兩段焙燒除砷技術(shù)簡(jiǎn)介 - 文字版(1)(2)課件

兩段焙燒除砷技術(shù)簡(jiǎn)介一、砷的簡(jiǎn)介1、砷的性質(zhì)砷是一種兩性元素，可以顯金屬性，也可以顯非金屬性。而且它可以呈三價(jià)砷和五價(jià)砷，它的比較穩(wěn)定的氧化物就是As2O3，這就是所說的白砷，或叫白砒，是一種劇毒物質(zhì)，容易揮發(fā)。As2O3是一種很特殊的物質(zhì)，它有三態(tài)：氣態(tài)、變態(tài)和固態(tài)。在300℃以上呈氣態(tài)存在，在175—250℃時(shí)，它可以形成玻璃砷，在低于150℃時(shí)呈固態(tài)。人們利用容易揮發(fā)的特點(diǎn)，將它從系統(tǒng)中分離出來。在硫化礦物中，砷主要以砷黃鐵礦(FeAsS)、雌黃(As2S3)和雄黃(As2S2)形態(tài)存在。在加熱時(shí)，它們離解成As蒸汽揮發(fā)，并在氧氣中很快氧化成As2O3?？刂茽t窯的氣氛，使它在還原性氣氛中，As2O3以氣態(tài)的形態(tài)留在煙氣中

，由于還原氣氛中O2不足，所以As2O3一般不再變化。如果在高溫氧化的氣氛中，As2O3容易氧化成難揮發(fā)的As2O5，而As2O5很容易與其他氧化物，如PbO、FeO、ZnO等生成比較穩(wěn)定的砷酸鹽，而這種砷酸鹽只有在很高的溫度下才能分解，多數(shù)都留在焙砂和煙塵中。因此，制取As2O3，O2是關(guān)鍵，一定要在還原氣氛中，而不能在氧化氣氛中。云南某廠焙燒爐內(nèi)是氧化氣氛，所以砷大部分在焙砂和煙塵中，給電解帶來很大麻煩，而煙氣中白砷很少，不能正常收砷。2、白砷的提取及煙氣凈化

從煙氣中提取白砷，分為兩步：即高溫段收塵，低溫段收砷。高溫段收塵是普通的煙氣凈化，不外乎余熱鍋爐、旋風(fēng)收塵、電收塵或其它干法收塵設(shè)備，但不能用濕法收塵。為提高As2O3的純度，應(yīng)當(dāng)盡量在高溫段把煙塵全部收下來，但無論采用何種凈化方式，凈化后煙氣溫度不能低于300℃。

低溫度收砷的煙氣溫度一般在120—130℃，煙氣從300℃以上的溫度降到120—130℃，而且要驟冷。所謂驟冷，就是要使煙氣在極短的時(shí)間內(nèi)，通過250—175℃這一溫度段，以免形成玻璃砷。玻璃砷是一種類似水玻璃的物質(zhì)，粘性很大，容易粘結(jié)在關(guān)閉上，或堵塞設(shè)備，使系統(tǒng)不能正常生產(chǎn)。煙氣冷卻方式有很多，有直接冷卻和間接冷卻，冷卻介質(zhì)又分為空氣冷卻和水冷卻。

空氣直接冷卻也能達(dá)到效果，但是卻明顯降低SO2濃度，同時(shí)設(shè)備和管路都增大，因此，這種方法在我國(guó)煙氣普遍制酸的情況下是不可取的。

我國(guó)現(xiàn)普遍采用驟冷塔噴霧冷卻的方法。就是在高溫電收塵后面設(shè)置一臺(tái)驟冷裝置，煙氣從塔頂部進(jìn)入，從塔的下部側(cè)面排出，在塔的上部煙氣入口端安裝噴嘴（一般是三個(gè)噴嘴）。該種噴嘴是一種水的壓縮空氣同時(shí)進(jìn)入的雙通道噴嘴，進(jìn)入的水噴出后完全霧化，利用這種霧氣的蒸發(fā)潛熱使煙氣降溫。使用驟冷塔冷卻效果好，煙氣量增加不大，而且噴進(jìn)的水汽在制酸可洗滌下來，只有少量壓縮空氣進(jìn)入系統(tǒng)，不影響SO2濃度。二、工藝概述

對(duì)于砷黃鐵礦不能采用一段焙燒，因?yàn)樵谘踹^剩的情況下，原料中的鐵將形成三氧化二鐵，砷就會(huì)成為砷酸鐵固定在三氧化二鐵中對(duì)金形成新的包裹，在氰化浸出時(shí)抑制了金的提取。

所謂二段焙燒就是一段爐內(nèi)進(jìn)行缺氧焙燒，在氧氣稍微不足的條件下焙燒含砷金精礦，使原料中的鐵生成四氧化三鐵，這樣砷、硫就會(huì)揮發(fā)出來，從而達(dá)到脫砷、脫硫的目的。二段爐內(nèi)進(jìn)行硫酸化焙燒，以利于礦石中有價(jià)金屬的綜合回收。實(shí)驗(yàn)表明，溫度控制在550—700℃，進(jìn)氣的氧量為完全焙燒的90%—97%時(shí)，鐵轉(zhuǎn)化為四氧化三鐵。3FeS2+(8-n)O2=Fe3O4+(6-n)SO2+n/2S2+Q3FeS2+(5-m)O2=Fe3O4+(3-m)SO2+m/2S2+Q12FeAsS+29O2=4Fe3O4+3As4O6+12SO2+Q

一段爐的煙氣進(jìn)入二級(jí)旋風(fēng)收塵器，第一級(jí)旋風(fēng)收塵器除材質(zhì)外與目前的通用設(shè)備沒有特別之處，在第二級(jí)旋風(fēng)收塵器增加了空氣噴咀，給入空氣使S2變成SO2，As4變成As4O6，這就是我們常說的沸騰爐煙氣后燃燒室，這也是與其它流程的不同之處。一段爐的焙砂和旋風(fēng)收塵器收下的粉塵進(jìn)入二段爐，在二段爐進(jìn)行硫酸化焙燒。一段焙砂中殘留有3%—5%的FeS2在二段爐反應(yīng)時(shí)就會(huì)有足夠的SO3分壓使有價(jià)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩猁}。由于硫的燃燒以及四氧化三鐵轉(zhuǎn)變?yōu)槿趸F是放熱反應(yīng)，靠自熱可以滿足二段焙燒爐操作溫度的要求。

二段爐旋風(fēng)收塵起的煙氣與一段爐第二級(jí)旋風(fēng)收塵器的煙氣混合在一起進(jìn)入煙氣處理系統(tǒng)。三、原料

由于我國(guó)沒有含金砷黃鐵礦的大型礦山，所以二段焙燒用的金精礦來源復(fù)雜，北起黑龍江，南至廣西云南，東起山東，西至新疆，遍及二十多個(gè)省。山東等冶煉廠開始使用來自朝鮮、南亞、歐洲、南美、非洲等十多個(gè)國(guó)家的精礦，礦物成分非常復(fù)雜。某廠所用含砷金精礦化學(xué)成份表成份AuAgCuPbZeFeSAsSbCSiO2A12O3CaO%151.0135.01.50.20.227.025.03.80.11.532.03.40.4250.0150.02.52.01.035.035.0-6.0-2.04.04.03.0四、焙燒爐

還原爐和氧化爐與現(xiàn)有的沸騰爐結(jié)構(gòu)基本相同。內(nèi)襯保溫磚，耐火磚，爐頂采用整體澆注以延長(zhǎng)爐子壽命，特別是偶爾出現(xiàn)正壓時(shí)不會(huì)從爐頂散發(fā)有害氣體。

第一次從瑞典引進(jìn)的還原爐內(nèi)徑4.7m，工作高度12m，床面積17.3m2，床能力11.56t/m2·d。氧化爐內(nèi)徑4.2m，工作高度8m，床面積13.8m2,床能力9.88t/m2·d。排料方式均為爐底排料。

2、沸騰床層高度

瑞典奧圖泰公司采用爐底排料的辦法控制沸騰層高度，即爐底排料管上安裝翻板閥，根據(jù)爐內(nèi)的壓差自動(dòng)控制翻板閥進(jìn)行排料。這種排料方法的最大好處是根據(jù)原料的特性，通過調(diào)整爐內(nèi)的壓差來控制物料在爐內(nèi)的停留時(shí)間，這種辦法對(duì)處理不同原料的能力較強(qiáng)，但是對(duì)儀表和控制系統(tǒng)要求很高。

國(guó)內(nèi)的沸騰爐習(xí)慣于溢流排料，通過溢流口所砌磚的層數(shù)來調(diào)整溢流口的高度，一般控制在1.1—1.5m。由于一段爐對(duì)焙砂的質(zhì)量要求很高，往往在試車階段在調(diào)整風(fēng)量的同時(shí)還要調(diào)整溢流口的高度。六、收塵

收塵問題是二段焙燒中很關(guān)鍵的一環(huán)，按奧圖泰提供的技術(shù)，一段爐產(chǎn)生的煙氣，進(jìn)入第二級(jí)旋風(fēng)收塵器，在第二級(jí)旋風(fēng)收塵器通入空氣與煙氣中的S、As進(jìn)行反應(yīng)，第二級(jí)旋風(fēng)收塵器變成了一個(gè)燃燒室。根據(jù)第二級(jí)旋風(fēng)收塵器的溫度自動(dòng)調(diào)整一段爐的給料量。

二級(jí)旋風(fēng)收塵器后接噴霧冷卻塔，將煙氣溫度降到380℃以滿足電收塵器的要求。按理說，煙氣進(jìn)入噴霧冷卻塔經(jīng)過噴水進(jìn)行絕熱蒸發(fā)，應(yīng)該降溫，但在實(shí)際操作中不但不降溫，有時(shí)還升溫，這說明在后燃燒室As、S并沒有反應(yīng)完全，而且?guī)雵婌F冷卻塔繼續(xù)反應(yīng)。各溫度下氣體的As2O3飽和濃度溫度（℃）500387280180150120100濃度（g/Nm3）884032104902.090.350.0230.0058從表中可以看出在150℃條件下，布袋收塵器后煙氣每標(biāo)立方米含As2O3量比120℃多了一個(gè)數(shù)量級(jí)，這給污酸處理，砷渣的堆存以及環(huán)境保護(hù)帶來一系列的問題，因此，驟冷塔煙氣溫度的控制室非常重要的。在砷的回收問題上，瑞典奧圖泰公司的許多經(jīng)驗(yàn)是值得我們學(xué)習(xí)的。1、為防止噴霧塔塔壁結(jié)露，塔體進(jìn)行加熱，塔上部控制在300℃，塔下部控制在150℃。加熱可以采用蒸汽加熱或者電加熱。2、布袋收塵器殼體也要加熱，溫度控制在150℃。3、在120—150℃之間，含砷煙氣腐蝕性很強(qiáng)，驟冷塔、布袋收塵器以及他們之間的聯(lián)結(jié)管道必須使用耐腐蝕材料。4、布袋的反吹風(fēng)也必須加熱，以保證布袋在反吹風(fēng)時(shí)也不會(huì)結(jié)露。八、目前采用兩段焙燒的廠家處理含砷的有色金屬礦和金礦我國(guó)剛剛起步，還處在摸索階段，國(guó)內(nèi)五大黃金集團(tuán)中：山東國(guó)大集團(tuán)在2003年由北京礦院設(shè)計(jì)一套180噸/日兩段焙燒生產(chǎn)線試生產(chǎn)；山東恒邦集團(tuán)在2004購(gòu)買波利登技術(shù)建設(shè)一套200噸/日漿式進(jìn)料兩段焙燒系統(tǒng)，隨后又自行改造一套干式進(jìn)料兩段焙燒系統(tǒng)；福建紫金集團(tuán)2007年由北京礦冶院設(shè)計(jì)日處理200噸漿式進(jìn)料兩段焙燒系統(tǒng)2008年投產(chǎn)；中金集團(tuán)2007年由長(zhǎng)春黃金設(shè)計(jì)院在湖南平江設(shè)計(jì)一套200噸/日漿式兩段焙燒系統(tǒng)2008年投產(chǎn)；中金集團(tuán)又在陜西潼關(guān)在建一套兩段焙燒系統(tǒng)。九、結(jié)語(yǔ)

二段焙燒作為含砷金精礦的預(yù)處理工藝是一個(gè)很好的方法，特別是綜合回收有價(jià)金屬