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銅陽極泥預處理工藝優(yōu)化及實踐

文檔作者：邱文順，浦紹增，羅永春文檔來源：云南錫業(yè)股份有限公司銅業(yè)分公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年06月06日
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銅陽極泥預處理工藝優(yōu)化及實踐* ?
邱文順，浦紹增，羅永春
( 云南錫業(yè)股份有限公司銅業(yè)分公司，云南個舊661000)
摘要: 介紹了云錫股份銅業(yè)分公司10 萬t /a 銅項目的陽極泥預處理的工藝、原理，著重論述了試車過程中
暴露出的問題，提出解決方案，達到提高銅陽極泥預處理量、提高產品品質，優(yōu)化技術經(jīng)濟指標的目的。
關鍵詞: 銅陽極泥; 硫酸化焙燒; 試車問題; 工藝優(yōu)化; 實踐
中圖分類號: TF811 文獻標識碼: A 文章編號: 1006－0308 ( 2017) 04－0043－06
The Optimization and Practice on Copper Anode Mud Pretreatment Process
QIU Wen －shun，PU Shao －zeng，LUO Yong －chun
( Copper industry Branch Compnany，YunTin Co． ，Ltd． ，Gejiu，Yunnan 661000，China)
ABSTＲACT: The process and principle of 100000 tons /year copper project of Copper industry Branch Company of YunTin Co． ，
Ltd． is mainly introduced in this paper，the emphasis is on the problems exposed in the commissioning process，the solution is proposed to
reach to the aims that improvement of the copper anode pretreatment capacity，increasing the product quality，optimization of the technical －
economic indicators．
KEY WOＲDS: copper anode mud; sulfation roasting; commissioning problems; process optimization; practice
引言
銅電解過程產出的副產物銅陽極泥，除含有貴
金屬元素金、銀，稀貴金屬鉑鈀外，還有鉛、銅、
鉍等其它有價金屬元素，是需要處理并綜合回收有
價金屬。目前國內工業(yè)化的銅陽極泥處理工藝，均
為先對銅進行脫除后，再進入金、銀、鉑、鈀的回
收處理。云錫銅業(yè)分公司銅陽極泥預處理工藝是
10 萬t /a 銅項目的重要組成部分，設計能力為600
t /a 陽極泥處理量。采用相對成熟的硫酸化焙燒蒸
硒→稀酸銅銀浸出→銅板置換收銀，含鉛、金、銀
浸出渣交由鉛業(yè)分公司，按鉛陽極泥工藝處理。本
銅陽極泥預處理工藝于2011 年7 月完成設備土建
及設備安裝工作，2011 年9 月開始設備單體試車
及聯(lián)動試車，于2011 年10 月正式帶料負荷試車。
回收產品粗硒品位大于97. 5%，粗銀粉品位大于
92. 5%，浸出渣含銅在0. 90% 以下，達到了預處
理目的，為其中貴金屬金、銀及稀貴金屬鉑、鈀，
賤金屬鉛、鉍的綜合回收打下了基礎。
1 工藝及原理
處理的銅陽極泥為灰黑色的泥狀物質，成
份［1、2、3］如表1。為充分利用股份公司內部資源與便
于管理，鑒于鉛業(yè)分公司已有處理鉛陽極泥，回收
貴金屬金、銀的生產工藝，銅業(yè)分公司僅需對銅陽
極泥進行預處理，回收有價金屬銀、銅、硒，并將
進一步富集的貴金屬物料交由鉛公司統(tǒng)一處理。因
此，采用的銅陽極泥處理流程為硫酸化焙燒蒸硒→
稀硫酸銅銀浸出→銅板置換收銀，詳見圖1。
由工藝流程圖可知，銅陽極泥預處理工藝分為
硫酸化焙燒、銅銀浸出、銅粉置換三個主要工藝步
驟。其工藝原理簡述如下:
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第46 卷第4 期( 總第265 期)
云南冶金
YUNNAN METALLUＲGY
Aug． 2017
Vol. 46． No. 4 ( Sum265)
* 收稿日期: 2016－01－19
作者簡介: 邱文順( 1983－) ，男，湖南永州人，冶煉工程師。主要從事冶煉技術管理及有價金屬回收研究工作。
表1 陽極泥成份表
Tab. 1 The list for anode mud composition %
項目Ag Au Cu Sb Bi As Pb H2O Se Te
設計成分9. 19 0. 14 12. 00 0. 16 0. 52 0. 02 / ≤20. 00 / /
實際平均13. 64 0. 13 14. 58 4. 83 1. 32 1. 21 21. 47 25. 23 6. 05 0. 84
圖1 陽極泥處理工藝流程
Fig. 1 The anode mud treatment process flow
1) 硫酸化焙燒將銅陽極泥與濃硫酸按一定
比例混合后在回轉窯中進行硫酸化焙燒，銅等賤金
屬在250℃下即可完全轉變?yōu)樗苄缘牧蛩猁}; 硒
化物先在250 ～ 300℃ 下與硫酸反應生成硒酸鹽，
而后在500 ～ 650℃的較高溫度下分解為SeO2
，溫
度越高，揮發(fā)越快。揮發(fā)出來的SeO2
進入吸收罐
被水吸收形成亞硒酸鹽，同時被SO2
還原為單體金
屬硒。硫酸化焙燒過程中，發(fā)生的主要化學反應
如下:
Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + 2H2O↑ + SO2↑ ①
Cu2S + 6H2SO4 = 2CuSO4 + 6H2O↑ + 5SO2↑ ②
Cu2Se +2H2SO4 = CuSe + CuSO4 +H2O↑+ SO2↑
③
Ag2Se + 3H2SO4 = Ag2SeO3 + 3H2O↑ + 3SO2↑
④
CuSe + 3H2SO4 = CuSeO3 + 3H2O↑ + 3SO2↑ ⑤
CuSeO3 = CuO + SeO2 ⑥
Ag2SeO3 + CuSO4 = Ag2SO4 + CuO + SeO2↑ ⑦
回轉窯焙燒的煙氣在硒吸收塔被水吸收，并被
二氧化硫還原，硒吸收時的主要化學反應如下:
SeO2 + H2O = H2SeO3 ⑧
H2SeO3 + 2SO2 + H2O = Se↓ + 2H2SO4 ⑨
2) 銅銀浸出銅、鎳等賤金屬經(jīng)焙燒后基本
都轉化被可溶性的硫酸鹽，用水即可溶出，同時在
酸度升高的情況下，銅、銀的浸出率會提高。銅進
入浸出液，金、鉛、砷、銻、銀在浸出渣中而達到
分銅目的。
3) 銅粉置換其原理是利用銅比銀的電極電
勢負的原理，將銅銀浸出時進入浸出液中的銀置換
得到粗銀粉，達到回收銀的目的。置換過程中的主
要化學反應如下:
Ag2SO4 + Cu = 2Ag↓ + CuSO4 ⑩
陽極泥預處理的主要設備為Φ1000 mm ×
13000 mm 電熱回轉窯1 臺，硒吸收塔2 組、真空
噴射機組1 套、Φ2000 mm × 2000 mm 分銅浸出槽
1 個、Φ1600 mm × 1600 mm 置換槽2 個、40 m2 板
框壓濾機1 臺、自卸料離心機1 臺等。
2 試車生產過程中存在的問題分析
陽極泥預處理工藝系統(tǒng)經(jīng)試車生產實踐后，雖
然主體流程工藝基本拉通，但亦暴露出一系列亟待
完善的問題，現(xiàn)將其分工段、分類別歸納如下。
2. 1 陽極泥焙燒預處理能力不夠
陽極泥預處理自試車生產以來，陽極泥處理量
低，僅有1. 3 t /d，離設計值2 t /d，相差甚遠。硒
直收率低僅至72%，焙燒渣質量差，即時而拉稀
料、時而結塊，還會出現(xiàn)“鵝蛋”的現(xiàn)象［4、5、6］，
焙燒渣含硒高達到0. 7%，窯體結渣嚴重，2 個月
不到就需要清理窯結，人工清理窯結難度較大，回
轉窯開動周期短。焙燒渣物相轉化不完全，影響了
稀酸浸出時銀、銅的浸出率，降低銅的回收率及銀
入粗銀粉的量。分析認為，影響硫酸化焙燒處理能
力的因數(shù)有以下幾點:
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第46 卷第4 期( 總第265 期)
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Vol. 46． No. 4 ( Sum265)
1) 回轉窯窯內負壓不夠。采用一套水噴射真
空機組，提供的窯內負壓較小，焙燒后的煙氣不能
被有效的抽走，大量積存在窯內，造成窯內反應不
完全，導致窯尾拉稀料、焙燒渣含硒高，同時窯
頭、窯尾密封不嚴處冒煙，造成硒的揮發(fā)損失，工
況環(huán)境較差。
2) 泥酸比控制不合理。生產期間對泥酸比的
控制靠的員工的經(jīng)驗，由于經(jīng)驗欠缺和個體的差
異，易造成硫酸的過多或過少，窯況時好時壞。另
外，硫酸計量采用的是浮漂式計量法硫酸，該方法
誤差較大，實際用酸與理論添加量不符。陽極泥漿
化時加入的硫酸量過多，雖然有利于金屬的轉化，
但是增大了煙氣量，容易造成窯頭、窯尾密封不嚴
處冒煙，也會造成回轉窯窯尾滴酸，嚴重時會導致
窯尾拉稀料，造成硒揮發(fā)損失。若加入酸量較少，
金屬及硒化物轉化不完全，造成焙燒渣含硒高，吸
收塔內吸收液的酸度偏低，硒的還原效果差。
3) 回轉窯三段溫度控制不穩(wěn)定［7］。回轉窯三
段溫度的控制是硒能否揮發(fā)完全的重要條件。如果
頭、中、尾三段的溫度適當，硒的揮發(fā)就比較好;
反之，如果溫度控制不好，則會影響硒的揮發(fā)及硫
酸的分解。回轉窯開動期間，由于窯況時好時壞，
頻繁的調整窯溫，窯內各段溫控制不穩(wěn)定，回轉窯
窯尾“拉稀”和“下大蛋”的現(xiàn)象不斷。窯內溫
度控制的不穩(wěn)定，同時使得窯內物料結窯、窯內狼
牙棒起不到應有的作用，加劇結窯，開產55 天就
不得不停窯清理窯結。
4) 窯頭鏈輪勺喂料不均勻，喂料管道常堵
塞，漿化陽極泥時斷時續(xù)、時有時無也是窯況不穩(wěn)
定的一個主要原因。
5) 回轉窯控制不穩(wěn)定，煙氣波動大，硒吸收
塔中被水吸收生成的亞硒酸被二氧化硫還原不徹
底，致使大量硒在存在于吸收液中而損失［8］，硒
吸收塔液含硒最高可達0. 8 g /L。為了提高硒的直
收率，不得不降低回轉窯處理量。
6) 回轉窯窯體設備材質為鍋爐鋼，窯內狼牙
棒為316 L 不銹鋼，能保證窯體壽命在18 個月以
上，但窯頭及窯頭導煙管材料為鑄鐵，易被腐蝕，
給窯體密封造成了較大的困擾，窯體漏氣反過來影
響負壓，不但造成回轉窯窯結嚴重，頻繁停窯處
理，也導致現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境較差。
2. 2 其他問題
試車期間，還存在銅浸出率不高、酸罐過小、
廢水排放量過大等一系列問題，分析如下:
1) 試車生產期間，浸出渣含銅高達3. 5%，
銅浸出率僅有85. 43%，銀浸出率不到設計值的
50%。分析認為主要是焙燒渣質量不佳，物相轉化
不完成，且塊狀焙燒渣較多，不易與浸出劑接觸，
致使了浸出效果不佳。過程中雖也采取了浸泡焙燒
渣的方式，強化浸出，但效果不明顯。且塊狀的物
料時有堵塞浸出槽放液底閥的情況出現(xiàn)，致使作業(yè)
難度加大，作業(yè)環(huán)境惡化。
2) 由于板框壓濾機跑渾致使粗銀粉品位變
低、含鉛升高。在正常作業(yè)一段時間后，由于板框
壓濾機跑渾，浸出儲液槽會積累一定的浸出渣，在
浸出液泵往置換槽時夾帶進入粗銀粉，進而影響粗
銀粉質量。
3) 自卸料離心機在使用過程中，刮刀與濾布
契合不夠，致使濾布損壞頻繁，粗銀粉透濾嚴重，
大量粗銀粉在置換儲液槽中沉積，難于回收，粗銀
粉一次回收率低。
4) 配套工藝設施不夠完善，譬如主要試劑硫
酸僅能裝9 t ( 3 天用量) ，進酸作業(yè)頻繁，廠房內
事故安全池小，中間產品物料無堆場，整個貴金屬
處理系統(tǒng)未考慮廢水回收利用，粗硒過濾未考慮真
空抽濾等。
5) 回轉窯內部分煙氣外泄，廠房內煙氣，作
業(yè)環(huán)境較差。回轉窯火法區(qū)域與浸出濕法區(qū)域未分
隔，基礎設備防腐措施不到位，設備腐蝕嚴重。
3 銅陽極泥處理工藝優(yōu)化與技術改造
針對試車期間銅陽極泥處理工藝暴露出來的問
題，銅業(yè)分公司進行了工藝優(yōu)化與技術改造，內容
涉及工藝完善、設備設施整改及環(huán)境改善等多
方面。
3. 1 工藝優(yōu)化
現(xiàn)有銅陽極泥預處理工藝最大的問題是未考慮
浸出板框壓濾跑渾、離心機濾布通漏、水噴射真空
泵廢水收集、利用等，為此，對現(xiàn)有工藝流程進行
了優(yōu)化。優(yōu)化后工藝流程詳見圖2。
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邱文順，等銅陽極泥預處理工藝優(yōu)化及實踐
圖2 改進后陽極泥處理工藝流程
Fig. 2 The improved anode mud treatment process flow
由圖2 可知，對現(xiàn)有工藝流程共進行了4 處
( 圖2 改字部分) 改進優(yōu)化，第一處是在浸出液儲
存槽泵出口加一三通，定期將含有浸出渣的浸出液
泵到板框壓濾機壓濾，避免浸出渣污染粗銀粉，提
高粗銀粉品位。第二處增設噴射真空機組噴射及凈
化水收集池，并將其水泵往2、3、4#硒吸收塔進
行硒吸收，減少生產水用量及廢水外排量，可減少
生產水及污水5 m3 /d。第三處是將2、3、4#硒吸
收塔液經(jīng)循環(huán)水冷卻后送至1#硒吸收塔回收硒使
用，并嚴格控制硒吸收液的酸度及液位，每天可多
回收硒約10 kg，提高了硒的直收率。第四處在置
換后液過濾裝置離心機及置換后液儲液槽中間增加
三級沉降裝置，上清液送電解系統(tǒng)，含粗銀粉底流
定期返回離心機過濾，提高粗銀粉直收率。
3. 2 工藝設備優(yōu)化及改造
除了對工藝進行完善外，還針對回轉窯負壓不
夠、窯頭窯尾腐蝕嚴重，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境差，板框壓
濾機過濾面積小，離心機濾布通漏等工藝問題進行
了設備優(yōu)化與改造。主要內容有:
1) 新增設一套環(huán)保節(jié)水型水噴射真空機組，
保證回轉窯負壓。同時，將尾氣脫硫離心風機由
5 000 m3 /h 改造為18 000 m3 /h，并將窯頭與窯尾
連接處加裝集散煙氣收集裝置，減少無組織煙氣外
溢，改善了作業(yè)環(huán)境。
2) 將密封石墨盤根更換為油浸石棉盤根，將
添加盤根的周期從1 周增加至1 月，減少了窯頭、
窯尾冒煙的問題，有效保證了回轉窯的窯內負壓。
3) 將硫酸加料槽浮漂式計量更改為雷達液位
計計量，準確計量硫酸的添加量，尋找到最佳的泥
酸配比，提高陽極泥的漿化質量。同時，將二次漿
化喂料勺由4 個增加至8 個，以低頻率提高喂料速
度，減少了高頻率造成的喂料機故障現(xiàn)象。
4) 將窯頭及Y 型導煙管更換為不銹鋼材料，
延長了使用壽命。且將導煙管形狀更換為T 型管，
使得1#塔內導煙鉛管由斜插式變?yōu)榇怪辈迦胧剑?
避免了之前鉛管頻繁損壞的現(xiàn)象。
5) 統(tǒng)一回轉窯加熱所用的電阻絲規(guī)格型號，
嚴格控制并穩(wěn)定回轉窯各段溫度，根據(jù)投入和產出
量判斷窯內窯結的情況，適當提高回轉窯的控制溫
度，避免由于窯結影響溫度控制的偏差。
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6) 增大板框壓濾機過濾面積，降低過濾壓
力，將40 m2 板框壓濾機改成60 m2，降低板框內
濾布承壓，減少浸出渣過濾時的透濾跑渾情況，提
高金入浸出渣率及粗銀粉品位。
7) 將粗銀粉自卸料離心機換成三足式平板離
心機，人工卸料，避免刮刀與濾布的摩擦，減少濾
布損傷，提高粗銀粉直收率。
3. 3 加強管理，強化作業(yè)制度，保證工藝有序
進行
加強工藝及設備的管理，將原有的三班改為兩
班處理陽極泥，每班投料兩次，以量少次多來提高
漿化槽的工作效率及陽極泥的漿化質量。并在試車
生產探索工藝控制與工藝操作的基礎上，對漿化效
果、反應時間、硫酸配比、溶液酸度、浸出固液比
等制定了一系列的作業(yè)制度和作業(yè)標準，嚴格規(guī)范
預處理工序的操作標準。加強考核，將員工薪酬與
崗位職責，作業(yè)強度掛鉤，強化員工的責任意識，
調動員工積極性，盡一切手段增加陽極泥處理能
力，提高產品品質，提高技術經(jīng)濟指標。
4 工藝優(yōu)化后的生產實踐
經(jīng)過工藝優(yōu)化、設備技術改造后，銅陽極泥預
處理量得到了較大程度的提升，與設計值對比列于
表2 中。
表2 工藝優(yōu)化后生產實踐值與設計值的對標表
Tab. 2 The comparison table for the production practice
values after process optimization and the design values
項目設計值實際值
處理量/ ( t /d) 2. 00 2. 25
陽極泥水分/% ≤20% 26. 22
陽極泥干重( 硫酸) /t 1∶ 0. 7 ～ 1. 1 1∶ 0. 75
窯頭( 進料端) 溫度/℃ 300 ～ 400 370
窯中溫度/℃ 450 ～ 550 570
窯尾溫度/℃ 600 ～ 700 670
窯內負壓/Pa 500 ～ 1100
焙燒時間/h 4 ～ 5 4 ～ 5
放焙燒渣時間/min ～ 1 40 ～ 60
焙燒渣含硒/% ≤0. 20 ≤0. 30
粗硒含硒品位/% 95. 00 ≥97. 50
蒸硒直收率/% 70. 32＊ ≥90. 42
續(xù)表2
項目設計值實際值
浸出渣含銅/% ≤2. 50 ≤0. 90
銅回收率/% 95 ～ 97% ≥98. 0
銀浸出率/% 45 ～ 50% ≥66. 5
銀置換率/% 99. 00 99. 95
粗銀粉銀品位/% 85. 00 ≥92. 50
生產用水/ ( m3 /d) 18 12
表中“* ”為試生產值
由表2 可知，經(jīng)過工藝優(yōu)化后，盡管陽極泥水
分偏高，除焙燒渣含硒因陽極泥硒品位高而未達到
設計要求外，其余各項指標均完成較好。處理量由
試生產的1. 3 t /d，提高至2. 25 t /d，超設計指標
10. 25%。粗硒品位97. 50%，大于95. 00% 的設計
指標2. 50 個百分點，粗銀粉品位92. 50%，也超
85. 00%設計指標7. 5 個百分點。直收率上，硒直
收率達到90. 42%，遠高于試車的70. 32%，銀浸
出率大于66. 5%，遠高于50% 的設計值，大大提
高了硒、銀直收率，減少了有價金屬在流程中的循
環(huán)，提高了副產品粗銀粉、粗硒的價值。生產用水
由設計18 m3 /d 降至12 m3 /d，降幅達33. 33%，
較好地實現(xiàn)了節(jié)能、減排的目的。
5 結語
經(jīng)過試車生產，云錫股份銅業(yè)分公司10 萬t /a
銅冶煉項目銅陽極泥預處理工藝流程順利拉通，流
程存在的問題得到暴露，經(jīng)過工藝優(yōu)化，工藝設備
技術改造，回轉窯穩(wěn)定開動，處理量穩(wěn)步提高，產
品品質逐漸好轉，技術經(jīng)濟指標有效提高，可得出
以下結論:
1) 負壓控制、穩(wěn)定給料、溫度控制是回轉窯
穩(wěn)定運行的關鍵，增大負壓系統(tǒng)能力、強化密封措
施，改變喂料方式，優(yōu)化加熱措施有效的穩(wěn)定了回
轉窯工藝控制，使得焙燒渣含硒降低至0. 3% 以
下，陽極泥處理量提高至2. 25 t /d。
2) 合理利用硒吸收塔各液體，控制硒吸收環(huán)
境，保證了97. 50%的粗硒品質，確保了硒直收率
高于90. 42%，同時有效地降低了生產水使用和廢
水排放，節(jié)能減排效果顯著。
3) 通過增設浸出液儲槽至浸出板框壓濾管道
及離心機與置換后液儲槽設置沉降裝置，有效的保
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邱文順，等銅陽極泥預處理工藝優(yōu)化及實踐
證了粗銀粉品位高于92. 5%，及銀直收率與銀浸
出率基本一致，為66. 5%，較好的增加了銀產品
的價值。
4) 經(jīng)過工藝優(yōu)化及設備工藝改造后的銅陽極
泥預處理工藝是成功的，有利于最大化實現(xiàn)分公司
效益的。
參考文獻:
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技術有限公司．
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
2013．
( 上接第42 頁)
2) 該工藝能將濕法煉鋅浸出渣浮選所產的低
品位銀精礦中的銀得到較好的富集，同時還把該銀
精礦中的鋅、銅回收利用，實現(xiàn)鋅、銅和銀的有效
分離，使該銀精礦得到更有效的綜合回收利用，符
合當前資源綜合回收、循環(huán)利用政策。
3) 本公司每年生產低品位銀精礦毛重4 000 t。
利用以上試驗研究的最佳條件，采用焙燒鋅精礦的
沸騰爐對所產低品位銀精礦的進行集中焙燒，然后
在電鋅浸出車間的進行鋅、銅的浸出及銅置換。每
年可回收鋅金屬量約1 500 t、銅金屬量約130 t，
浸出后的銀精礦含銀均大于6%，每年為本企業(yè)創(chuàng)
收2 500萬元以上; 不但回收了鋅、銅，而且還提
高了銀精礦的品質。
參考文獻:
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2017 年8 月
第46 卷第4 期( 總第265 期)
云南冶金
YUNNAN METALLUＲGY
Aug． 2017
Vol. 46． No. 4 ( Sum265)

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