含鉛多金屬物料電積提鉛及資源化利用可研報告上傳

一、項目的意義和必要性1.1項目的目的近年來我國精鉛產量穩(wěn)步增長,10年間年均遞增14.9%,鉛產量占全球總量的比例從1996年的12%增長到2023年的31%,2023年鉛產品產量達到320萬噸,我國已成為全球鉛生產消費中心,鉛產量和消費量連續(xù)多年位居世界第一。由于鉛產量的增長速度高于鉛精礦產量和鉛消費的增長速度,國內鉛精礦供不應求與鉛冶煉產品供過于求的矛盾日益顯現(xiàn)在鉛產量快速增長的同時,企業(yè)的數(shù)量也迅速增加。但相反的是我國鉛鋅業(yè)的銷售收人在減少，生產成本及環(huán)境成本增高。與國際鉛鋅巨頭相比,我國產業(yè)集中度較低,2023年,精鉛產量10萬以上的企業(yè)有3家,5～10萬噸的有8家,3萬噸/年以上的18家。2023年,我國規(guī)模以上的鉛鋅冶煉企業(yè)有521家,比2023年增加55家,企業(yè)平均冶煉能力僅1.6萬噸，大多采用簡單的反射爐冶煉技術,產能低,規(guī)模小,資源利用率低,環(huán)境污染嚴重,技術裝備水平低,行業(yè)集中度低，循環(huán)利用率低，有價金屬綜合利用率低，節(jié)能減排壓力大等問題。隨著煉鉛工業(yè)的發(fā)展，高品位和容易處理的鉛礦會越來越少，而低品位和復雜多金屬鉛廢料的比例會逐漸增加。針對火法煉鉛的這些問題，近年來許多冶金工作者把注意力集中到鉛的濕法冶金方面來。這主要是因為濕法煉鉛過程不會產出SO2氣體，也沒有含鉛煙塵和含鉛揮發(fā)物逸出。而且，濕法煉鉛過程對低品位和復雜多金屬含鉛物料的適應性也比較強。工業(yè)上用于處理鉛物料的各種火法煉鉛過程不僅產出二氧化硫氣體和含鉛煙塵，而且還會造成一部分鉛和鉛的化合物揮發(fā)。燒結焙燒—鼓風爐還原熔煉這種傳統(tǒng)的火法煉鉛過程，目前仍然普遍被采用。該過程產出的煙氣含二氧化硫濃度低，不易回收。因而對大氣造成嚴重污染；揮發(fā)出來的鉛和鉛的化合物也會污染車間的生產環(huán)境，損害工人的身體健康。盡管象基夫賽特和Q-S-L這樣一些現(xiàn)代火法煉鉛過程產出的煙氣含SO2濃度較高，可用于制酸，但產出的含鉛塵和含鉛揮發(fā)物的污染是無法徹底根除的。除污染外，火法煉鉛的另一個不足之處是不適合處理低品位物料和復雜含鉛多金屬廢物料。有色冶金過程產出的含鉛多金屬廢物料含有不同的有價元素，如銅、鉛、鋅、銻、錫、鎳及金、銀等貴金屬。我國是有色金屬生產大國，據(jù)統(tǒng)計，我國有色冶金含鉛廢物料產量已達7438×l04噸，占地865×10m2，而且還在以每年產出量約920×l04噸的速度逐年增加。我國有色冶金含鉛多金屬物料的處理主要以火法處理為主，綜合利用率較低，平均利用率約為45％。我省有色金屬資源豐富，尤其是鉛鋅及多金屬資源。據(jù)統(tǒng)計，我省的主要冶金企業(yè)馳宏、金鼎、蒙自礦業(yè)、祥云飛龍等企業(yè)每年產出的含鉛多金屬冶金廢料約85×l03噸，這不但給企業(yè)帶來了處理這些物料的經濟負擔，同時堆放也存在很大的困難，環(huán)保方面也面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。本項目針對云南馳宏鋅鍺股份的含鉛多金屬冶金廢物料，開發(fā)濕法電積鉛的工藝，獲得了純度大于99.8%的電積鉛，同時綜合回收金、銀、銅、鋅、鍺。有效利用了這些有色冶金含鉛物料，使其資源化、無害化，改善了環(huán)境、節(jié)約了資源,對企業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有現(xiàn)實意義。1.2項目的意義含鉛多金屬冶金廢物料是鉛冶金及鉛產品生產、使用過程中排出的廢料。它既是污染環(huán)境的有害物質，也是提取有價成份的二次資源。因此，有必要對其進行綜合處理，以達到“開源節(jié)流”、資源化利用的目的。傳統(tǒng)的含鉛多金屬物料燒結-鼓風爐還原冶煉工藝，已經被國家強行淘汰，我國目前新建或粗鉛冶煉工廠，廣泛采用底吹爐氧化熔煉-鼓風爐還原(SKS)和頂吹氧化熔煉-鼓風爐還原熔煉兩種工藝。這兩種工藝對提升我國粗鉛冶煉水平起了很大的作用，但共性的缺點是氧化熔煉產生富鉛渣，富鉛渣再送入鼓風爐進行還原熔煉。生產過程連續(xù)性弱，浪費部分熱量，熱能綜合利用效果差，各種有價金屬分散進入煙塵及粗鉛中，不利于節(jié)能減排及綜合回收。為解決鉛冶煉污染問題，我國先后引進了QSL法、卡爾多法，但因氧化、還原過程難于控制，渣含鉛高，而沒得到推廣應用。最近引進并工業(yè)化設計的基夫賽特煉鉛技術，其綜合能耗較高，另外，在同一爐子內同時實現(xiàn)兩個截然相反的過程，無論從冶煉氣氛維護，還是過程控制難度都是不易實現(xiàn)的。如想實現(xiàn)這樣一個過程，也需要在同一爐內分階段實現(xiàn)。氧化和還原段分開，并在不同反應器內完成不同過程的氧氣底吹-鼓風爐煉鉛法和浸沒頂吹-鼓風爐煉鉛法，結合國內生產實際，與傳統(tǒng)工藝集成嫁接，用熔池技術替代燒結工藝，解決了過程中SO2和粉塵污染問題。然而浸沒頂吹-鼓風爐還原法也取得了良好效果。兩工藝的還原段仍采用半密閉的鼓風爐還原，工藝缺陷明顯：都將高溫液態(tài)渣冷卻鑄塊后入鼓風爐，重新消耗大量的冶金焦加熱還原，造成高鉛渣潛熱的浪費，高鉛渣鑄塊、儲運時粉塵飛揚，污染嚴重。目前，處理含鉛多金屬廢物料一般有火法、濕法兩大類，但對難以選礦而成份復雜，不適宜于火法處理的含鉛多金屬廢物料，采用濕法處理，不僅可以有效地防止大氣污染，而且能綜合回收鉛、銀等有價成份，同時得到元素硫，具有一定優(yōu)越性。而在眾多的傳統(tǒng)濕法處理技術中，綜合研究所用含鉛多金屬廢物料的特點，無論是酸法、堿法、胺法，還是NaCl浸出法、Fe3+浸出法或者新氯化法等，均存在著鉛浸出率低、成本高等問題。在發(fā)展綠色經濟、循環(huán)經濟、低碳經濟的新形勢下，如何充分利用含鉛難處理含鉛多金屬廢料的資源，替代鼓風爐工藝，實現(xiàn)高效、綠色回收的創(chuàng)新，開發(fā)一種符合國情的低碳環(huán)保的含鉛難處理多金屬廢物料回收新技術，實現(xiàn)煉鉛產業(yè)的綠色化技術升級，成了業(yè)界關注的課題。開發(fā)適合于我國含鉛難處理多金屬廢物料特點的回收新工藝，不但可以解決我國高鉛渣回收率低，成本高，污染大等問題，而且對我國鉛冶金技術的進步和我省經濟社會的發(fā)展具有推動作用。1.3項目的必要性近10年來,鉛的生產技術并沒有像上世紀70年代末80年代初那樣得到實質性的突破和飛躍發(fā)展,但是當時發(fā)展起來的幾種硫化鉛精礦直接熔煉法,如基夫賽特法、卡爾多法、QSL法等已在一些冶煉廠得到了應用。由于鉛價格的低迷不振,沒有吸引太多的廠家投資建新廠,因此總的來說直接煉鉛法的推廣并不迅速。迄今為止,傳統(tǒng)的燒結焙燒—鼓風爐還原熔煉仍是占主導地位的煉鉛方法。據(jù)統(tǒng)計,大約80%的鉛是通過燒結焙燒一鼓風爐還原熔煉法生產出來的,而采用這一方法的鉛廠亦占國內鉛廠總數(shù)的80%左右。我國鉛冶煉工藝,除白銀有色金屬公司西北鉛鋅冶煉廠引進了德國魯奇公司QSL煉鉛技術(已停產多年)外,其余全部是燒結—鼓風爐—電解精煉工藝。目前,粗鉛的生產仍是火法,濕法煉鉛仍處于試驗階段。直接煉鉛法多數(shù)都是采用富氧強化熔煉,入爐的物料粒度、水分要求高，這就增加了備料的復雜程度。此外,該工藝需要用到含氧濃度大于97%的工業(yè)氧氣,因此必須配套制氧廠,這樣也增加了投資成本。QSL法在德國斯托爾勃格和韓國溫山冶煉廠已取得成功。該法將鉛精礦加入爐內,鼓入富氧氧化,硫化鉛被氧化成氧化鉛時,會放出大量的熱使過程自熱,氧化鉛和硫化鉛反應生成金屬鉛,部分反應不完全的氧化鉛在還原區(qū)加還原劑還原成金屬鉛,硫氧化成二氧化硫。因采用富氧熔煉,煙氣中的二氧化硫濃度高達15%左右,有利于制酸?？偟膩砜?該工藝的“三廢”排放完全達到國際環(huán)保要求,因此不會污染環(huán)境。我國于1985年引進該項技術,在西北鉛鋅冶煉廠建了一套5.2萬噸/年的QSL爐,但存在一些缺陷,未達到設計指標,目前處于停產狀態(tài)。QSL法改善了衛(wèi)生條件,簡化了操作,比傳統(tǒng)流程的投資少,生產成本低,二氧化硫濃度高,但其煙塵率高達25%,必須返回處理。另外,爐渣含鉛高,一定要配合煙化爐才能得到棄渣?？柖酄t煉鉛工藝在直接煉鉛法中占有一席之地?？柖酄t煉鉛法的加料、氧化、還原和排鉛渣均在一個相對較小的空間中完成。由于瑞典波利登公司采用了先進的控制設備,使得整個過程流暢輕松,爐前僅需1名工人間斷性地管理,另有1名工人通過工業(yè)電視和計算機系統(tǒng)對整個過程進行監(jiān)管。另外,卡爾多爐具有廣泛的原料適應性,對處理含硫低的物料尤其合適?？柖喾ǖ娜蹮?氧化)與還原在同一個爐中進行,沒有流態(tài)物料的任何形式的轉運過程。但卡爾多法有兩個不足：一是在熔煉過程中要抽出一部分煙氣壓縮使二氧化硫氣體轉變?yōu)橐簯B(tài)二氧化硫,在還原過程中又將液態(tài)二氧化硫送去制酸，以保證工藝順利進行；二是間斷性作業(yè)。除了以上幾種方法外,還有幾種直接煉鉛法,如艾薩法、奧托昆普法、SKS(水口山煉鉛)法、堿法熔煉、低溫堿熔煉法等,但除艾薩法和奧托昆普法得到了一定的應用外,后幾種方法還沒有得到工業(yè)應用。目前來說，火法煉鉛技術表現(xiàn)出來的主要缺點是生產環(huán)節(jié)多,流程長,返料多,不能充分利用精礦的表面能和燃燒熱。特別是由于生產環(huán)節(jié)多,產生粉塵、煙塵的污染源也隨之增多。尤其是燒結產生的低濃度二氧化硫制酸難度大。發(fā)達國家的鉛冶煉廠也在不斷地比較新舊方法在經濟和技術方面的優(yōu)劣。新方法在技術方面的優(yōu)勢十分明顯,但都有投資龐大的弊端。從鉛價低迷的上世紀80年代中期到整個90年代，投資過大的弊端嚴重地制約了新方法的推廣和應用。在這種情況下,許多發(fā)達國家的鉛冶煉廠仍保留了傳統(tǒng)的燒結焙燒—鼓風爐熔煉工藝。由于直接煉鉛法的技術和環(huán)境治理優(yōu)勢,以及有些直接煉鉛法如基夫賽特法、卡爾多法、QSL法的日益完善和發(fā)展,直接煉鉛法將會逐步擴大其領地。特別是對于新建鉛冶煉廠,其優(yōu)勢將更加明顯。而對于傳統(tǒng)的燒結焙燒—鼓風爐工藝,由于其經濟優(yōu)勢,只要加強自動化儀表和機械化控制程度,加強環(huán)境污染治理,仍將保持其生命力而繼續(xù)生存下去。對于我國采用傳統(tǒng)工藝的鉛冶煉廠,只要能夠通過技術改造,加強機械密封和自動化控制,不斷改善工業(yè)衛(wèi)生狀況和消除環(huán)境污染,還能在一段時間內獲得發(fā)展。目前株洲冶煉廠正在進行的鉛燒結機改造和引進的丹麥托普索WSA制酸工藝,就是一個很好的借鑒。隨著全球環(huán)保政策和工業(yè)衛(wèi)生規(guī)范要求的日趨嚴格,濕法煉鉛及含鉛多金屬廢資源的濕法綜合回收工藝的研究迫在眉睫。目前國內外學者在三氯化鐵浸出、硅氟酸介質中的氧化浸出、一步直接電解、非氧化浸出、硝酸浸出等方面進行相關的研究，有些方法正在擴大試驗，濕法煉鉛及含鉛多金屬廢資源的濕法綜合回收工藝的研究符全鉛冶煉的國際趨勢，是我省以及我國將來含鉛多金屬廢資源的有效回收方法，因此有必要進行深入的研究，為推進我省，我國的濕法煉鉛及含鉛多金屬廢資源的資源化利用作出貢獻。壤二笑、登相關佳技術油領域諒國內斷外發(fā)葛展現(xiàn)員狀和掀趨勢長21烈世紀反起，壁西方借發(fā)達蠅國家?guī)r已將誼重沿金屬需冶煉伙列入栽夕陽勢工藝勿，沒湖有花碎力氣蚊去研仙發(fā)，去多是雹維持定原有欲工廠哪的生冷產能昆力。排冶煉蹄的方蟻法主挑要以今火法欺為主虜，從輔70赤年代濁起，默鉛的冤濕法點冶煉超技術侵開始探起步宿發(f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