本實(shí)用新型屬于環(huán)保領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)涉及一種用于從含砷煙氣中提取砷的清潔生產(chǎn)裝備。
背景技術(shù)：
在有色金屬物料冶煉過(guò)程中，有些礦石或物料含有較高的砷，這部分砷在有色金屬冶煉過(guò)程中會(huì)變成砷的氧化物As2O3，同時(shí)冶煉煙氣中還含有粉塵、SO2、SO3、CO、CO2、NOX等氣體成分。為了能夠處置含砷高的有色金屬物料，同時(shí)兼顧工藝順暢運(yùn)行，目前采取的是驟冷收砷工藝，同時(shí)為了消除低露點(diǎn)氣體成分SO3對(duì)收砷工藝運(yùn)行的影響，采取了添加堿性物質(zhì)氣相中和的方法和裝備。如此流程和裝備，可以保證含砷的有色金屬礦物原料的應(yīng)用，以及流程的順利進(jìn)行，但是同時(shí)在驟冷收砷環(huán)節(jié)產(chǎn)生了大量的、含有硫酸鹽及少量粉塵的、As2O3品質(zhì)較差的、難以繼續(xù)綜合利用的含砷危險(xiǎn)廢棄物，嚴(yán)重影響有色冶煉行業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展。本實(shí)用新型的目的在于解決上述問(wèn)題，提供一種提取砷的清潔生產(chǎn)方法及裝備。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型提出的是一種用于從冶煉含砷煙氣中提取砷的清潔生產(chǎn)方法及裝備，具體的是通過(guò)連續(xù)在線二次砷提純工藝從含砷的有色金屬物料或含砷的有色金屬冶煉煙氣中回收高品質(zhì)的產(chǎn)品As2O3，進(jìn)一步的還原生產(chǎn)單質(zhì)砷或金屬砷產(chǎn)品；同時(shí)采取氣相中和工藝將煙氣中的低露點(diǎn)酸性氣體SO3去除，并且采用高效率的塑燒板除塵設(shè)備，最終大大降低后工序含酸、含砷廢水處理費(fèi)用。二次砷提純工藝在制取高品質(zhì)As2O3的同時(shí)，還可以將提取殘余硫酸鹽轉(zhuǎn)化為無(wú)害的一般固體廢物。該實(shí)用新型是整體的砷回收、提純、產(chǎn)品化、無(wú)害化的工藝技術(shù)和裝備，屬典型的清潔生產(chǎn)工藝。
具體來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案：
一種提取砷的清潔生產(chǎn)裝備，其特征在于，所述裝備包括熱量回收裝置、除塵裝置、驟冷裝置、收砷裝置、輸送裝置、煅燒裝置及砷回收裝置，其中驟冷裝置包括一次驟冷裝置及二次驟冷裝置，收砷裝置包括一次收砷裝置及二次收砷裝置，連接關(guān)系為熱量回收裝置的煙氣出口連接至除塵裝置入口，除塵裝置煙氣出口連接至一次驟冷裝置入口，煙氣在一次驟冷裝置中冷卻后產(chǎn)生的氣固混合物進(jìn)入一次收砷裝置，在一次收砷裝置中過(guò)濾分離后，氣體排出進(jìn)入后段處理工藝，一次收砷裝置中分離出來(lái)的粉體和一次驟冷裝置中剩余的固體一起經(jīng)過(guò)輸送裝置送至煅燒裝置，煅燒裝置中煅燒后產(chǎn)生的氣體進(jìn)入二次驟冷裝置，而固體則進(jìn)入無(wú)害化處理工序，二次驟冷裝置中產(chǎn)生的氣固混合物送入二次收砷裝置過(guò)濾處理，經(jīng)過(guò)二次收砷裝置過(guò)濾后產(chǎn)生的氣體排出進(jìn)入后段處理工藝，所產(chǎn)生的高品質(zhì)氧化砷粉體則進(jìn)入砷回收裝置進(jìn)行處理。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所用的一次驟冷裝置為霧化堿性溶液驟冷裝置，一次驟冷裝置連接有堿性溶液配送裝置，堿性溶液配送裝置將堿性溶液送入一次驟冷裝置中霧化并噴淋從除塵裝置進(jìn)入一次驟冷裝置的煙氣，使煙氣驟冷至110-170℃。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所用的二次驟冷裝置為采用空氣作為冷卻劑間接冷卻的氣冷式驟冷裝置。
仍然作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，一次和二次收砷裝置為采用塑燒板作為過(guò)濾介質(zhì)的塑燒板收砷器。
在以上裝備的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在二次收砷裝置的氣體出口安裝有引風(fēng)機(jī)，作為煅燒裝置的煙氣輸送動(dòng)力。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所用的煅燒裝置為采取均勻外部加熱方式的煅燒揮發(fā)窯。
在再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述提取砷的清潔生產(chǎn)裝備還配接有空氣壓縮機(jī)，空氣壓縮機(jī)連接在堿性溶液配送裝置將堿性溶液輸送至一次驟冷裝置的管路上以實(shí)現(xiàn)堿性溶液在一次驟冷裝置內(nèi)的加壓霧化噴淋。
在仍然另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述砷回收裝置包括氧化砷還原設(shè)備，其中二次收砷器收集的氧化砷粉體在該氧化砷還原設(shè)備中還原成金屬砷或單質(zhì)砷，還原剩余物質(zhì)則返回到有色熔煉系統(tǒng)配料中。
采用本實(shí)用新型的提取砷的清潔生產(chǎn)裝備實(shí)現(xiàn)提取砷的清潔生產(chǎn)工藝，所述工藝方法包括以下步驟：
S1、一次收砷：含砷煙氣經(jīng)過(guò)熱量回收和除塵處理后，進(jìn)入一次驟冷裝置，在一次驟冷裝置中冷卻后產(chǎn)生的氣固混合物進(jìn)入一次收砷裝置過(guò)濾收集含砷粉體，過(guò)濾后產(chǎn)生的煙氣氣體進(jìn)入后段煙氣處理工藝，過(guò)濾后產(chǎn)生的含砷粉體及一次驟冷裝置中的殘余固體一起通過(guò)輸送裝置輸送至煅燒裝置；
S2、煅燒：將上一步驟一次收砷步驟中送來(lái)的粉體在煅燒裝置中進(jìn)行均勻加熱至280-350℃進(jìn)行煅燒，使混合物中的氧化砷升華為氣態(tài)，煅燒后產(chǎn)生的固體進(jìn)入固體無(wú)害化處理工序，而含砷氣體則進(jìn)入二次收砷步驟；
S3、二次收砷：將上一步驟煅燒步驟送來(lái)的含砷煙氣送至二次驟冷裝置，在二次驟冷裝置中將含砷煙氣冷卻產(chǎn)生氣體和氧化砷粉體的氣固混合物，氣固混合物進(jìn)入二次收砷裝置進(jìn)行氣固分離，所分離出來(lái)的氣體進(jìn)入后段煙氣處理工藝，氧化砷粉體則進(jìn)入砷回收工序；
S4、砷回收：上一步驟二次收砷步驟分離獲得的氧化砷粉體進(jìn)入砷回收裝置，砷回收裝置包括還原裝置，在還原裝置中將二次收砷步驟中獲得的氧化砷粉體進(jìn)行還原得到金屬砷或單質(zhì)砷。
在以上方法的優(yōu)選實(shí)施方案中，一次驟冷裝置為堿性溶液霧化噴淋驟冷裝置，輸入一次驟冷裝置的含砷煙氣經(jīng)過(guò)堿性溶液噴淋使煙氣被驟冷至110-170℃并且煙氣被堿性溶液中和，二次驟冷裝置為采用空氣作為冷卻劑的空氣間接驟冷裝置，其中在一次驟冷氣相中和過(guò)程中產(chǎn)生硫酸鹽粉體，所述粉體與一次驟冷裝置中的其它殘余固體及一次收砷裝置中過(guò)濾產(chǎn)生的含砷粉體一起通過(guò)輸送裝置送入煅燒裝置。
有益效果：本實(shí)用新型通過(guò)連續(xù)二次砷提純工藝從含砷的有色金屬物料或含砷的有色金屬冶煉煙氣中回收高品質(zhì)的產(chǎn)品As2O3，進(jìn)一步還原生產(chǎn)單質(zhì)砷或金屬砷產(chǎn)品，避免了低品質(zhì)含砷物料屬危險(xiǎn)廢物難以銷(xiāo)售和利用的情況；同時(shí)采取氣相中和工藝將煙氣中的低露點(diǎn)酸性氣體SO3去除，并且采用高效率的塑燒板除塵設(shè)備，大大降低后工序含酸、含砷廢水處理費(fèi)用；該實(shí)用新型是整體的砷回收、提純、產(chǎn)品化、無(wú)害化的工藝技術(shù)和裝備，屬典型的清潔生產(chǎn)工藝，可大大提高有色冶煉企業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。
附圖說(shuō)明
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中：1、余熱鍋爐；2、電除塵器；3、一次驟冷器；4、溶液配送裝置；5、空氣壓縮機(jī)；6、一次塑燒板收砷器； 7、輸送設(shè)備；8、煅燒揮發(fā)窯；9、二次驟冷器；10、二次塑燒板收砷器；11、引風(fēng)機(jī)；12、還原裝置。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提出了一種通過(guò)連續(xù)二次提砷工藝從含砷的有色金屬物料或含砷的有色金屬冶煉煙氣中回收砷的工藝方法及裝置。
含砷的有色金屬物料，在各種形式的熔煉爐或爐窯內(nèi)熔煉或焙燒，砷的硫化物或化合物被氧化為As2O3進(jìn)入到煙氣中，同時(shí)煙氣中還含有粉塵、SO2、SO3、CO、CO2、NOX等氣體成分。高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)余熱鍋爐回收熱量、電除塵器去除絕大部分粉塵后，再經(jīng)一次驟冷器噴淋堿性的霧化溶液，煙氣驟冷至110-170℃，氣體中的As2O3凝固為固體，氣體中的SO3被堿性物質(zhì)中和為硫酸鹽固體，氣固混合物部分自驟冷器內(nèi)下落收集，絕大部分進(jìn)入一次塑燒板收砷器，As2O3和硫酸鹽粉體通過(guò)輸送設(shè)備集中收集，過(guò)濾后煙氣去后續(xù)制酸工序。
在該過(guò)程中，高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)余熱鍋爐回收熱量后溫度降低至350-400℃，經(jīng)過(guò)電除塵后，煙氣溫度≤400℃，優(yōu)選為300-360℃。其中，一次驟冷器是指采用噴淋液體霧化直接快速冷卻煙氣的立式、臥式或其他可以實(shí)現(xiàn)該功能的設(shè)備等，其形式不做特別限定。一次驟冷器出口氣體溫度110-170℃，優(yōu)選120-160℃。優(yōu)選地，為解決有色冶煉煙氣中低露點(diǎn)SO3等組分，采取的堿性溶液為Ca(OH)2、NaOH及其他堿性物質(zhì)溶液等其中的一種或幾種的復(fù)配混合物。
一次驟冷器及一次塑燒板收砷器收集的含As2O3、含硫酸鹽粉體混合物，經(jīng)輸送設(shè)備集中收集收送進(jìn)入煅燒揮發(fā)窯內(nèi)，通過(guò)外部加熱方式加熱到280-350℃，混合物中的As2O3升華為氣體狀態(tài)，含氣態(tài)As2O3氣體的煙氣通過(guò)管道進(jìn)入二次驟冷器，氣態(tài)As2O3再次凝固為As2O3粉體，并隨氣流進(jìn)入二次塑燒板收砷器中，As2O3固態(tài)粉體得以過(guò)濾集中收集，過(guò)濾后煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)輸送并入去后續(xù)制酸工序煙氣管道。
含As2O3、硫酸鹽固體混合物的煅燒揮發(fā)窯，為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，可采取電加熱、天然氣或煤氣加熱等可以實(shí)現(xiàn)均勻外部加熱的方式，As2O3揮發(fā)到氣體中自窯內(nèi)排出，硫酸鹽等固體物質(zhì)自窯尾排出。回轉(zhuǎn)窯為氣密設(shè)備，煙氣輸送動(dòng)力由二次塑燒板收砷器后引風(fēng)機(jī)提供。二次驟冷器，宜采取強(qiáng)制空氣間接冷卻等可以實(shí)現(xiàn)快速冷卻的方式和設(shè)備，將二次揮發(fā)的氣態(tài)As2O3在此冷卻為固態(tài)As2O3粉體。二次收砷器，形式同一次塑燒板收砷器，均為具有在線噴吹清灰功能的箱式結(jié)構(gòu)的塑燒板收砷設(shè)備形式。
二次塑燒板收砷器得到的二次提純的固態(tài)As2O3粉體，再輸送至還原裝置，采用碳還原或氫氣還原等還原工藝，將As2O3還原為單質(zhì)砷或金屬砷，還原剩余物質(zhì)返回到有色熔煉系統(tǒng)配料中。
下面將進(jìn)一步結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。
含砷的有色金屬礦物原料，在各種形式的熔煉爐或爐窯內(nèi)熔煉或焙燒，砷的硫化物或化合物被氧化為As2O3進(jìn)入到煙氣中，同時(shí)煙氣中還含有粉塵、SO2、SO3、CO、CO2、NOX等氣體成分。高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)余熱鍋爐1回收熱量后溫度降低至350-400℃，進(jìn)入電除塵器2利用高壓靜電去除絕大部分粉塵。因此經(jīng)過(guò)有色冶煉煙氣除塵設(shè)備電除塵后煙氣的溫度≤400℃，優(yōu)選≤380℃，更優(yōu)選為300-360℃。
除塵后煙氣再進(jìn)入一次驟冷器3內(nèi)，溶液配送裝置4輸送而來(lái)的堿性溶液，與空氣壓縮機(jī)5輸送而來(lái)的壓縮空氣，在一次驟冷器3內(nèi)經(jīng)流化噴頭混合霧化，與高溫?zé)煔獬浞纸佑|，煙氣溫度降低至110-170℃，氣體中的As2O3凝固為固態(tài)粉體，氣體中的SO3被堿性物質(zhì)中和為硫酸鹽固態(tài)粉體。驟冷器是指采用噴淋液體霧化直接快速冷卻煙氣的立式、臥式或其他可以實(shí)現(xiàn)該功能的設(shè)備等，其形式不做特別限定。所述霧化堿性溶液，可采取壓縮空氣霧化方式，亦可采取高壓溶液直接霧化方式等。驟冷器出口氣體溫度110-170℃，優(yōu)選120-160℃。一次驟冷器中所用的堿性溶液為Ca(OH)2、NaOH及其他堿性物質(zhì)溶液等其中的一種或幾種的復(fù)配混合物以解決有色冶煉煙氣中低露點(diǎn)SO3等組分。
氣固混合物部分自一次驟冷器3內(nèi)下落收集，絕大部分進(jìn)入一次塑燒板收砷器6，As2O3和硫酸鹽粉體通過(guò)輸送設(shè)備7集中收集，過(guò)濾后煙氣去后續(xù)處理工藝，如制酸工序。本實(shí)用新型采用的一次As2O3收集設(shè)備除為塑燒板收砷器外，也可以采用布袋收砷器等。但優(yōu)選為塑燒板收砷器，其具有耐酸、抗結(jié)露、耐高濕煙氣、除塵效率高達(dá)99.99%等特點(diǎn)，特別適應(yīng)本實(shí)用新型煙氣條件特點(diǎn)。
一次驟冷器3及一次塑燒板收砷器6收集的含As2O3、硫酸鹽固態(tài)粉體混合物，經(jīng)輸送設(shè)備7集中收集收送進(jìn)入煅燒揮發(fā)窯8內(nèi)，通過(guò)外部加熱方式加熱到280-350℃，混合物中的As2O3固態(tài)粉體升華為氣態(tài)。用于含As2O3、硫酸鹽固體混合物的煅燒揮發(fā)窯，宜采用連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，加熱方式可采取電加熱、天然氣或煤氣加熱等可以實(shí)現(xiàn)均勻外部加熱的方式；As2O3揮發(fā)到氣體中自窯內(nèi)排出，硫酸鹽等固體物質(zhì)自窯尾排出。回轉(zhuǎn)窯為氣密設(shè)備，煙氣輸送動(dòng)力由二次塑燒板收砷器后引風(fēng)機(jī)11提供。
含氣態(tài)As2O3的煙氣通過(guò)管道進(jìn)入二次驟冷器9內(nèi)，氣態(tài)As2O3再次凝固為As2O3固態(tài)粉體，并隨氣流進(jìn)入二次塑燒板收砷器10中，As2O3固態(tài)粉體得以過(guò)濾集中收集，過(guò)濾后煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)11輸送并入去后續(xù)制酸工序煙氣管道。二次驟冷器宜采用強(qiáng)制空氣間接冷卻等可以實(shí)現(xiàn)快速冷卻的方式和設(shè)備，將二次揮發(fā)的氣體As2O3在此冷卻為固體As2O3。二次收砷器形式同一次塑燒板收砷器，均為具有在線噴吹清灰功能的箱式濾袋結(jié)構(gòu)的塑燒板收砷設(shè)備形式。
二次塑燒板收砷器10得到的二次提純的As2O3固態(tài)粉體，再輸送至還原裝置12，采用碳還原或氫氣還原等還原工藝，將As2O3還原為單質(zhì)砷或金屬砷。提純剩余物質(zhì)，返回到有色熔煉系統(tǒng)配料中。
上面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作了詳細(xì)的說(shuō)明，但是本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施方式，在所屬技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下做出各種變化。