含砷鋅銦精礦冶煉過(guò)程中砷的直接回收工藝研究

1、鋅精礦冶煉過(guò)程中砷的直接回收工藝研究摘要：在沸騰爐利用弱氧焙燒使As和S從物料中脫除，再經(jīng)過(guò)二次燃燒室使As和S得到充分燃燒后全部進(jìn)入煙氣中，煙氣經(jīng)余熱鍋爐和電收塵脫除大部分煙塵，通過(guò)收砷設(shè)備冷凝沉降后得到As2O3粗煙塵，其As2O3含量達(dá)到96%以上，粗煙塵經(jīng)砷提純裝置使As2O3含量達(dá)到98%以上，提純過(guò)程中的砷渣返回原料工序循環(huán)使用，煙氣經(jīng)脫砷處理后用于制酸，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程均設(shè)計(jì)為全封閉自動(dòng)化流水線作業(yè)。關(guān)鍵詞：鋅精礦；砷；工藝Zinc concentrates smelting process of indium arsenic direct recovery process rese

2、archAbstract：In fluidezed bed use weak oxygen roasting make As and S from material removal, repass second in the combustion chamber make As and S sufficiently after combustion flue gas, all go in by waste heat boiler flue gas and electric dust collecting dust removal, most by receiving arsenic equip

3、ment condensing settlement after As2O3 thick smoke gets, the As2O3content exceeds 96%, thick smoke reach by arsenic purification device makes the As2O3 content reaches over 98%, purification process of arsenic slag return materials processes recycled, flue gas by dearsenifying after treatment for ma

4、king acid, the whole process of production are design is fully enclosed automatic assembly line homework.Keywords：Zinc indium concentrate；arsenic；process砷及其化合物會(huì)給大氣、水、土壤等造成嚴(yán)重的重金屬污染，對(duì)人類(lèi)的生產(chǎn)生活構(gòu)成巨大的威脅。在眾多可能引發(fā)砷污染的行業(yè)中，有色金屬冶煉行業(yè)最為突出，有色金屬冶煉過(guò)程中的砷污染隨著冶煉行業(yè)的高速發(fā)展而日益嚴(yán)重，因砷污染引發(fā)的各類(lèi)問(wèn)題給環(huán)境保護(hù)帶來(lái)沉重的壓力。如何在保證有色金屬冶煉企業(yè)正常生產(chǎn)的前提下有

5、效地治理砷污染，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益雙贏，是擺在有色金屬冶煉行業(yè)面前一個(gè)棘手又亟待解決的難題。在鋅精礦制酸生產(chǎn)線配套建設(shè)砷回收系統(tǒng)，鋅精礦經(jīng)焙燒后，煙氣可用于生產(chǎn)硫酸，鋅焙砂用于提取鋅，生產(chǎn)過(guò)程中還可開(kāi)發(fā)煙氣余熱生產(chǎn)蒸汽，用于發(fā)電。但由于金屬As的存在，容易形成二次污染，因此必須對(duì)鋅精礦進(jìn)行脫砷處理。經(jīng)脫砷后的鋅焙砂作為煉鋅原料使用，經(jīng)砷回收系統(tǒng)加工提純的As2O3亦可作為合格的冶煉物料回收其中寶貴的有價(jià)金屬As，此舉可將鋅精礦制酸過(guò)程中產(chǎn)生的砷污染降到最低水平。1 技術(shù)選擇含砷物料焙燒的目的主要是脫除砷，兩段焙燒首先在流化態(tài)焙燒爐中使含砷鋅精礦中的砷揮發(fā)進(jìn)入煙氣，然后再在二次燃燒室使其中的

6、金屬可溶性的氧化物和硫酸鹽。含砷鋅精礦中的砷主要以FeAsS的形式存在，焙燒爐的溫度和氛圍極其重要，在適當(dāng)?shù)臏囟燃暗脱鯕夥障?，砷和硫一起揮發(fā)，當(dāng)和沸騰爐和二次燃燒室中的氧氣反應(yīng)時(shí)，組分將按下式反應(yīng)1：2FeAsS+FeS2=5FeS+As2S3As2S3（g）+9O2=6SO2+As4O6（g）3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2（g）砷回收系統(tǒng)分為收砷工序和精砷工序，收砷工序采用循環(huán)水間接冷卻法收集煙氣中As2O3，精砷工序采用高溫電爐焙燒蒸餾還原法，使As在高溫下升華，對(duì)收砷工序收集的As2O3進(jìn)行加工提純。1.1 收砷工序技術(shù)選擇從焙燒系統(tǒng)出來(lái)的含As煙氣先經(jīng)二次燃燒室燃燒，使As充分

7、氧化，然后經(jīng)電除塵去除煙塵，再通過(guò)夾套水冷卻的重力沉降室（收砷料斗）降溫收集As2O3煙塵，As2O3煙塵被大量收集，煙氣中As2O3的回收率在99%以上，As的脫除率在93%以上。收集下來(lái)的As2O3煙塵通過(guò)螺旋排灰機(jī)、埋刮板運(yùn)輸機(jī)至自動(dòng)包裝機(jī)包裝后送往As產(chǎn)品庫(kù)貯存或送精砷工序繼續(xù)加工提純。相關(guān)的反應(yīng)如下：As的氧化反應(yīng)：4As+3O2 2 As2O31.2 精砷工序技術(shù)選擇在精砷工序，含As2O3煙塵經(jīng)650高溫電爐蒸餾還原，As在高溫下升華，再經(jīng)冷卻后收集、包裝即得高純度As2O3產(chǎn)品，廢渣定期清理后返回原配料系統(tǒng)閉路循環(huán)，As收集率達(dá)99%以上，尾氣經(jīng)過(guò)布袋收塵后，匯入硫酸尾氣處理系

8、統(tǒng)，確保尾氣達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)后通過(guò)風(fēng)機(jī)和煙囪高空排放。相關(guān)反應(yīng)如下：As2O3的還原反應(yīng)：2As2O3 4As+3O2As在高溫下的氧化反應(yīng)：4As+3O2 2 As2O32 工藝流程砷回收系統(tǒng)由收砷工序和精砷工序組成，工藝流程圖如下：余熱鍋爐自動(dòng)包裝電收塵脫砷SO2煙氣凈化系統(tǒng)吸收系統(tǒng)（排空）尾 氣蒸汽含砷蒸氣二次燃燒室提純裝置收砷系統(tǒng)含砷煙塵三氧化二砷（成品外售）含砷鋅精礦烘干機(jī)沸騰爐焙砂冷卻機(jī)焙砂（提煉鋅原料）轉(zhuǎn)化系統(tǒng)硫 酸（成品外售）發(fā)電裝置廢渣圖2.1含砷鋅精礦冶煉過(guò)程中砷的直接回收工藝流程圖3 試驗(yàn)過(guò)程原料為鋅精礦，其主要化學(xué)成分如下（%）：Zn 53、Cu 0.8、Pb 1.0、Fe

9、 6.0、S 21、As 2 。3.1 收砷工序考慮到原料所含的水分對(duì)后續(xù)工序產(chǎn)生影響，先用烘干機(jī)將物料烘干，物料進(jìn)入沸騰爐焙燒后得到含As煙氣，為使煙氣中的砷金屬充分氧化，As煙氣經(jīng)二次燃燒室繼續(xù)焙燒。試驗(yàn)考察二次燃燒室溫度對(duì)As2O3的回收率的影響，試驗(yàn)結(jié)果如表3.1：表3.1 二次燃燒室溫度對(duì)As2O3回收率的影響溫度（）500550600650700750800850900950砷回收率（%）95.997.398.699.598.998.297.996.696.195.9根據(jù)以上數(shù)據(jù)，得到二次燃燒室溫度和As2O3回收率的關(guān)系曲線，如圖3.1：圖3.1 二次燃燒室溫度與As2O3回收率

10、的關(guān)系曲線圖試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)二次燃燒室溫度為650時(shí)，收砷系統(tǒng)As2O3的回收率最高，達(dá)99.5%。在二次燃燒室內(nèi)，主要發(fā)生As的氧化反應(yīng)，燃燒室內(nèi)氧氣的含量是反應(yīng)可否順利進(jìn)行的關(guān)鍵因素之一。試驗(yàn)考察收砷系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)量對(duì)As2O3的回收率的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3.2：表3.2 二次燃燒室鼓風(fēng)量對(duì)As2O3的回收率的影響鼓風(fēng)量（Nm³/h）1500160017001800190020002100砷回收率（%）96.696.997.398.698.698.598.6根據(jù)以上數(shù)據(jù)，得到二次燃燒室鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)量與As2O3的回收率的關(guān)系曲線，如圖3.2所示：圖3.2 二次燃燒室鼓風(fēng)量與As2O

11、3的回收率關(guān)系曲線圖試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)二次燃燒室鼓風(fēng)量大于1800Nm³/h時(shí)，收砷工序As2O3的回收率基本穩(wěn)定在98.6%左右。3.2 精砷工序在收砷工序，煙塵中的As2O3含量為96%，精砷工序目的是將煙塵中的As2O3含量提高至98%。精砷工序以高溫蒸餾還原法還原煙塵中的As2O3，As屬于低沸點(diǎn)金屬，熔點(diǎn)()為8173650kPa，沸點(diǎn)()為615(升華)，在受熱液化之前因已達(dá)到飽和蒸汽壓而之間變?yōu)闅鈶B(tài)，即不經(jīng)液態(tài)，直接升華變?yōu)檎羝?，利用As金屬與其他金屬之間的蒸汽壓差別分離金屬As，進(jìn)一步提高的As2O3純度。試驗(yàn)主要考察電爐溫度對(duì)三氧化二砷回收率的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3.3

12、：表3.3 電爐溫度對(duì)As2O3的回收率的影響電爐溫度（）595600605610615620625砷回收率（%）96.397.597.998.999.198.798.3根據(jù)以上數(shù)據(jù)，得到電爐溫度與As2O3的回收率的關(guān)系曲線，如圖3.3：圖3.3 電爐溫度與As2O3的回收率的關(guān)系曲線試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)電爐溫度達(dá)到As金屬的沸點(diǎn)時(shí)候，As2O3的回收率最高。4 效益分析含砷鋅精礦冶煉過(guò)程中砷的直接回收技術(shù)不僅填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)冶煉行業(yè)砷回收技術(shù)空白，為治理砷污染提供借鑒價(jià)值，亦帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。3.1 經(jīng)濟(jì)效益分析以年處理20萬(wàn)噸含砷鋅精礦生產(chǎn)線為例，在生產(chǎn)線旁配套建設(shè)以以上技術(shù)

13、及工藝為核心的收砷系統(tǒng)，每年合格三氧化二砷8000噸，年銷(xiāo)售收入可達(dá)2560萬(wàn)元，年銷(xiāo)售利潤(rùn)431萬(wàn)元，年創(chuàng)稅404萬(wàn)元。收砷系統(tǒng)回收合格三氧化二砷產(chǎn)品，產(chǎn)生直接效益；還能帶動(dòng)含砷固體危險(xiǎn)廢物的綜合利用開(kāi)發(fā)，生產(chǎn)合格的冶煉物料，創(chuàng)造巨大的間接經(jīng)濟(jì)效益。3.2 環(huán)境效益分析含砷鋅精礦冶煉過(guò)程中砷的直接回收不但可以大大緩解有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)的環(huán)境壓力，更使砷污染從源頭上得到根治，解決有色金屬冶煉行業(yè)長(zhǎng)期存在的砷污染治理難題，環(huán)保效益明顯。3.3 社會(huì)效益分析含砷鋅精礦冶煉過(guò)程中砷的直接回收工藝流程獨(dú)特，技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，通過(guò)對(duì)物料中伴生資源砷的深度利用，極大的緩解了有色金屬冶煉行業(yè)對(duì)周邊環(huán)境的沉重壓力，社會(huì)效益明顯，給含砷物料的處理和回收的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展前景，具有很強(qiáng)的行業(yè)普及和推廣意義。5 結(jié)論1