【導(dǎo)讀】有色金屬集團(tuán)有限公司。鎘污染綜合治理工程

　　

【正文】 1000 噸，工藝采用火法平罐煉鋅技術(shù)。隨著企業(yè)不斷發(fā)展，鋅生產(chǎn)規(guī)模發(fā)展到年產(chǎn)精鋅 10000 噸的水平。 1992～ 1994 年，改造后的電鋅生產(chǎn)工藝相繼投產(chǎn)，由于國內(nèi)鋅精礦多為鐵閃鋅礦，含鐵較高，鐵渣產(chǎn)出率大于 32%，鐵渣含鋅量仍高達(dá) 14～ 17%，無法達(dá)到棄渣要求，熱酸浸 出鋅浸出率曾高達(dá) 97%以上，由于鐵渣帶走了鋅，又沒有回收，鋅的總回收率很低，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益受到很大影響。 1996年，鋅系統(tǒng)按電鋅 20xx0 噸規(guī)模處理鐵渣建設(shè)了一臺(tái) Φ 內(nèi) 32m， V＝ 76m3 的 揮發(fā)窯 ， 熱酸浸出流程又加了火法渣處理設(shè)施，這樣的生產(chǎn)流程就失去了熱酸浸出的優(yōu)點(diǎn)，湖南 水口山有色金屬集團(tuán)有限公司 鎘污染綜合治理 工程 可行性研究報(bào)告 22 與常規(guī)流程無異。此后就著手取消熱酸浸出流程的調(diào)整，采用常規(guī)兩段浸出加火法渣處理設(shè)備的改造。采用常規(guī)流程以后，浸出槽罐有很大的富余，隨后鋅系統(tǒng)經(jīng)過七、八年的調(diào)整，電鋅生產(chǎn)能力逐漸由 20xx0 噸、 30000 噸、 50000 噸擴(kuò)大到現(xiàn)在的 100000 噸的規(guī)模。 酸浸渣 揮發(fā)窯 系統(tǒng) 作為 電鋅常規(guī)流程的重要設(shè)施， 它負(fù)責(zé)鋅系統(tǒng) 20%鋅的回收， 第四冶煉廠揮發(fā)窯 工程是分三次建成的， 共建設(shè)了 一臺(tái) 32m V＝ 76m3 回轉(zhuǎn)窯， 兩臺(tái) 32m V＝ 揮發(fā)窯 ，三臺(tái)窯年處理渣能力為 萬噸， 目前 電鋅產(chǎn)能 10 萬噸， 堆存及 外銷渣量 約 50000 噸，因此必需再增建回轉(zhuǎn)窯，確保自有資源在內(nèi)部消化。 現(xiàn)有 三臺(tái) 揮發(fā)窯 存在 窯小 、漏風(fēng)嚴(yán)重、 二氧化硫 超 標(biāo)沒法集中脫硫處理 的問題 ， 因此 只有 整合三座現(xiàn)有揮發(fā)窯， 建設(shè) 一臺(tái) 大 型揮發(fā) 窯，才可以統(tǒng)籌、系統(tǒng)地解決上述回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)能力不足 的問題 ， 能夠解決重金屬污染問題，改善大氣環(huán)境，實(shí)現(xiàn) 節(jié)能減排。 2） 揮發(fā)窯 工藝方案 分析 —— 工藝方案研究選擇原則 根據(jù)原料來源和特點(diǎn)，本工程冶煉工藝選擇原則是： ① 適應(yīng)能力強(qiáng)，冶煉工藝流程對(duì)原料有比較強(qiáng)的適應(yīng)能力，使生產(chǎn)具有靈活性。 ② 高效節(jié)能，對(duì)余熱有效的利用。 ③ 環(huán)保，在工藝選擇上要體現(xiàn) “以人為本 ”的原則，選擇系統(tǒng)密閉，負(fù)壓操作，有害氣體、煙塵泄漏少，原料進(jìn)行倉貯，避免露天堆放和被自然水流失污染。 ④ 工藝成熟，可靠。 ⑤ 經(jīng)濟(jì)效益可行。 —— 工藝方案 濕法煉 鋅 得到的浸出渣成分主要為酸難以溶解的鐵酸鋅，還有少量硫化鋅、硅酸鋅及不能完全過濾掉的硫酸鋅等。由于可由酸溶解的鋅量少，生產(chǎn)中一般不采用濕法進(jìn)行處理，而 多采用回轉(zhuǎn)窯煙化， 鋅鹽 被 C 或 CO 還原 并揮發(fā) ，再氧化 為氧化鋅 ，富集于煙塵中， 為 下一步處理氧化鋅生產(chǎn)金屬鋅提供條件 ， 大量脈石造渣分離 。 本 方案 建議采用回轉(zhuǎn)窯工藝處理 選銀后的酸浸 渣。 回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)出的煙氣溫度在 700℃ 左右，有回收熱的價(jià)值，一般處理方 法，大 型爐 窯多采用余熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽，作供熱或發(fā)電之用，當(dāng)回轉(zhuǎn)窯較小時(shí)，可回收熱量不大，采用丟棄熱能不用（余熱鍋爐投資費(fèi)用較大），用水套和表面冷卻器相結(jié)合使煙氣降溫的湖南 水口山有色金屬集團(tuán)有限公司 鎘污染綜合治理 工程 可行性研究報(bào)告 23 方案。本 方案 推薦采用余熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽 ，以供鋅系統(tǒng)濕法生產(chǎn)使用 。 一般窯渣含有銅、鐵、炭及貴金屬， 可通過選礦方法進(jìn)行綜合回收 。原料中的 Fe2O3在回轉(zhuǎn)窯的還原氣氛和高溫條件下，按下列次序發(fā)生變化 Fe2O3—Fe3O4—FeO—Fe；Fe2O3 還原成 Fe3O4 的反應(yīng)，在低溫及還原氣氛濃度很小的情況下就進(jìn)行，而 Fe3O4 還原成 FeO 需要較強(qiáng)的還原氣氛， FeO 還原成 Fe 則需要極強(qiáng)的還原氣氛和較高的溫度，在回轉(zhuǎn)窯處理過程中，鐵是以 Fe3O4， FeO， Fe 形態(tài)同時(shí)存在。 FeO 與 SiO2 反應(yīng)形成硅酸鹽渣， Fe3O4 和 Fe 具有磁性，可通過磁選獲得富集，炭可通過重選或旋流分級(jí)獲得富集炭。 第四冶煉廠窯渣送三廠磁選車間處理，選出的鐵精粉送本公司第八冶煉廠（鉛冶煉廠）熔煉工段進(jìn)行配料；水煤渣（高炭粉）送磚廠作坯料。所有渣料全部實(shí)現(xiàn)回收，無廢渣外排。 d) 浸出渣 選 銀 工藝分析 從渣中回收銀、金、銅等有兩個(gè)途徑：一是從 浸出 渣中直接浮選回收，二是從回轉(zhuǎn)窯渣經(jīng)磨礦，重選，磁選回收 ；兩個(gè)途徑國內(nèi)工廠都有不同規(guī)模的生產(chǎn)實(shí)踐 。 從 1995年～ 20xx 年， 水口山 有色金屬集團(tuán)公司技術(shù)中心 對(duì)酸浸渣中選銀進(jìn)行了小型試驗(yàn)和擴(kuò)大試驗(yàn) ，試驗(yàn)表明從 浸出 渣中直接浮選回收 ， 技術(shù)上可行，且指標(biāo)穩(wěn)定 ， 因此通過上述流程對(duì)酸浸渣中的有價(jià)金屬進(jìn)行回收，將是公司鋅系統(tǒng) 提高經(jīng)濟(jì)效益 的主要措施之一。 酸浸渣浮選銀精礦工藝的特點(diǎn)： 1） 銀的回收率大于 78%，銀精礦品位 在 8000g/t 以上 。 2） 藥劑消耗： H2SO41500g/t，丁胺 500g/t， RB3 100g/t。 3） 采取間接加熱和逆流洗滌 ， 可以杜絕鋅溶液體積產(chǎn)生膨脹 ， 且尾礦廢水循環(huán)利用，無廢水排放 。 本工藝技術(shù)先進(jìn)，已在廣西南方公司得到很好的應(yīng)用。 鎘污染 綜合治理工藝技術(shù)方案設(shè)計(jì) 工藝流程概述 本工程工藝流程包括高鎘次氧化鋅處理工藝、銅鎘渣處理工藝和鋅系統(tǒng)浸出渣浮選銀工藝以及 揮發(fā)窯處理 浮選 尾礦 及 尾氣 脫硫 制取 亞硫酸鈉 工 藝 四部分，詳見工藝流程圖 。 工藝過程分述如下： a) 高鎘次氧化鋅處理工藝 1）焙燒脫氟氯工序 氟氯在電解時(shí)腐蝕陰陽極板，增大極板消耗，使鋅剝離困難，并使析出鋅中鉛超標(biāo)，湖南 水口山有色金屬集團(tuán)有限公司 鎘污染綜合治理 工程 可行性研究報(bào)告 24 降低產(chǎn)品質(zhì)量，因此必須除去，根據(jù)氟氯易揮發(fā)的特性，在多膛爐內(nèi)，溫度 700℃ 的條件下，焙燒揮發(fā)除去。 來自水口山第四冶煉廠、第八冶煉廠 以及周邊 小廠所 產(chǎn) 次氧化鋅 卸入庫房，由抓斗行車抓入中間倉，由埋刮板機(jī)送入高位倉，再由氣動(dòng)輸送至多膛爐頂部?jī)?chǔ)倉，由螺運(yùn)機(jī)定量送至多膛爐內(nèi)，經(jīng)爐內(nèi)多層爐床，翻動(dòng)焙燒，采用煤氣加熱，脫除氟氯的次氧化鋅由底層排出，直接進(jìn)入磨礦系統(tǒng)。 磨礦采用洗水調(diào)漿，液固比 3： 1，進(jìn)入球磨機(jī)濕磨，出球磨機(jī)礦漿，加入含酸廢液，增加液固比，由泵泵至圓錐分級(jí)機(jī)，分級(jí)底流通向球磨機(jī)，溢流泵至中浸槽。 焙燒尾氣經(jīng)表面冷卻器和布袋收塵器收塵后，進(jìn)入脫硫系統(tǒng)進(jìn)一步處理，脫除其中的二氧化硫及粉塵 。 脫 除的 粉 塵中 F、 Cl、 As、 Sb 富集率為 3 倍以上，具體成分為 含~%、 ~%、 ~%、 ~%，不能進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)利用， 外賣只能 給有資質(zhì)處理的單位。煙氣經(jīng)脫硫系統(tǒng)處理后，二氧化硫排放濃度為 mg/m3，達(dá)標(biāo)排放。 2） 濕法 及熔鑄 工序 —— .氧化鋅中性浸出及濃密 氧化鋅中性浸出為 連續(xù) 浸出，浸出槽為 56m3 機(jī)械攪拌槽 2 個(gè)。由 多膛焙燒脫氟氯工序 工序送來的漿化后的氧化鋅送中性浸出槽，同時(shí)加入廢電解液浸出。中性浸出控制始酸～ 60g/l, 溫度～ 65℃ ,液固比 =6～ 8:1, 浸出時(shí)間～ 2h，終點(diǎn) pH=～ ， 鋅浸出的同時(shí)，有部分砷銻被浸出，砷銻雜質(zhì)進(jìn)入溶液，會(huì)引起電積時(shí)燒板，必須最大限度地除去；鋅浸出完成后，加入配液槽事先配備好了的亞鐵鹽，錳粉，酸性鐵鹽溶液，根據(jù)浸出液中的砷銻離子濃度，加入一定比例的量，進(jìn)行沉鐵，使鐵以易于過濾的針鐵礦形式水解沉淀，同時(shí)使砷銻硅鍺等雜質(zhì)吸附而共沉除去。氧化除鐵溫度 80～ 90℃ ，時(shí)間～ 2h。 中性浸出 礦漿 自流進(jìn) 中性浸出 濃密機(jī)。經(jīng)濃密沉清后，底流送氧化鋅酸性浸出，上清液送 凈化工序 。 —— 氧化鋅酸性浸出及壓濾 氧化鋅中 浸底流用泵送進(jìn)氧化鋅酸浸槽，加入廢電解液及硫酸浸出。酸性浸出為 連續(xù) 浸出，浸出槽為 56m3 機(jī)械攪拌槽 3個(gè)。酸性浸出控制始酸 130～ 150g/l, 溫度 70～ 80℃ ,液固比 =7～ 9:1, 浸出時(shí)間 78h，終酸 20g30g/l， 酸 性浸出 礦漿 自流進(jìn)酸 性浸出 濃密機(jī) ，經(jīng)濃密沉清后， 底流 用泵送入廂式壓濾機(jī)壓濾，濾液經(jīng)貯槽 和 上清液 一起 返回氧化鋅中性浸出使用，濾渣即鉛渣， 運(yùn) 至冶煉 八廠 。 湖南 水口山有色金屬集團(tuán)有限公司 鎘污染綜合治理 工程 可行性研究報(bào)告 25 浸出 車間工藝設(shè)備布置具體見 浸出車間設(shè)備配置圖 。 —— 凈化 工序 為使電積產(chǎn)出高品位的析出鋅，需要有高質(zhì)量的電解液。本設(shè)計(jì)對(duì)中性浸出液的凈化 選用三段 連續(xù) 凈化（一、三段加鋅粉，二段加鋅粉、銻鹽）以達(dá)到深度凈化的目的。 第一段 根據(jù)溶液含氯離子濃度，加銅離子除氯， 低溫加鋅粉除銅鎘，凈化溫度 55～60℃，反應(yīng)時(shí)間～ 2 h，一次凈化后的溶液泵至廂式壓濾機(jī)進(jìn)行過濾，濾液采用螺旋板式換熱器加熱后送第二段凈化 ,濾渣即銅鎘渣。 第二段凈化為高溫加鋅粉、銻鹽除鈷、鎳、砷、銻，二段凈化控制作業(yè)溫度 85～ 90℃，反應(yīng)時(shí)間 3 h，二次凈化后的溶液泵至廂式壓濾機(jī)進(jìn)行過濾，濾液采用鼓風(fēng)式冷卻塔冷卻到 55～ 60℃，送第三段凈化。 第三段凈化進(jìn)一步加鋅粉除銅鎘，從鼓風(fēng)式冷卻塔出 來的溶液溫度約 55～ 60℃，自流進(jìn)入三段凈化槽，三段凈化作業(yè)溫度 55～ 60℃，反應(yīng)時(shí)間～ 2 h。三段凈化后的溶液泵至廂式壓濾機(jī)進(jìn)行過濾，濾液泵送鋅電積工段。濾渣為銅鎘渣，這部分銅鎘渣里含有較多的鋅粉，用中浸上清液漿化后返回第一段凈化。 凈化 車間工藝設(shè)備布置具體見 凈化車間設(shè)備配置圖 。 —— 鋅電 解 及廢電解液冷卻 凈化后合格的新液泵入鋅電積新液貯槽，按新液 :廢液 =1:15～ 20 的比例混合后入電解槽。電積時(shí)槽溫 38～ 40℃，電流密度為 480～ 530A/m2,槽電壓 ～ ,同極距 62mm,陰極析出鋅出槽周期 24h。 人工剝離鋅片，用叉車送往熔鑄。定期抽吸電解槽中的陽極泥，陽極泥用泵送至 焙沙 中性浸出。 為保證電解過程中電解溫度不超過 40℃，電積過程產(chǎn)生的焦耳熱采用鼓風(fēng)式空氣冷卻塔對(duì)電解廢液進(jìn)行冷卻，保證出液溫度為 30～ 37℃。 鋅電解 工藝設(shè)備布置具體見 鋅電解車間配置平面圖 。 —— 鋅熔鑄及成品庫 析出鋅片在低頻感應(yīng)電爐內(nèi)熔化，熔化時(shí)溫度控制為 460～ 480℃，扒渣和放鋅時(shí)溫度不低于 480℃，但不超過 500℃。析出鋅在入電爐前，應(yīng)放置一定的時(shí)間，使鋅片上的水分干燥，以免水分進(jìn)入電爐引起爆炸。低頻感應(yīng)電爐熔鋅時(shí)，鋅的 氧化率較低，浮渣量少，鋅的直接回收率較高。 熔化后的鋅，通過直線鑄錠機(jī)澆鑄，得到合格的鋅錠，外銷。 熔鑄所產(chǎn)浮渣返回四廠沸騰焙燒。 湖南 水口山有色金屬集團(tuán)有限公司 鎘污染綜合治理 工程 可行性研究報(bào)告 26 鋅熔鑄 車間工藝設(shè)備布置具體見 鋅熔鑄車間配置平面圖 。 b) 銅鎘渣處理工藝 銅鎘渣處理系統(tǒng)所用原料來源有兩種，一種是來自四廠原有鋅系統(tǒng)凈化工序產(chǎn)出的銅鎘渣，另一部分來自高鎘次氧化鋅系統(tǒng)凈化工序產(chǎn)出的銅鎘渣。 銅鎘渣和電解廢液按一定液固比加入到鎘系統(tǒng) 浸出 反應(yīng) 槽 中，電解廢液中的硫酸和銅鎘渣中的鎘發(fā)生反應(yīng)，金屬鎘以離子形態(tài)進(jìn)入溶液，而 金屬 銅 基本 不溶解留在渣中 ，從而實(shí)現(xiàn)銅鎘分離，銅渣送柏 坊銅礦銅 冶煉 系統(tǒng)處理回收金屬銅。 銅渣和硫酸鎘溶液液固分離后，在硫酸鎘溶液中加入適量鋅粉，鋅粉和溶液中的 鎘離子發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)出海 綿 鎘 。 置換得到的海綿鎘是表面積較大的粒狀海綿體組織，容易氧化，需用油壓機(jī)壓制成團(tuán)。鎘團(tuán)在熔融的片堿覆蓋下熔鑄成鎘錠。鎘的熔鑄過程實(shí)際上也是堿法精煉過程，海綿鎘中的雜質(zhì)金屬大部分都能溶解于片堿中。 粗鎘化學(xué)成分及其物理性能見表 51。 表 5 1 粗鎘化學(xué)成分及各成分的物理性能 金屬 Cd Zn Pb Fe Cu As 含量（ %） ～ ～ ～ ～ ～ ～ 熔點(diǎn)（ ℃ ） 320 419 327 1335 1083 814 沸點(diǎn)（ ℃ ） 767 907 1525 2740 2360 615(升華 ) 固態(tài)密度（ g/cm3） 由表 51 可知，粗鎘中的雜質(zhì)，除 As 在 615℃ 升華外，其它金屬雜質(zhì)的沸點(diǎn)都遠(yuǎn)高于鎘的沸點(diǎn)， 而 As 與 Zn 雖可與鎘同時(shí)蒸餾，但與燒堿的熔煉過程中， As 與 Zn均可熔于燒堿中，再通過精餾而降到 %一下， 達(dá) 到精鎘標(biāo)準(zhǔn)。銅與鐵的沸點(diǎn)很高，在鎘的沸點(diǎn)溫度下，其蒸氣壓很小，故在鎘精餾過程中，微量銅、鐵進(jìn)入精鎘可視為機(jī)械夾雜。 將 海綿 鎘在鑄型鍋中熔化，并加入氫氧化鈉和插入新鮮松木板攪拌，同時(shí)進(jìn)行堿性精練和還原精煉得到 粗 鎘。 粗鎘再進(jìn)行精餾、 鑄錠 得到 精鎘產(chǎn)品。 精餾的原理是 利用各種金屬的沸點(diǎn)不同， 控制適當(dāng)?shù)臏囟龋?低沸點(diǎn)的鎘 蒸發(fā)，而其它 沸點(diǎn)高的雜質(zhì)元素不易揮發(fā) ，留于 鍋底殘?jiān)?中 ，從而達(dá)到分離提純鎘的目的。 鎘蒸氣經(jīng) 冷凝 得到純度較高的鎘錠。 湖南 水口山有色金屬集團(tuán)有限公司 鎘污染綜合治理 工程 可行性研究報(bào)告 27 將現(xiàn)有精鎘爐改為 真空連續(xù)精餾爐 ，能改善環(huán)?，F(xiàn)狀，符合國家對(duì)湘江流域污染治理“新技術(shù)，低 能耗”的工藝選取要求 。目前這種爐型在株洲冶煉廠得到了很好的應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)操作環(huán)境好，尾氣治理達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。 銅鎘渣濕法處理系統(tǒng) 新建在四廠西側(cè)，具體工藝設(shè)備布置見 銅鎘渣濕法處理系統(tǒng)配置圖 ，考慮到環(huán)境的影響， 銅鎘渣 生產(chǎn)工藝中 粗鎘熔鑄及精餾設(shè) 在四廠原有 老鋅蒸餾的廠房?jī)?nèi) ，具體工藝設(shè)備