锡冶炼厂设计(engineering design of tin metallurgical plant)

以锡精矿为原料，采用与原料性质相适应的熔炼和精炼工艺，生产精锡并回收伴生金属的重金属冶炼厂设计。设计范围主要包括：锡反射炉熔炼车间设计、锡电炉熔炼车间设计、锡炉渣处理车间设计、锡中矿高温氯化挥发车间设计、锡火法精炼车间设计和锡电解精炼车间设计。

筒史 18世纪初，英国最早建成反射炉炼锡厂。在此之前，世界各地多用粘土竖坑炉和鼓风炉炼锡。1938年扎伊尔建成第一座炼锡电炉投产。20世纪60年代以来，马来西亚、泰国、玻利维亚及巴西等国相继建成现代化炼锡厂，成为世界主要产锡国家。中国云南锡业公司第一冶炼厂50年代开始现代化改造。根据当地中等品位锡精矿的特点，先后设计建成反射炉熔炼、烟化炉处理富渣、火法精炼和焊锡电解车间。1988年中国广西壮族自治区建成的来宾冶炼厂，设计采用了云南锡业公司第一冶炼厂的反射炉连续熔炼技术。

原料 有工业价值的锡矿物主要是锡石(SnO2)。锡精矿根据含锡品位不同大致分为三类：(1)高品位精矿。含锡60％以上，以东南亚各国砂锡精矿为代表；(2)中等品位精矿。含锡30％～50％，以中国个旧和玻利维亚的脉锡精矿为代表；(3)低品位精矿。含锡低于30％。

产品方案及设计规模 锡主要用以制造镀锡薄板，俗称马口铁，用于食品包装；其次为各种焊料、锡合金及化工制品。除电子工业用高级焊料，要求精焊锡(锡加铅99．99％)或纯锡(纯度99．999％)外，一般焊料均采用普通焊锡(锡铅合金)。锡冶炼厂的产品通常分成不同牌号的精锡，设计时根据市场需求，结合锡精矿成分，经技术经济比较确定。

设计规模主要根据资源和发展规划，并参照当地水、电、交通条件及原材料和产品的供需状况确定。一般年产从300～500t到1万t以上。

工艺流程选择 主要根据精矿品位、伴生元素种类和含量以及能源供应条件确定。锡精矿熔炼(粗炼)方法主要有两段熔炼法、还原熔炼一烟化挥发法和烟化富集一还原熔炼法三种。精炼有火法、湿法两种，分别见锡火法精炼车间设计和锡电解车间设计。

(1)两段熔炼法。是锡冶炼的传统方法，锡精矿先在较低温度和弱还原条件下熔炼(一次熔炼)，得到较纯的粗锡和含锡较高的富渣。富渣在较高温度和强还原条件下进行二次熔炼，产出硬头和贫锡渣。硬头为富渣中的一部分铁在强还原条件下与锡同时还原产出的锡一铁合金(成分波动较大，一般含锡约50％，含铁约40％)，返回一次熔炼，以回收其中的锡。贫锡渣通常废弃。两段熔炼法的优点是过程简单，缺点是锡和铁在生产过程中循环。此法仅适于处理含铁低的高品位锡精矿(图1)。

图1      处理高品位锡精矿的原则工艺流程示意图

图 2     处理中等品位锡精矿的原则工艺流程示意图

图3      处理低品位锡精矿或锡中矿的原则工艺流程示意图

(2)还原熔炼一烟化挥发法。为了避免铁在生产过程中循环，对含铁较高的锡精矿，一般采用富渣烟化炉硫化挥发，以代替两段熔炼中的二次熔炼。烟化挥发产出的不是硬头而是含锡较高的挥发烟尘。烟尘返回精矿还原熔炼。此法适于中等品位锡精矿(图2)。

(3)烟化富集一还原熔炼法。适于处理低品位锡精矿或锡中矿，其原则工艺流程见图3。烟化富集能使低锡矿料中的锡和多种有价元素富集于挥发烟尘中，大量的脉石成分则造渣与主金属分离。

低品位锡中矿的富集，还可以选用氯化挥发工艺，(见锡中矿高温氯化挥发车间设计)。

熔炼对精矿的杂质含量无统一的要求，一般为W<3％、S+As<0．5％和Bi<0．005％。电炉熔炼通常要求含铁不大于3％。超出以上限额须进行炼前处理或强化精炼除杂质过程。炼前除杂质通常有精选、焙烧和浸出三种作业，设计时视具体情况选用。精选有利于提高锡和伴生金属的回收率。炼锡厂通常附设精选车间，集中处理矿源分散、批量小成分复杂的锡精矿。焙烧主要用以除硫、砷和锑，除硫多采用氧化焙烧工艺；当同时需要除硫、砷和锑时，通常采用氧化还原工艺。浸出主要用以除铁和铋，也能除去铅、铜和银。通常是在焙烧作业之后，在高压釜中用盐酸浸出。

车间组成 根据不同的工艺流程和建设规模考虑。规模较大的炼锡厂一般有原料准备车间(见重金属冶炼厂原料准备车间设计)、熔炼车间、炉渣处理车间、精炼车间和综合回收车间。

主要技术经济指标 锡冶炼回收率为91％～99．8％。其中；高品位精矿，两段法熔炼一火法精炼为99％～99．8％；中等品位精矿，反射炉(电炉)熔炼一烟化炉处理富渣一火法精炼为97％～98．5％；低品位精(中)矿，烟化炉富集一反射炉(电炉)熔炼一火法精炼为91％～95％。

发展趋势 由于锡资源日趋贫乏，今后将更加重视低锡、难选矿物的利用。炼锡原料将向多金属、低品位方向发展，综合利用将成为炼锡厂的重要课题。低品位锡精矿或中矿的烟化炉硫化挥发、高温氯化挥发等工艺技术将会在设计中广泛应用。