含砷锌铟精矿冶炼过程中砷的直接回收工艺研究

1、锌精矿冶炼过程中砷的直接回收工艺研究摘要：在沸腾炉利用弱氧焙烧使As和S从物料中脱除，再经过二次燃烧室使As和S得到充分燃烧后全部进入烟气中，烟气经余热锅炉和电收尘脱除大部分烟尘，通过收砷设备冷凝沉降后得到As2O3粗烟尘，其As2O3含量达到96%以上，粗烟尘经砷提纯装置使As2O3含量达到98%以上，提纯过程中的砷渣返回原料工序循环使用，烟气经脱砷处理后用于制酸，整个生产过程均设计为全封闭自动化流水线作业。关键词：锌精矿；砷；工艺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砷及其化合物会给大气、水、土壤等造成严重的重金属污染，对人类的生产生活构成巨大的威胁。在众多可能引发砷污染的行业中，有色金属冶炼行业最为突出，有色金属冶炼过程中的砷污染随着冶炼行业的高速发展而日益严重，因砷污染引发的各类问题给环境保护带来沉重的压力。如何在保证有色金属冶炼企业正常生产的前提下有

5、效地治理砷污染，实现经济效益和环境效益双赢，是摆在有色金属冶炼行业面前一个棘手又亟待解决的难题。在锌精矿制酸生产线配套建设砷回收系统，锌精矿经焙烧后，烟气可用于生产硫酸，锌焙砂用于提取锌，生产过程中还可开发烟气余热生产蒸汽，用于发电。但由于金属As的存在，容易形成二次污染，因此必须对锌精矿进行脱砷处理。经脱砷后的锌焙砂作为炼锌原料使用，经砷回收系统加工提纯的As2O3亦可作为合格的冶炼物料回收其中宝贵的有价金属As，此举可将锌精矿制酸过程中产生的砷污染降到最低水平。1 技术选择含砷物料焙烧的目的主要是脱除砷，两段焙烧首先在流化态焙烧炉中使含砷锌精矿中的砷挥发进入烟气，然后再在二次燃烧室使其中的

6、金属可溶性的氧化物和硫酸盐。含砷锌精矿中的砷主要以FeAsS的形式存在，焙烧炉的温度和氛围极其重要，在适当的温度及低氧气氛下，砷和硫一起挥发，当和沸腾炉和二次燃烧室中的氧气反应时，组分将按下式反应1：2FeAsS+FeS2=5FeS+As2S3As2S3（g）+9O2=6SO2+As4O6（g）3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2（g）砷回收系统分为收砷工序和精砷工序，收砷工序采用循环水间接冷却法收集烟气中As2O3，精砷工序采用高温电炉焙烧蒸馏还原法，使As在高温下升华，对收砷工序收集的As2O3进行加工提纯。1.1 收砷工序技术选择从焙烧系统出来的含As烟气先经二次燃烧室燃烧，使As充分

7、氧化，然后经电除尘去除烟尘，再通过夹套水冷却的重力沉降室（收砷料斗）降温收集As2O3烟尘，As2O3烟尘被大量收集，烟气中As2O3的回收率在99%以上，As的脱除率在93%以上。收集下来的As2O3烟尘通过螺旋排灰机、埋刮板运输机至自动包装机包装后送往As产品库贮存或送精砷工序继续加工提纯。相关的反应如下：As的氧化反应：4As+3O2 2 As2O31.2 精砷工序技术选择在精砷工序，含As2O3烟尘经650高温电炉蒸馏还原，As在高温下升华，再经冷却后收集、包装即得高纯度As2O3产品，废渣定期清理后返回原配料系统闭路循环，As收集率达99%以上，尾气经过布袋收尘后，汇入硫酸尾气处理系

8、统，确保尾气达到国家标准后通过风机和烟囱高空排放。相关反应如下：As2O3的还原反应：2As2O3 4As+3O2As在高温下的氧化反应：4As+3O2 2 As2O32 工艺流程砷回收系统由收砷工序和精砷工序组成，工艺流程图如下：余热锅炉自动包装电收尘脱砷SO2烟气净化系统吸收系统（排空）尾 气蒸汽含砷蒸气二次燃烧室提纯装置收砷系统含砷烟尘三氧化二砷（成品外售）含砷锌精矿烘干机沸腾炉焙砂冷却机焙砂（提炼锌原料）转化系统硫 酸（成品外售）发电装置废渣图2.1含砷锌精矿冶炼过程中砷的直接回收工艺流程图3 试验过程原料为锌精矿，其主要化学成分如下（%）：Zn 53、Cu 0.8、Pb 1.0、Fe

9、 6.0、S 21、As 2 。3.1 收砷工序考虑到原料所含的水分对后续工序产生影响，先用烘干机将物料烘干，物料进入沸腾炉焙烧后得到含As烟气，为使烟气中的砷金属充分氧化，As烟气经二次燃烧室继续焙烧。试验考察二次燃烧室温度对As2O3的回收率的影响，试验结果如表3.1：表3.1 二次燃烧室温度对As2O3回收率的影响温度（）500550600650700750800850900950砷回收率（%）95.997.398.699.598.998.297.996.696.195.9根据以上数据，得到二次燃烧室温度和As2O3回收率的关系曲线，如图3.1：图3.1 二次燃烧室温度与As2O3回收率

10、的关系曲线图试验结果表明，当二次燃烧室温度为650时，收砷系统As2O3的回收率最高，达99.5%。在二次燃烧室内，主要发生As的氧化反应，燃烧室内氧气的含量是反应可否顺利进行的关键因素之一。试验考察收砷系统鼓风机鼓风量对As2O3的回收率的影响，试验结果见表3.2：表3.2 二次燃烧室鼓风量对As2O3的回收率的影响鼓风量（Nm³/h）1500160017001800190020002100砷回收率（%）96.696.997.398.698.698.598.6根据以上数据，得到二次燃烧室鼓风机鼓风量与As2O3的回收率的关系曲线，如图3.2所示：图3.2 二次燃烧室鼓风量与As2O

11、3的回收率关系曲线图试验结果表明，当二次燃烧室鼓风量大于1800Nm³/h时，收砷工序As2O3的回收率基本稳定在98.6%左右。3.2 精砷工序在收砷工序，烟尘中的As2O3含量为96%，精砷工序目的是将烟尘中的As2O3含量提高至98%。精砷工序以高温蒸馏还原法还原烟尘中的As2O3，As属于低沸点金属，熔点()为8173650kPa，沸点()为615(升华)，在受热液化之前因已达到饱和蒸汽压而之间变为气态，即不经液态，直接升华变为蒸汽，利用As金属与其他金属之间的蒸汽压差别分离金属As，进一步提高的As2O3纯度。试验主要考察电炉温度对三氧化二砷回收率的影响，试验结果见表3.3

12、：表3.3 电炉温度对As2O3的回收率的影响电炉温度（）595600605610615620625砷回收率（%）96.397.597.998.999.198.798.3根据以上数据，得到电炉温度与As2O3的回收率的关系曲线，如图3.3：图3.3 电炉温度与As2O3的回收率的关系曲线试验结果表明，当电炉温度达到As金属的沸点时候，As2O3的回收率最高。4 效益分析含砷锌精矿冶炼过程中砷的直接回收技术不仅填补了国内冶炼行业砷回收技术空白，为治理砷污染提供借鉴价值，亦带来可观的经济效益、环境效益和社会效益。3.1 经济效益分析以年处理20万吨含砷锌精矿生产线为例，在生产线旁配套建设以以上技术

13、及工艺为核心的收砷系统，每年合格三氧化二砷8000吨，年销售收入可达2560万元，年销售利润431万元，年创税404万元。收砷系统回收合格三氧化二砷产品，产生直接效益；还能带动含砷固体危险废物的综合利用开发，生产合格的冶炼物料，创造巨大的间接经济效益。3.2 环境效益分析含砷锌精矿冶炼过程中砷的直接回收不但可以大大缓解有色金属产业发展带来的环境压力，更使砷污染从源头上得到根治，解决有色金属冶炼行业长期存在的砷污染治理难题，环保效益明显。3.3 社会效益分析含砷锌精矿冶炼过程中砷的直接回收工艺流程独特，技术指标先进，通过对物料中伴生资源砷的深度利用，极大的缓解了有色金属冶炼行业对周边环境的沉重压力，社会效益明显，给含砷物料的处理和回收的产业化发展提供了广阔的发展前景，具有很强的行业普及和推广意义。5 结论1