一種從含砷煙塵還原揮發(fā)分離砷的方法
【專利摘要】一種從含砷煙塵還原揮發(fā)分離砷的方法，本發(fā)明包括先按含砷煙塵∶碳質(zhì)還原劑∶促進劑的質(zhì)量比為100∶（5～15）∶（0.05～0.20）的比例進行配料，并混合均勻；再將配料在保護氣體中升溫還原，溫度為450～600℃，時間30～120min，系統(tǒng)氣壓90～98kPa；還原揮發(fā)產(chǎn)生的煙氣冷卻至150～250℃，經(jīng)收塵得到三氧化二砷。本發(fā)明可將含砷煙塵還原揮發(fā)脫砷溫度降低至600℃以下，能夠有效地節(jié)約能源和減少試劑消耗；含砷煙塵中砷脫除率可達到90.0%以上，分離砷后的殘渣可直接作為回收有價金屬的原料；脫砷選擇性好，揮發(fā)煙塵中三氧化二砷純度達到97.0%以上。
【專利說明】一種從含砷煙塵還原揮發(fā)分離砷的方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域中的火法冶金過程，特別是從火法冶金過程副產(chǎn) 的含砷煙塵還原揮發(fā)高效分離砷的方法。

【背景技術(shù)】 [0002] 鉛、銅、銻、錫等重金屬的火法冶金過程及鉛、銅等金屬的電解精煉產(chǎn)出 的陽極泥火法處理過程，均會產(chǎn)出含砷的煙塵(或煙灰)。這些含砷煙塵含有銻、鉛、鉍、銀等 有價金屬，但同時也含有一定量的有毒元素砷。為了將煙塵中的有價金屬充分利用或加工 成金屬及化合物產(chǎn)品，需將其中的砷分離。目前，從含砷煙塵中分離砷的方法主要可以分成 兩類。一類是濕法冶金的方法，另一類是火法冶金的方法。從含砷煙塵中用濕法冶金分離 砷的方法包括水浸法、堿性溶液浸出法、酸性溶液浸出法。其中水浸法和堿性溶液浸出法是 選擇性地將砷溶解進入溶液而與有價金屬分離；酸性溶液浸出法在將砷浸出進入溶液的同 時，部分有價金屬也溶解進入溶液，然后再在溶液中進行砷與有價金屬的分離。水浸法得到 三氧化二砷作為產(chǎn)品；堿性和酸性溶液浸出法中砷只能以砷酸鹽(如砷酸鐵、砷酸鈉）的形 式產(chǎn)出。由于含砷煙塵中砷可以三價和五價兩種形態(tài)存在，因而導致濕法冶金方法分離砷 不徹底，試劑消耗大、成本高、得到的最終含砷產(chǎn)物難處置等問題。
[0003] 火法冶金分離砷主要是利用三氧化二砷容易揮發(fā)的特點，通過升高溫度使之進入 氣相，以實現(xiàn)其與煙塵中其他成份的分離。從煙塵中用火法冶金分離砷的方法包括真空揮 發(fā)法、直接揮發(fā)法和還原揮發(fā)法。真空揮發(fā)法，是在真空的條件下利用金屬砷(或三氧化二 砷）與金屬或其氧化物的沸點差異使砷(或三氧化二砷）優(yōu)先揮發(fā)，此法雖能有效地分離砷， 但操作難度大、設(shè)備要求高、生產(chǎn)成本高。直接揮發(fā)法主要是針對對煙塵中以三氧化二砷形 態(tài)存在的砷，選擇性將其優(yōu)先揮發(fā)，如申請?zhí)枮?01010152960. 1，發(fā)明名稱為"銻砷煙塵直 接分離銻砷方法"將煙塵在反射爐中升溫至680°C優(yōu)先揮發(fā)砷；申請?zhí)枮?01010268964. 6， 發(fā)明名稱為"一種直流礦熱蒸餾回收砷的方法"，是將煙塵加入礦熱爐中，在爐頂溫度為 45(T500°C條件下進行三氧化二砷的揮發(fā)；發(fā)明專利號為201110260188. X，發(fā)明名稱為"一 種復雜含砷及有價金屬渣塵物料的綜合回收方法"，將含砷渣塵在60(T800°C進行一次揮發(fā) 三氧化二砷，得到As 2O3含量為6(Γ70%的中間產(chǎn)品，再將中間產(chǎn)品進行二次揮發(fā)得到三氧化 二砷產(chǎn)品。直接揮發(fā)法不能分離煙塵中以五氧化二砷形態(tài)存在的砷，同時在揮發(fā)過程中煙 塵中的三價砷也可能氧化為五價，因此，直接揮發(fā)法分離砷的效果差。
[0004] 還原揮發(fā)法是針對煙塵中砷可以三價和五價兩種形態(tài)共存的特點，在升溫揮發(fā)過 程中加入還原劑，使煙塵中的五價砷還原成三價，同時也抑制揮發(fā)過程五價砷的生成，使砷 形成三氧化二砷揮發(fā)而與有價金屬分離，通常加入的還原劑為煤粉或木炭粉。但煤或木炭 作為還原劑，其還原的溫度通常大于700°C，過高的溫度容易造成含砷煙塵的熔結(jié)，導致工 業(yè)生產(chǎn)難以連續(xù)進行。此外，煙塵中其他成份隨溫度的升高揮發(fā)程度加大，使得火法分離砷 的過程選擇性下降，不僅降低了煙塵中有價元素的回收率，易導致煙塵中的其它有價金屬 化合物還原成金屬，從而影響砷的揮發(fā)，同時高的揮發(fā)溫度也使其它的有色金屬（如銻、鉛） 揮發(fā)，達不到砷與有價金屬徹底分離的目的，而目前尚未見在低溫下利用碳質(zhì)還原劑還原 揮發(fā)高效脫除含砷煙塵中砷的文獻報導。（周紅華.高砷銻煙灰綜合回收工藝研究，湖南有 色金屬，2005, 21 (1):21-22.;傅作健.高鉛砷轉(zhuǎn)爐煙塵中砷的綜合利用問題.有色金屬 (冶煉部分），1978,（10) :18-22.;李磊廖彬王華邱在軍，一種選擇性氧化-還原法回收 砷銻煙塵中砷、銻的方法.申請?zhí)枺?01310545140. 2,申請日：2013年11月7日；胡斌姚 金江王智友周坐東.含砷煙灰脫砷現(xiàn)狀，湖南有色金屬，2013，29(5): 41-44.)。


【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 為了克服已有的從含砷煙塵中還原揮發(fā)脫砷方法的不足，本發(fā)明提供 一種能有效地從含砷煙塵中低溫揮發(fā)砷，成本低，效率高的含砷煙塵還原揮發(fā)脫砷法。
[0006] 本發(fā)明為達到上述目的采用的技術(shù)方案是：將含砷煙塵、碳質(zhì)還原劑、促進劑按一 定的配比混合均勻，在一定的溫度進行反應(yīng)，揮發(fā)出來的煙氣經(jīng)冷凝、收集，得到三氧化二 砷產(chǎn)品，揮發(fā)殘渣為脫砷后的有價金屬渣料。本發(fā)明的實質(zhì)是利用促進劑的助燃催化作用， 降低碳質(zhì)還原劑與含砷煙塵中高價砷的反應(yīng)溫度，從而在低溫下將其還原為三氧化二砷并 揮發(fā)。
[0007] 采用上述還原揮發(fā)脫砷法具體的工藝過程和參數(shù)如下： 1配料 按含砷煙塵：碳質(zhì)還原劑：促進劑的質(zhì)量比為100 :(5~15) :(0. 05、. 20)的比例進行 配料，并混合均勻。
[0008] 2還原揮發(fā) 上述配料在保護氣體中升溫還原，溫度為45(T600°C，時間3(Tl20min，系統(tǒng)氣壓 90?98kPa。其主要反應(yīng)為： 3煙氣冷卻

【權(quán)利要求】
1. 一種從含砷煙塵還原揮發(fā)分離砷的方法，其特征在于包括以下步驟： A按含砷煙塵：碳質(zhì)還原劑：促進劑的質(zhì)量比為100 : (5~15) : (0. 05、. 20)的比例進 行配料，并混合均勻； B還原揮發(fā) 將配料在保護氣體中升溫還原，溫度為45(T600°C，時間3(Tl20min，系統(tǒng)氣壓 90?98kPa; C煙氣冷卻 還原揮發(fā)產(chǎn)生的煙氣冷卻至15(T250°C，經(jīng)收塵得到三氧化二砷。
2. 如權(quán)利要求1所述的從含砷煙塵還原揮發(fā)分離砷的方法，其特征在于：A步驟所述的 碳質(zhì)還原劑為無煙煤粉或木炭粉。
3. 如權(quán)利要求2所述的從含砷煙塵還原揮發(fā)分離砷的方法，其特征在于：所述無煙煤 粉的粒度為〇. 125、. 300mm，以質(zhì)量百分比計的固定碳含量彡65%。
4. 如權(quán)利要求2所述的從含砷煙塵還原揮發(fā)分離砷的方法，其特征在于：所述的木炭 粉粒度為〇. 125~0. 300mm，以質(zhì)量百分比計的固定碳含量彡76. 0%。
5. 如權(quán)利要求1所述的從含砷煙塵還原揮發(fā)分離砷的方法，其特征在于：所述促進 劑為聚乙二醇、鋁粉、鄰苯二甲酸二戊酯的一種或幾種；其中聚乙二醇為平均分子量為 380?420的聚乙二醇400 ;鋁粉為粒度彡0. 180mmm，含量彡98%的工業(yè)鋁粉；鄰苯二甲酸二 戊酯為含量彡98. 5%的工業(yè)品。
6. 如權(quán)利要求1所述的從含砷煙塵還原揮發(fā)分離砷的方法，其特征在于：所述的保護 氣體為工業(yè)氮氣，氮氣的體積百分濃度> 99%。
7. 如權(quán)利要求1所述的從含砷煙塵還原揮發(fā)分離砷的方法，其特征在于：所述的含砷 煙塵是處理鉛、銅、銻、錫等金屬的火法冶金過程中產(chǎn)出的含砷煙塵或中間產(chǎn)品，成份的質(zhì) 量百分比范圍為：Sb 20. 0?80·0，Ρ13 0.2?70.0, Bi 0.2?70.0, Cu 0.5?20.0, As 0.5?40.0。
【文檔編號】C22B30/04GK104294053SQ201410601278
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月1日
【發(fā)明者】楊天足, 陳霖, 劉偉鋒, 郝占東, 張杜超, 肖慶凱, 饒帥 申請人:中南大學