CN1187459C - 高砷铅阳极泥脱砷方法 - Google Patents
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Abstract
发明涉及高砷铅阳极泥的脱砷方法，采用在密闭回转窑2内通入水蒸汽1焙烧，焙烧产生的烟尘通过冷凝***4收集回收As2O3，少量尾气用碱液处理后排放，控制焙烧温度400℃-750℃，焙烧时间0.5-4小时，水蒸汽流量300～5000ml/min，以及适当的回转窑转速，能脱除阳极泥中大部分的砷，铅、锑则留在焙砂中。本发明具有脱砷效果好、方法简便、设备简单、成本低、无环境污染等优点，适用于高砷铅阳极泥的预处理脱砷。
Description
技术领域
本发明涉及从高砷铅阳极泥中脱砷的方法，尤其是采用火法挥发焙烧脱砷的方法。
背景技术
高砷物料，特别是高砷阳极泥是提取有色金属及贵金属的重要原料，脱砷一直是处理该类物料公认的技术难点。现有的工艺流程主要有火法流程、湿法流程、以及火法-湿法联合流程。火法流程主要有挥发焙烧法、还原焙烧法、以及真空脱砷法等。火法流程的工艺较为成熟，对原料的适应性强，且流程简单，操作简便，很多冶炼厂都采用火法脱砷。但火法流程脱砷的效果差，脱砷率只能达到40-70％，操作温度较高，设备问题难以解决，环境污染严重。《沈冶科技》，1982年2期刊载的“铜铅阳极泥中砷锑的回收利用及其生产工艺的探讨”一文，介绍了铜铅阳极泥氧化挥发焙烧脱砷，生产三氧化二砷的工艺，工艺过程为在空气气氛下将高砷阳极泥置于密封回转窑内进行氧化挥发焙烧脱砷，挥发烟气通过收尘设备收集可得到粗三氧化二砷。此工艺在空气气氛下焙烧，在传统的挥发焙烧过程中，由于在空气气氛中焙烧，炉内过强的氧化气氛导致As(III)转化为难挥发的As(V)化合物，而且氧化挥发焙烧脱砷率较低，砷与铅锑分离较差，存在环境污染严重，周期长，成本高等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效无污染的高砷铅阳极泥脱砷方法。
为实现发明目的，本发明的高砷铅阳极泥脱砷方法的工艺流程包括氧化焙烧、收集焙烧挥发物和用碱液处理尾气后排放工艺步骤，氧化焙烧的温度为400～750℃，焙烧时间为0.5～4小时，在氧化焙烧升温阶段当焙烧炉内温度达到水的沸点以上时通入流量范围在300毫升/分钟～5000毫升/分钟的水蒸汽至焙烧完毕，采用冷凝***收集焙烧挥发物。
为了更好地实现本发明，可以控制水蒸气流量为500毫升/分钟～2000毫升/分钟；最好的水蒸气流量为1000毫升/分钟；冷凝***采用的冷凝剂可以是水；可以采用密闭回转窑实现氧化焙烧，回转窑转速0.25转/分钟～3转/分钟；较好的焙烧温度为550℃～600℃，焙烧时间2～3小时；最好的焙烧温度为575℃。
发明工艺技术是在传统的火法—氧化挥发焙烧法的基础上提出的。高砷铅泥中绝大部分As以单质As和As2O3形式存在。由两者蒸气压与温度的关系可知，在焙烧温度下(650-800℃)，As4和As2O3都具有较高的蒸气压，所以两者都具有很强的挥发性。挥发焙烧法正是利用As4及As2O3的蒸气压与其它有价金属之间的明显差异，采用高温升华方法将砷脱去，达到与其它贵、重金属分离的目的。在焙烧过程中，As2O3比As4具有更强的挥发性，同时考虑到As2O3此时生成自由能较低，因而As4在挥发过程中都被氧化为挥发性更强的As2O3，最后主要以As2O3形态随炉气进入收尘***。挥发焙烧法虽然可实现脱砷目的，但生产过程中脱砷率却很低。其原因主要是高砷铅泥物相成份复杂，还有一部分砷以高价形态存在。传统挥发焙烧过程，由于是在空气气氛中焙烧，炉内过强的氧化气氛导致As(III)转化为难挥发的As(V)化合物。
砷的高价氧化物及砷酸盐的挥发性很小，所以这些高价砷化物的形成是挥发焙烧法脱砷效率低的主要原因。这些高价砷化物具有较高的分解温度，为增大砷的挥发率，须在较高的温度下进行焙烧。因此为避免难挥发的高价砷化物的生成，应使高砷铅泥在弱氧化气氛甚至是较弱的还原性气氛中挥发焙烧。据于此，本发明选择在水蒸汽下氧化焙烧，原因是铅阳极泥在氧势较低的水蒸汽下，其中的单质砷在温度400℃-700℃下与水蒸汽反应生成易挥发的As2O3：
在此气氛下，生成的As2O3在较低的氧势下不会被氧化为高价氧化物，使As主要以As2O3的形态大量挥发。同时由于反应生成少量的H2，使炉内气氛具有弱还原性，这种弱还原性气氛有助于高价砷化物的还原破坏：
为了保证焙烧炉内水蒸汽不冷凝和焙烧炉内保持适当的水蒸汽，应在升温阶段当焙烧炉内温度达到水的沸点以上时通入水蒸汽并保持至焙烧完毕。所以本发明在水蒸汽气氛下挥发焙烧，能够较好地满足砷的挥发要求，使砷在较低的温度条件下(400℃-700℃)就可达到较高的挥发率(90％左右)。比起传统的空气气氛氧化挥发焙烧，具有砷脱除率高，温度低的优点。另外，砷及其化合物在炉内水蒸汽气氛下反应迅速生成As2O3气体，由于As2O3气体高温下易溶于水，所以反应生成的挥发物As2O3气体在高温下溶解于水蒸汽中形成混合炉气，一起进入冷凝***。水蒸汽相对于其它气体来说具有吸热迅速易冷凝的特点，这样就有利于As2O3的冷凝。在冷凝***中As2O3气体随着水蒸汽的快速冷凝也大量冷凝进入水溶液中，随着水的冷却，As2O3从冷水中结晶析出“白砷”，经处理可以得到砷产品，废水则可循环利用。所以新工艺在焙烧过程中，砷挥发物的收集不需收尘***，在简单的冷凝***中炉气就可大部分冷凝下来，经进一步碱液吸收后只有少量尾气，达到排放标准，对环境无污染。另外由于焙烧温度较低，设备密封容易解决，可做到无气体泄漏。所以，本发明可有效地防治“砷害”，实现无污染操作。由于省去了收尘***的投资，大大降低了生产成本。
图面说明
图1是焙烧过程气体流向示意图。
具体实施方式
实施例1～5处理的高砷铅阳极泥成份为(重量％)：As 13.18，Sb 24.77，Pb22.05，Bi 2.02，Ag 2.13，Au 15.1g/t，Cu 3.31，SiO2 2.15，H2O 6.67。实施例6处理的高砷铅阳极泥成份(重量％)为：As 16.85，Sb 24.24，Pb 17.49。对应实施例序号，采用表1的工艺参数范围和下述工艺流程处理高砷铅阳极泥：
取经过干燥的上述两种粉末状阳极泥15g，分别装入小型密闭回转窑2内加热升温，当窑内温度达到水的沸点以上时通入水蒸汽1(实施例1～6通入水蒸汽的温度为100℃)，保持通入水蒸汽并在水蒸汽保护气氛下继续升温，防止在升温过程中空气将阳极泥氧化。当温度达到实验温度时停止升温，在恒温下挥发焙烧脱砷。在焙烧过程中水蒸汽1由水汽发生器导入回转窑，水蒸汽1的流量由调节发生器电压控制，整个焙烧过程中水汽流量保持恒定，水蒸汽1导入回转窑内与窑内物料反应后产生的炉气经窑尾导气管3送入冷凝***4，炉气经冷凝***4冷凝处理后的剩余气体经导气管5再通入尾气吸收池6内，经吸收池6内碱液吸收处理后的残留尾气7直接排入大气。表1同时给出了各实施例的脱砷结果。
表1实施例1～6各工艺步骤参数范围和脱砷结果
| 实施例编 号 | 焙烧温度℃ | 焙烧时间小 时 | 回转窑转速rad/min | 水蒸汽流量ml/min | 焙砂量g | 焙砂含砷率％ | 脱砷率％ |
| 1 | 400 | 4 | 0.25 | 300 | 11.7 | 12.71 | 24.8 |
| 2 | 750 | 0.5 | 1.00 | 5000 | 6.5 | 3.57 | 87.5 |
| 3 | 550 | 2 | 2.00 | 500 | 10.2 | 3.59 | 81.5 |
| 4 | 600 | 3 | 3.00 | 2000 | 9.6 | 2.84 | 86.2 |
| 5 | 575 | 2.5 | 0.50 | 1000 | 9.2 | 2.59 | 87.95 |
| 6 | 575 | 2.5 | 0.50 | 1000 | 9.4 | 2.84 | 89.44 |
Claims (7)
1.一种高砷铅阳极泥脱砷的方法，包括的工艺步骤为氧化焙烧、收集焙烧挥发物和用碱液处理尾气后排放，所述氧化焙烧的温度为400～750℃，焙烧时间为0.5～4小时，其特征在于在氧化焙烧的升温阶段，当焙烧炉内温度达到水的沸点以上时通入流量范围在300毫升/分钟～5000毫升/分钟的水蒸汽至焙烧完毕，所述焙烧挥发物的收集采用冷凝***。
2.根据权利要求1所述的阳极泥脱砷方法，其特征在于所述水蒸汽流量为500毫升/分钟～2000毫升/分钟。
3.根据权利要求2所述的阳极泥脱砷方法，其特征在于所述水蒸汽流量为1000毫升/分钟。
4.根据权利要求1所述的阳极泥脱砷方法，其特征在于所述冷凝***的冷凝剂为水。
5.根据权利要求1所述的阳极泥脱砷方法，其特征在于采用密闭回转窑实现所述氧化焙烧，回转窑转速0.25转/分钟～3转/分钟。
6.根据权利要求1所述的阳极泥脱砷方法，其特征在于所述焙烧温度为550℃～600℃，焙烧时间2～3小时。
7.根据权利要求6所述的阳极泥脱砷方法，其特征在于所述焙烧温度为575℃。
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