸度K=1．3，降低渣的熔點，加快熔煉
速度，使渣與金屬分離徹底，大幅度提高金屬直收
率，同時大幅度提高鼓風爐產能。
(8)鉛始極改為機械半自動澆鑄。不僅可減少
操作人員，降低人工成本，還可實現安全生產。
5 結語
云銅股份冶煉加工總廠西科公司目前的生產工
藝，解決了云銅高砷煙塵浸出渣綜合回收利用問題，
完善了有色金屬煙塵有價金屬回收工藝技術。為了
對其中的有價金屬進一步回收，企業配套建設了一
套干法除塵+濕法除塵+氨一催化氧化煙氣脫硫系
統對鼓風爐煙氣進行處理，每年可綜合回收4 000 t
1#電鉛，同時副產冰銅、錫渣、鉛陽極泥、亞硫酸銨溶
液等。該綜合回收生產系統已成為國家環境保護工
業資源循環利用工程技術中心有色金屬煙塵有價金
屬回收利用產業化示范基地。
Analysis and suggestion on comprehensive recovery process of copper smelting dust
LIU Zhi—ming
Abstract：This paper describes the operation status and existing problems of the comprehensive recovery process of
copper smelting dust in detail，and puts forward some suggestions to solve existing problem．
Key words：copper smelting；dust；comprehensive recovery；process

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