湖南昭山冶金化工有限公司稀贵金属可行性研究报告.doc

湖南昭山冶金化工有限公司3000吨高纯铋与300吨银/年及副产品扩建工程(一期)
项目建设可行性研究报告

第一章 总论
一、 项目摘要
1、项目名称：湖南昭山冶金化工有限公司3000吨高纯铋与300吨银/年及副产品扩建工程(一期)建设项目
2、 项目建设单位及项目负责人
项目建设单位: 湖南昭山冶金化工有限公司
项目负责人: 李流锋
3、 项目建设地点：湖南省岳塘区竹埠港湘潭市循环经
济产业园竹埠路
4、建设年限
本项目分两期工程，其中：一期工程从2008年9月至2010年12月，二期工程为2年，从2012年1月至2014年12月,本可研主要进行一期扩建工程论证。
5、建设规模与技术方案
5、1扩建规模
本项目扩建规模为年产高纯铋3000吨、银300吨、碲35吨、金 180 公斤、副产品铅与硫酸分别为6000 吨、 8500 吨。
5、2技术方案
以国内外在铅锌铜等金属冶金过程中产出大量的含铋、银、金、碲的复杂中间物料和复杂含多金属的铋精矿为主要原料，根据循环经济的原理，采用目前国际先进的瓦纽科夫法进行熔炼后，先进行铋铅电解分离，并根据铋、碲、银、金的含量与经济价值，采用湖南昭山冶金化工有限公司自主研发的硅氟酸体系电解分离工艺进行高纯铋的电解、采用目前国内先进的工艺分别进行银、碲、金等稀贵金属的提取，同时回收副产品铅与硫酸，最大限度实现资源的综合利用与对生态环境友好。
6、投资估算及资金筹措
本项目总投资 44244.67万元，其中：建设单位自筹29244.67万元,申请银行专项资金贷款15000 万元。
7、 经济效益分析
本项目一期工程建成并实现满负荷生产销售后，每年可新增销售收入 226315 万元，实现利润 64430万元（税前）、 48322.52（税后）。项目投资利润率145.62 %（税前）、109.22 %（税后），投资回收期 3.25 年（含建设期、税后），经济效益较为显著，财务上切实可行。
8、生态效益与社会效益分析
8、1生态效益分析
本项目以含铋、银等复杂物料为主要原料，根据循环
经济的原理，进行高效回收与综合利用，项目的建设将在一定程度上降低湘潭竹埠港地区高能耗、高污染化工的比重，并有效解决竹埠港地区严重污染农田的出路，实现土地资源合理利用，促进该地区经济与生态协调发展。
8、2社会效益分析
建设本项目，一是促进该地区产业结构调整，为污染较为严重区域发展两型产业提供示范与技术支撑；二是可提供356个就业岗位，对解决城乡劳动力出路，促进社会稳定，具有一定积极作用。
二、可行性研究报告的编制依据
⑴国家发展与改革委员会关于发展循环经济有关法规与政策；
⑵国家发改委、建设部发布的《建设项目经济评价方法与参数》第三版规定有关规定;
⑶国土资源部《工业项目建设用地控制指标（试行）》；
⑷国家建设部关于基本建设有关标准、规范与规程；
⑸长株潭两型社会建设的总体规划；
⑹湘潭市建设两型社会的总体规划与昭华先行区建设的总体规划；
⑺湘潭高新区建设的总体规划；
⑻湘潭市循环经济产业园建设的总体规划；
⑼项目建设单位提供的基本数据。
三、结论与建议
1、结论
本项目依托中南大学技术支撑，采用原料与产品两头主要在国外的经营方式，引进消化国际先进的瓦纽科夫熔炼技术，并采用湖南昭山冶金化工有限公司自主研发的硅氟酸体系电解分离工艺进行4N铋与银、碲、金等稀贵金属的电解与提取，铅、硫酸等副产品进行综合回收，项目建设符合国家资源高效利用与发展循环经济的产业政策，符合该园区发展循环经济与环境友好型产业定位。
湖南昭山冶金化工有限公司系我国最大的高纯铋生产与出口企业，产品在国内外市场具有强劲的竞争力，在现有年产1000吨高纯铋基础上进行年产3000吨项目改建与扩建，技术工艺成熟，具备了改建与扩建的技术基础与市场基础。通过对本项目进行财务分析表明：本项目财务上可行。
2、建议
建议国家有关部门立项并从资金与土地征用上给予重点支持，金融部门加大对该项目的贷款支持力度，企业抓紧做好项目前期工作，确保该项目尽快建成投产，产生更大的效益。

第二章 项目建设背景与必要性
1、项目建设的背景
铋为具有银白色的稀有重金属，表面略带玫瑰红色。有强烈的金属光泽，性脆，属斜方晶系。由于其具有独特的性质，金属铋广泛应用于工具钢、合金、颜料、焊料等领域，可以作为铅的无毒替代品，在铸造行业中作为添加剂提高性能，在医药领域也得到应用。欧盟、日本、美国等正研究铋用于无铅焊料的可能性，在原子能反应堆中，液态的铅铋合金用作原子能反应器的冷却剂。
铋在世界上的资源及产量均较低。据美国地质调查局出版的2007年“Mineral Commodity Summaries”报道,全世界已探明铋的贮量基和础贮量分别为68万吨与32万吨, 2005年与2006年的产量分别为5500吨与5600吨, 我国是铋的资源大国与生产大国，从矿石中产出的金属铋在世界上名列第一。中国铋储量为24万吨，占世界总储量的73%；储量基础约为47万吨，占世界的69%。我国目前已探明的铋矿70多处，铋金属储量在1万吨以上的大中型矿区有6处，储量占全国总储量的78%。其中5万吨以上金属储量的大型矿区2处，储量占全国总储量的66%。我国铋资源分布在13个省市自治区。其中储量最大的是湖南、广东和江西，这三个省的储量占全国总储量的85%左右；其次分布在云南、内蒙古、福建、广西和甘肃等省。2005年与2006年我国铋的产量为3000吨,另世界总产量的53%左右。
世界银资源丰富，据美国地质调查局2008年的统计，世界银储量和储量基础分别为270kt和570kt，储量主要分布在波兰(51kt)、墨西哥(37kt)、秘鲁(36kt)、澳大利亚(31kt)、美国(25kt)等国，这些国家的银储量约占世界银总储量的70％左右。
我国银储量和储量基础较大，储量基础和储量分别为120kt与26kt，分别为世界总量的21.5%与9.63%。据美国地质调查局的权威统计，2007年全球全年矿产金属银约20.5kt，最大的矿银生产国为秘鲁，全年产银3400t；我国矿产银达2700t（据国内有关部门统计，我国矿产银和再生银2007年的总产量为9093t），居世界第三。
目前，在世界铋的资源中，相当大的一部分铋伴生在铅锌铜等矿石中。因此，在铅锌铜等金属的冶金过程中产出大量的含铋、银、金、碲的复杂中间物料，由于技术水平和处理成本的限制，使其难以处理。尤其是近年来铅、锌、铜冶金工业的高速发展，产出的含铋、银、碲和复杂中间物料逐年增多。目前，我国铋的提取主要有熔炼-火法精炼冶炼工艺、湿法提铋、矿浆电解工艺等。我国的几个主要产铋企业多采用熔炼-火法精炼工艺进行铋、银的提取，如太谷盛德有色金属有限公司、株冶集团、湖南柿竹园有色金属有限责任公司、郴州金旺实业有限公司等。该工艺具有处理原料的适应性强，可以处理各种复杂物料等优点，但该工艺产出低浓度二氧化硫烟气，对环境造成污染。且在火法精炼过程中，对各种杂质要采用不同的过程，工艺流程长，尤其是对含银高的物料，采用加锌除银的方法要消耗大量的锌，而过量的锌又要在除铅过程中通入氯气与铅一同除去。铋火法精炼针对不同的杂质采用不同的方法，需根据不同的金属熔点采用不同的加热温度,熔炼工序长而复杂。在分离粗铋的杂质过程中均要产出大量的返渣，且渣中的铋含量高，因而使得铋的直收率低。目前,国内金属铋的火法精炼直收率一般在50-60%。火法精炼对处理含银高的粗铋除消耗锌外，价值比铋高的银在流程中积压的时间长，且银的提取困难。湿法提铋的主要方法为氯化法，该处理方法，可以消除火法冶金过程产生的二氧化硫污染的问题，适合于处理成份较为复杂的含铋物料。但对于含银高的物料，在氯化浸出过程中，银大量留在浸出渣中没有得到有效地富集，使银的提取困难，伴生在物料中的银没有得到有效地回收。矿浆电解工艺不仅保留了传统湿法冶金的优点,并具有以下几个主要特点：一是一步产出金属和元素硫,砷、硫、铁及脉石矿物进入浸出渣,过程简单。由于溶液中离子浓度低,浸出渣易于过滤和洗涤。二是在常压和接近常温下作业,设备可采用廉
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业优势，公司决定在现有规模的基础上，进行了年产3000吨高纯铋与300吨银及副产品项目改建与扩建工程，特提出本项目。
2、项目建设的必要性
2、1、有利于实现该地区向发展两型产业为主的重大转变，为湘潭两型社会建设提供产业支撑
竹埠港地区系湘潭市的下游、长沙市的上游，长株潭三市中心地带，湘潭两型社会建设昭华先行区。竹埠港地区的污染状况直接关系湘江水质，该地区的生态环境对长株潭、尤其是对长沙市产生直接影响。多年来，竹埠港地区一直是国家精细化工基地，高污染、高能耗、资源型化工所占比重较高，节能减排和产业结构调整的压力很大。该地区多年来一直是省环保局监督的重点。从根本上解决该地区环境质量问题及对湘江水质的污染，是建设长株潭两型社会的十分突出问题之一。
本项目建设，按照循环经济的原理进行设计与总体布局，以复杂的含铋物料为主要原料，提取高纯铋、银等产品及副产品，最大限度实现资源综合利用，最大限度减小三废排放，实现三废排放远低于国家规定的标准，真正实现与环境协调发展。同时，本项目建成后，将使区域内以特种功能材料为核心的新材料产业获得加快发展的巨大契机，将打造成该地区继新能源材料产业之后，又一个发展速度快、市场占有率高、经济效益与环境效益兼顾的30亿元以上支柱产业，形成区域经济发展的增长极。特种功能材料产业的快速发展，将带动新材料及相关产业的快速发展，降低高能耗、高污染化工的比重，并最终淘汰化工产业，有效推进区域产业结构的调整，壮大区域经济实力，对于湘潭市“两型” 社会建设与推动长株潭 “两型”产业发展具有重大的现实意义。
2、2有利于提高企业核心竞争力，实现经济、社会、生态协调发展。
项目扩建所在地竹埠港地区，由于长年的污染积累，受镉、砷、铅等重金属及难降解有机物的复合污染，近几年的污染治理虽然使竹埠港的污染负荷明显降低，但当地农田土质的本底因长年积累的工业污染影响，已不能种植。本项目的建设，从根本上解决了该地区严重污染农田的出路，最大限度利用该地区土地资源。同时，建设本项目，可新增356个就业岗位，对于解决广大失去土地的农民的出路，促进该项地区社会稳定，具有一定积极作用。
本项目的扩建，待一期工程建成投产后，每年可实现销售收入 226315 万元，上缴国家税收 35859.26 万元，企业可实现利润48322.52万元,待全部建成后，每年可实现销售收入400000 万元，上缴国家税收 50000 万元左右，对于加快企业发展，提高企业与区域核心竞争力，促进地方财政增收，具有一定积极作用。

第三章 市场预测
一、市场现状与预测
本项目的产品有铋、银、铅、碲、金和硫酸。其中硫酸是基本化工原料，市场容量大，本项目硫酸的年产量仅为8500吨，只能是作为市场的补充；铅是基础有色金属，其产量大，用途广泛，本项目中铅的产量不大，销售不存在问题。金和银是贵金属，其中金由中国人民银行收购，价格与国际接轨，不存在产品的销售问题；金属银的市场在国内虽已放开，其价格已与国际接轨，一直是供不应求的金属产品，近年来价格不断上扬。碲是稀散金属，市场容量不大，但它主要用于高科技领域，近年来的价格已上涨近十倍，本项目中碲的产量相对来说不大，销售问题好解决。
铋是本项目的主导产品之一，据测算，每年全球的铋锭需求量有 3-5%的增长。钢铁行业铋的需求量虽然只占全球总需求的很小部分，但是这个行业的需求一直在增加。此外，全球化工行业对铋的需求也在增加，尤其是日本，因为该国已开始以铋代铅，将铋使用在颜料中。欧洲、日本和北美的商业和研究组织已经达成共识，要实现焊料生产无铅化，而且，日本许多生产商已经开始在使用无铅焊料。世界上铋的主要消费国有美国、日本、比利时和加拿大。国外铋锭年消费量达到2000 吨的主要消费商有比利时的斯德驰公司（Sidech S.A.）和英国的MCP 集团（Mining & Chemical Products Ltd.），这两家公司除了自身使用铋外，还从事铋的贸易。
我国铋消费以传统领域为主，其中氧化铋行业对金属铋的需求占国内总消费的 35%，医药行业占 28%，冶金添加剂行业占 17%，化工行业占10%，铋合金占9%，其它行业占1%。随着我国经济的高速发展，国内铋的消费呈稳步上升起趋势，尤其是铋锭的出口退税政策取消，中国铋金属的出口量受到一定的影响，出口量减少，铋锭的价格近年也不断上涨，由此对国际市场的稳定起到了积极的作用。 中国铋产量的大幅度减少所导致的世界铋产量的短缺由美国、加拿大和墨西哥等国的大幅度增产所弥补。
另一方面，随着铋资源的不断复杂化，矿石的品位逐渐降低；目前，全球铅原料50％以上都是废铅二次资源，铋是以矿石为原料的铅冶炼和铜冶炼的副产品，在铅的原料逐渐从铅矿石变为废含铅蓄电池的现状下，预计2008-2012年期间，世界铋产量将会有所下降。
目前，我国铋行业的供给集中度是比较高的，前五强企业的供给份额达到了85.12%，而前十家的市场份额则达到了92.74%。可见国内的供给格局是集中于几家主要企业，基本没有中小企业。
近年来，铋的价格虽在短期内有较大的波动，但总体说来，其趋势是价格不断上涨，尤其是使用量不断增加和资源的逐渐短缺的矛盾在相当长的一个时期内是无法解决的，其结果将是导致铋价会呈上升趋势。
二、产品竞争力分析
1、技术优势。
公司经过多年来的研究，在高纯铋电解工艺方面取得成效，2007年10月通过了省科技厅组织主持的科技成果鉴定。鉴定专家委员会一致认为：该项目采用硅氟酸电解法进行工业化生产高纯铋，填补国内空白，技术水平居国内领先，其关键技术已申请为名为“从高银铋合金中制备铋和富集银的方法”的专利（中国专利申请号：200810030760.1）。同时，为保护公司关键技术不流失，公司与科技人员签订了保密协议与竞业避止协议。同时，本项目在生产过程中同时提取铅、金、银等多种金属，与同行业相比，对原料品位的要求有更大的适应性，且生产成本优势突出。
2、与中南大学建立产学研战略合作的优势
2007年10月，公司与中南大学冶金学院签订了战略合作协议，成立了由中南大学冶金科学与工程学院杨天足教授、秦毅红教授为主的技术研发团队，为实施本项目奠定了坚实的基础，为公司的发展提供了强有力的技术支撑。
3、市场优势。
公司近年来产品销售快速增长，2006年实现销售收入1.3亿元，实现出口创汇864万美元元。目前，公司已与英国的MCP和比利时斯德驰公司（全球最大的两家4N-6N高纯铋消费商）建立了长期稳定的合作关系，产品销售供不应求，国际市场优势突出。
4、管理与质量优势
公司按现代企业制度运行，最大限度调动广大员工尤其是广大科技人员的积极性。同时 ，公司十分注重质量管理，公司生产的高纯铋锭经湖南省有色金属质量监督检验授权站抽样检验，产品经湖南省有色金属质量监督检验授权站连续3年的抽样检验证实，产品均达到GB/T915-2000标准的要求。（附检验报告—编号H2007-022）；湖南省出入境检验检疫局的出口检验表明，公司的高纯铋锭全部符合国家标准和客户的要求。（附检验报告和合同）
5、符合国家产业发展政策
发展循环经济，高效综合开发不可再生资源已列入全国人大通过审议批准的“十一五”规划，被国家发展改革委员会列为“十一五”期间的重点项目，2008年9月，《中华人民共和国循环经济促进法》正式实施，为建设本项目提供了有效的法律保证。本项目属于资源的高效利用，对于提高资源利用率，降低能耗，环境保护，具有十分重要的现实意义。

第四章 生产规模与产品方案

一、生产规模
本项目一期工程生产的产品与规模如表4-1所示。
表4-1 本项目的产品与规模
序号
产品名称
单位
产量
备注
1
高纯铋
吨
3000
主产品
2
银
吨
300
主产品
3
碲
吨
35
主产品
4
铅
吨
6600
副产品
5
硫酸
吨
8500
副产品
二、 产品方案
㈠ 高纯铋
本项目4N高纯铋执行国家有关标准，其主要化学成分如表4-2所示。

表4-2 4N高纯铋的主要化学成分
4N高纯铋
化学成分%
铋不
小于
杂质含量不大于
铜
铅
锌
铁
银
砷
碲
锑
氯
总和
含量
99.992
0.0008
0.0007
0.0003
0.0009
0.0022
0.0003
0.0002
0.0002
0.0012
0.008

㈡ 银
本项目银产品执行国家一号银标准，其主要化学成分如表4-3所示。

表4-3 国标一号银的主要化学成分
牌号
化学成份
银含量不小于，%
杂质含量不大于，%
Bi
Cu
Fe
Pb
Sb
Au
C
S
总和
Ag-1
99.99
0.002
0.003
0.001
0.001
0.001

0.01

㈢ 碲
碲的产品方案为金属碲锭，其主要化学成分如表4-4所示。

表3-3 碲锭的化学成分，%
元素
Te
Ag
Cu
Pb
Mg
As
Sb
含量
99.991~99.995
0.0002
0.0002~0.0008
0.0002~0.0008
0.0002~0.0005
0.0003
0.0003
元素
Al
B
Fe
Cl
Na
Se

含量
0.0004~0.0005
0.0005
0.0005
0.0003~0.001
0.00013~0.001
0.00016~0.00026

㈣ 铅
铅的产品为国标Pb 99.90铅锭，其主要化学成分如表4-5所示。

表4-5 国标Pb99.90铅锭的主要化学成分
牌号

化学成份（％）
Pb不小于，%

杂质不大于，%
Ag
Cu
Fe
As
Bi
Sn
Zn
Sb
总和
Pb 99.90
99.90
0.002
0.01
0.002
0.01
0.03
0.005
0.002
0.05
0.10

㈤ 金
本项目金产品执行国标一号金标准，其主要化学成分如表4-6所示。
表4-6 国标一号金的主要化学成分
金锭
牌号
化学成份（％）
Au不小于，%
杂质不大于，%
Ag
Cu
Fe
Pb
Bi
Sb
总和
Au-1
99.99
0.005
0.002
0.002
0.001
0.002
0.002
0.01

副产品硫酸生产执行国家有关标准。

第五章 技术工艺设备方案
一、 产品综合回收利用框架
从含铋复杂物料中提取各种金属和制取副产品的框架如图5-1所示。
加工成副产品硫酸
S02

副产品铅

含铋碲银金阳极泥
含铋的复合物料

熔 炼

铋铅的电解

铋的电解
高纯铋

银的电解
银

碲的电解
碲

金
金的提取

用于生产水泥
废渣

图5-1 制取各种产品的框架
二、 技术工艺方案
㈠熔炼技术方案
1熔炼技术方案
本项目主要原料为为含铋、铅、银等金属的硫化矿和铅、铜冶炼过程中产出的复杂含铋中间物料，处理此类物料传统方法是采用烧结-鼓风炉熔炼法，或反射炉沉淀熔炼法，其主要目的是将物料中的铋、铅、银、碲等金属形成合金回收。此种工艺过程较易控制，金属的回收率高，但它的致命缺点是在过程中产出低浓度的二氧化硫烟气，对环境造成污染，经过治理（通常是用石灰水吸收）烟气中二氧化硫浓度虽可达到排放标准，但又会带来固体污染物-石膏渣。
本项目采用瓦纽科夫法处理含铋物料，即先将含铅物料熔化成熔体，再将富氧空气吹入熔体中强化反应过程，并使冶炼过程的烟气产出量大为减少，同时烟气中的二氧化硫浓度增加至10%以上，有利于制酸。该方法2000年开始引入我国，由中南大学宾万达教授等人进行消化、改进，通过多年的努力首先在河南省成功地实施铅精矿熔炼，2007年在我国广西用于处理铜精矿，目前正在进行处理铅锑复杂精矿的前期工作。本项目所要处理的铋精矿与铅精矿的性质相近，且铅与铋性质也相近，因此，借助瓦纽科夫法在炼铅和炼铜的成功经验，可顺利地应用于含铋物料的处理。其技术原理是：
高温熔炼过程中，在氧气的作用下，含铋物料中的有关金属化合物将发生如下反应：
Bi2S3+3O2=2Bi+3SO2
PbS+O2=Pb+ SO2
Sb2S3+3O2=2Sb+3SO2
也可能发生相关金属的氧化，生成金属的氧化物：
2Bi+1.5O2=Bi2O3
2Pb+O2=2PbO
2Sb+1.5O2=Sb2O3
同时，在瓦纽科夫熔池熔炼炉中设置还原段，在还原段中加入粉煤，并在氧气的作用下形成还原性气氛，将熔体中的金属氧化物还原：
2C+O2=2CO
Bi2O3+3CO=2Bi+3CO2
PbO+CO=Pb+CO
Sb2O3+3CO=2Sb+3CO2
2熔炼工艺方案
瓦纽科夫熔炼所采用的工艺流程如图5-2所示。
烟 尘
铅铋合金
富氧空气
铋 矿
配 料
熔池熔炼
SO2烟气
除 尘
制 酸
图5-2 瓦纽科夫熔炼工艺流程图
炉 渣
送水泥厂

㈡铋铅的电解分离方案
1铋铅的电解分离技术方案
经熔炼产出的含铋铅合金为一种复杂含多金属的物料，除了主要有价金属铋外，还含有较高的铅，其次的主要有价金属主要为银及碲。首先需进行铅与铋等金属的分离，从含铋合金的成分上看，铅的含量高于铋的含量。因此，铅与铋等有价金属的分离实质需进行铅的精炼。铅的精炼方法有两种，一种是火法精炼，另一种是电解精炼。目前世界上多数国家的粗铅采用火法精炼法。采用电解精炼的国家主要有中国、日本、加拿大等国。我国大多数企业粗铅的精炼均采用电解法。其技术方案如下：
铋、铅电解分离体系为硅氟酸体系，所用的电解液由硅氟酸和硅氟酸铅组成。
铅电解精炼属于下列电化学系统
阴极Pb(纯) │电解液（PbSiF6+H2SiF6│ 阳极Pb(含杂质)
由于电解液的电离作用，形成 Pb2+、H+阳离子和SiF62-阴离子，在电解过程中，在阴极上进行的电化学反应有：
Pb2+＋2e＝Pb
2H+＋2e＝H2
但因氢比铅的放电电位负得多，故在正常情况下只有Pb2+放电，并无H+放电，故无氢气的析出。
在阳极上可能进行下列三个反应：
Pb-2e＝Pb2+
2H20-4e＝O2 +4H+
SiF62--2e＝SiF6
同时，生成的SiF6在水溶液中会发生下列反应：
SiF6+H20=H2SiF6+1/2O2
由于H2O和SiF62-在阳极的发生电化学反应的电位比铅正，所以正常情况下，在阳极上只有铅的溶解。在电解过程中，铅在阳极逐渐溶解，阴极因Pb的析出而逐渐变厚。阳极泥层的增厚会使槽电压升高，过高的槽电压会导致电化学序在铅以上的杂质金属（如铋）在阳极上溶解，并在阴极上析出，因此，在电解过程中槽电压需严格加以控制。2铋铅的电解分离工艺方案
铋铅电解分离的工艺流程如图5-3所示。
酸
阳极泥
氧化渣
始极片
残极
阴极铅
残 极
精铅液
铅阳极
电解精炼
电解液
加热或冷却
送处理
图5-3 铋铅电解分离的工艺流程图
精 炼
制作始极片

铅 锭
铸 锭
阳极泥浆
刷 洗
压 滤
滤 液
滤 饼
回收银金碲
洗 涤
洗 水

㈢ 高纯铋提取方案
1高纯铋提取技术方案
粗铅铋合金经过电解分离铅与铋、银后产出的阳极泥，其中富集了铋、银、碲等稀贵金属，是提取铋、银、碲的重要物料。阳极泥中铋的含量在60~80%之间。本项目采用湖南昭山冶金化工有限公司自主开发的硅氟酸体系电解分离法（李流锋，从高银铋合金中制备铋和富集银的方法，中国专利申请号：200810030760.1）,进行铋与铅、银等金属的分离。其原理如下：
铋电解用的电解液是由Bi2(SiF6)3和H2SiF6组成的水溶液，粗铋为阳极，阴极为钛板或铜板，在直流电的作用下，铋自阳极溶解进入溶液，并在阴极析出。粗铋电解的电化学体系如下所示。
Bi (阴极) │Bi2(SiF6)3+H2SiF6 │Bi （阳极）
在阳极，发生的主要反应为：
Bi-3e=Bi3+
E0=0.2V
H2O-2e=2H++0.5O2
E0=0.2V
SiF62--2e=SiF6
E0=0.48V
在阴极，发生的主要反应为：
Bi3++3e=Bi
2H++2e=H2
在铋的电解过程中，不仅可以实现铋与银、碲、铅等金属的分离，同时还可以实现银和碲的高效富集，与粗铋中银的含量相比，富集进入铋电解阳极泥中银的含量提高十倍左右，为银的提取准备了优质的原料。银的富集过程减少了试剂（锌和氯气）的消耗、能量的消耗,显著降低了生产成本。
2高纯铋提取工艺流程
残 极
粗铋合金
电解液
补充电解液
与添加剂
回收银
铋电解
阳 极 泥
阴 极 铋
精 炼
精 铋
硫酸铅
电 解 液
净化除铅
返回炼铅
电解液
成分调整
铋化合物
粗铋电解的工艺流程如图5-4所示。

图5-4 铋电解精炼的工艺流程图
㈣ 银的提取与精炼方案
1技术方案
由铋电解精炼产出的阳极泥，其中主要有价金属是银，此外还含有铋、铅、碲及少量的金和铂族金属，是一种提取银的优质原料。本项目的铋电解产出的阳极泥具有银含量高，金及铂族金属的含量低的特点，为最大限度地将金和铂族金属循环利用，采用的流程是先用火法熔炼法将阳极泥熔炼成合金，使金、银有效富集，再进行银的电解精炼。
2工艺方案
阳极泥火法处理的工艺流程如图5-5所示。
氧化精炼
阳 极 泥
还原熔炼
银 电 解
回收铋碲
金银合金
炉 渣
阳极泥
电解银
回收金及铂族金属

图5-5 阳极泥处理的工艺流程图
图5-5所示的工艺流程中主要由三个主要工序组成，即还原熔炼、氧化精炼和银电解。
在还原熔炼中，阳极泥配入适量的还原剂和熔剂（苏打、萤石、石灰、石英），使炉内保持弱还原气氛，发生的主要反应有：
2MO+C=2M+CO2
Na2CO3=Na2O+CO2
Na2O+SiO2=Na2O·SiO2
Na2O+Sb2O5= Na2O·Sb2O5
Na2O+As2O5= Na2O·As2O5
阳极泥中的金、银与被还原的铅及少量的碲、铋形成贵铅，沉于炉底。
在氧化精炼中，主要除去阳极泥中的锑、铅、铋、碲、铜。吹炼开始时，贵铅中的锑大部分生成易挥发的三氧化物呈烟气逸出：
4Sb+3O2=2Sb2O3
此时，也有部分铅开始氧化，生成氧化铅挥发，锑和铅的氧化挥发物通过收尘系统收集。
而铋、碲、铜是较难氧化的金属，当锑、铅基本氧化除去后，再继续氧化精炼，铋会发生氧化：
4Bi+3O2=2Bi2O3
Bi2O3的沸点高达19800C，不易挥发，但由于存在氧化铅，大部分Bi2O3与PbO生成低熔点稀渣，稀渣流动性好，呈亮黄色覆盖在熔池面上，经沉淀降低金银含量后可作为回收铋的原料。当炉内合金达到Au+Ag≥80%以上时，即可加入贵铅量3-5%的苏打和1-3%硝酸钠，并加以激烈搅拌，使碲及铜发生氧化：
2NaNO3=Na2O+N2+5[O]
MTe+3[O]=MO+TeO2
TeO2+Na2CO3=Na2TeO3+CO2
加入苏打和硝石造出的渣称苏打渣或碲渣，是回收硒、碲的原料。
最终得到的金银合金作银电解的原料，采用如图5-6所示的流程处理。
废电解液与洗液

粗银阳极板

银电解

分银炉熔炼

碱式碳酸铜

废 液

粗银粉

碳酸钠中和

送铜回收

粗银板

金回收

二次黑金粉

洗 涤

烘 干
熔 铸

电解银锭

电解银粉

洗 涤

烘 干
熔 铸

二次合金板

一次黑金粉

残 极

洗 涤

烘 干
熔 铸

二次合金板

置 换

图5-6 金银合金电解精炼银工艺流程
银电解精炼的过程中，其电化学系统可表示为：
Ag (阴极) │AgNO3 +HNO3 +H2O │Ag （阳极）
在直流电的作用下，阳极发生银的电化学溶解。
Ag-e = Ag+
在阴极，银离子获得电子，析出金属银：
Ag++e=Ag
此外，阳极板中的其它金属杂质，如铜等贱金属，同时也被溶解进入溶液。银、铜金属在阳极上除了电化学溶解外，当硝酸浓度较高时，还有银、铜的化学溶解：
3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO↑+2H2O
3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
㈤碲的提取与精炼方案
1碲的提取与精炼技术方案
在用火法处理铋电解阳极泥的过程中，氧化精炼的后期加入硝石氧化除去金银合金中的碲时，产出富含碲的苏打渣。这种渣高度地富集了碲，在我国是提碲的主要原料之一。在苏打渣中，碲主要以可以溶于水的亚碲酸钠的形式存在，一部分以难溶于水的亚碲酸铋的形式存在。
本项目所要处理的苏打渣含碲高，采用直接水浸时碲的浸出率低，为提高碲的浸出率，在进行一段水浸后，浸出渣再用盐酸进行浸出以提高碲的浸出率。浸出液经除杂后，产出的二氧化碲在碱性系统中进行电积产出电解碲。
2碲的提取与精炼工艺方案
碲的提取与精炼的工艺流程如图5-7所示。

粗 碲
熔 铸
滤 液
硫化渣
溶 液
净 化
过 滤
碲 锭
电 积
焙 烧
碱 溶
浸出渣
2.1 工艺路线拟定
2.2涉及化合物的性质
2.3控电位氯化浸出与银还原
2.4溶液中回收锑、铜、镍
2.5渣中回收金、银、铅滤 渣
返回铅工序
碲 渣
磨 料
水 浸
图5-7 苏打碲渣提取碲的工艺流程图
过 滤
中 和
TeO2
酸 浸
过 滤
浸出渣
溶 液
还 原
热水泡洗
返回熔炼
过 滤
过 滤
浸出渣
溶 液
返回转炉熔炼

㈥ 金的提取与精炼方案
1金的提取与精炼技术方案
银电解产出的阳极泥（又称黑金粉），含金90%左右，含银6-9%，是提金的优质原料。对于从黑金粉中提金，传统的方法是将黑金粉铸成粗金板进行电解精炼，产出国标一号金，但工艺流程长，过程积压金的金属量大。由于本项目中金的产量不大，可以采用湿法提金的方法。
2金的提取工艺流程
银阳极泥
调 整
过 滤
浇 铸
还 原
金 粉
洗 涤
产 品
氯化浸出
渣
银阳极泥
返火法处理
送银电解
Pt，Pd富集物
置换后液
回收Pt，Pd
中和排放
还原后液
置 换
浸出渣
浸出液
银阳极泥处理的工艺流程如图5-8所示。

图5-8 银阳极泥的金氯化浸出—还原原则流程
图5-8所示的流程中，金经氯化浸出进入溶液，铂、钯亦溶解进入溶液，而银则以AgCl的形式留在渣中，实现金和银的分离。氯化过程采用的氯化剂不引进杂质离子，反应过程不放出氮氧化物和氯气等对环境污染严重的气体，对环境友好。金的氯化浸出结束后，调整工艺条件，将溶液中的金还原成金粉，金粉经洗涤、干燥、浇铸后得到国标一号金。还原后液中金的含量可降至5mg/L左右，铂和钯在金的还原过程中不沉淀而仍留在还原后液，便于集中回收。浸出渣中银转化为氯化银及少量可能未溶解的金，以及由银阳极泥带入的铋、铅、锑等贱金属氧化物。浸出渣经干燥后配入苏打和适量还原剂（碳）进行银的浇铸，重新得到银阳极进行电解，浸出渣少量的金（或铂、钯）也重新进入银阳极板在银电解过程中得到回收。浇铸银产出的渣可返前面铅阳极泥的火法处理系统。

第六章 主要设备选择
处理复杂含铋物料的熔炼至各种产品的制备所需的主要设备列于表6-1.
表6-1 本项目的主要设备清单
1、瓦纽科夫熔炼法的主体设备
序号
设备名称
规格
数量
备注
1.1
熔炼炉

1

1.2
制氧站

1

1.3
硫酸制备系统

1

2、粗铋铅合金电解分离生产铅锭的主要设备
序号
设备名称
规格
数量
备注
2.1
熔铅锅
Φ1550 H1000，50t/d
1
铸钢
2.2
园盘浇铸机
Φ3000,片/时
1
非标设计
2.3
吊车
L12.5，Q5t
1

2.4
阴极锅
Φ1550,H1000
1
铸钢
2.5
阴极始极片制作
50T/d
1
铸铁
2.6
电解槽
3200×800×1100

钢筋混凝土预制，内衬塑料
2.7
循环槽
14m3
1
塑料焊制
2.8
残极冲洗槽

1
塑料焊制
2.9
残极洗刷机

1
塑料焊制
2.10
残极洗刷槽

1
塑料焊制
2.11
阴极冲洗槽

1
塑料焊制
2.12
阳极泥搅拌槽
Φ1500，H1100
2
塑料焊制
2.13
三足离心机
Φ600，H300，850rpm
2

2.14
耐酸泵

10

3、高纯铋电解精炼的主要设备
序号
设备名称
规格
数量
备注
3.1
熔铋锅
Φ1000 H750，20t/d
1
铸钢
3.2
浇铸机

1
非标设计
3.3
吊车
L12.5，Q5t
1

3.4
电解槽
4000×500×800mm
50
钢筋混凝土预制，内衬塑料
3.5
循环槽

塑料焊制
3.6
残极冲洗槽

塑料焊制
3.7
残极洗刷槽

塑料焊制
3.8
阴极冲洗槽

塑料焊制
3.9
阳极泥搅拌槽
Φ1500，H1100
2
塑料焊制
3.10
三足离心机
Φ600，H300，850rpm
2

3.11
耐酸泵

10

4、银的提取与精炼的主要设备
序号
设备名称
规格
数量
备注
4.1
还原炉
Φ2400×4200,5t/炉.d
1
16mm锅炉钢板焊制，内衬铝镁砖
4.2
氧化精炼炉
Φ1600×2240mm
1
16mm锅炉钢板焊制，内衬烧结镁砖
4.3
单梁吊车
H=6m，Q=3t
1

4.4
银电解槽

用厚8mmPP板焊制
4.5
银粉传送机
500×12000
1
耐硝酸尼龙布作传送带
4.6
中频炉
50kWh,1000Hz
2
作浇铸银阳极板用
4.7
脱铜反应釜

1

4.8
浓缩釜

1