一種電弧爐處理含砷物料的方法
2023-04-23 21:51:41 1
專利名稱：一種電弧爐處理含砷物料的方法
技術領域：
本發明涉及含砷物料處理的方法，具體涉及一種用電弧爐處理含砷物料，綜合回 收砷及有價金屬的方法。
背景技術：
砷元素普遍存在於有色金屬礦體中，隨著礦物的開採、選礦、冶金以及各類金屬產 品深加工過程的進行，砷主要以三氧化二砷、五氧化二砷、金屬砷、砷化合物等形態存在於 煙塵、廢水、廢渣、廢氣以及產品中。我國有色金屬行業每年隨精礦帶入的砷量在20000噸 以上，造成大量各種難以處理的既含有色金屬又含砷的物料的積存。砷具有毒性，特別是地 下水中可溶性砷化合物有流動性，如此大量的含砷化合物長期堆存，不僅影響有色金屬工 業的持續發展，而且勢必對環境造成汙染。含砷物料作為一種有用的二次資源，可以從中提煉出各種含砷產品。針對含三氧 化二砷(As2O3)物料的處理，通常有溼法和火法兩種工藝。溼法工藝是利用三氧化二砷在 熱水中的溶解度較大，將砷物料中的三氧化二砷溶解於熱水中，經過過濾，濾液濃縮、冷卻、 結晶，產出結晶體三氧化二砷產品。火法處理工藝是利用三氧化二砷具有低沸點的特性，通 過加熱使其揮發，經冷凝、塵降，再通過布袋收塵器收塵，便可以得到白砷產品。溼法工藝所 製備的三氧化二砷產品質量好，但處理流程長，脫砷率較低，特別結晶母液易造成二次水汙 染，環保處理成本高。現有火法處理工藝，如反射爐揮發、平窯揮發、平爐揮發等，具有流程 短、效率高的特點，只要控制好揮發的溫度範圍，很容易實現三氧化二砷的揮發，但需要採 用迴轉窯等設備進一步回收揮發殘留物中的有價金屬，勞動強度大，勞動環境差。
發明內容
本發明的目的是提供一種用電弧爐處理含砷物料，綜合回收砷及其他有價金屬的 方法，該方法採用一座爐子即可實現三氧化二砷的揮發和其他有價金屬的還原熔煉，減少 了多次進出料的操作，設備少，流程短，處理量大，綜合回收好，成本低，操作簡單，作業環境 好。實現本發明上述的目所採取的技術方案為將含砷物料加入電弧爐熔煉揮發，爐 頂溫度為500 900°C，熔池溫度1000 1500°C，爐壓力-50 5Pa ；加入的還原劑為焦粉， 佔含砷物料重量的0. 5 6%，粒度0. 1 5. Omm ；加入的添加劑為石英砂和/或氧化鈣，佔 含砷物料重量的0. 5 5%，粒度1. 0 40mm ；揮發出的三氧化二砷蒸氣分別製備三氧化砷 和金屬砷。本發明的具體技術方案還包括(1)揮發出的三氧化二砷蒸氣製取三氧化二砷時，將其通入5 30Nm3/h流量的 空氣，經過在500 80°C下多級沉降和布袋收塵得到三氧化二砷；(2)揮發出的三氧化二 砷蒸氣製取金屬砷時，將其直接進入炭熱還原室，炭熱還原溫度為600 850°C，冷凝溫度 350°C 常溫，經還原的金屬砷蒸氣進行冷凝、收集得到金屬砷。
本發明的含砷物料是通過以下兩種方式之一加入電弧爐，(1)爐頂或爐側加料口， (2)電極中空孔；所採用的電弧爐為交流電弧爐或直流電弧爐；所述的含砷物料為有色冶 煉過程中產出的砷灰、砷渣、含砷鉛泥物料，其中以含三氧化二砷的物料為主。當電弧爐熔煉揮發後殘渣含砷 90%，三氧化二砷含量99%以上的比例> 70%。同時，可綜合回 收物料中所含的鐵、錫、鉛、鋅、銅、鎳等有價金屬，最終拋渣含砷低(< )。3.本發明方法採用一座電弧爐即可實現物料中三氧化二砷的揮發和有價金屬的 還原熔煉，設備適應性強，流程短、操作簡單，噪聲汙染小、煙氣量小，煙氣處理設施簡單，佔 地面積小，投資省，採用本發明工藝能產生較好的社會和經濟效益。
圖1為本發明的原則工藝流程圖。
具體實施例實施例1將IOOOKg含錫砷灰(成分如下表1)配加入粒度為0. 1 5. Omm的焦粉，以 及3%粒度為1. 0 40mm的石英砂和氧化鈣，採用螺旋進料機將物料通過電極的中空孔加 入到負壓在-20士5Pa的1250KVA直流電弧爐中，爐頂溫度控制在800士50°C，保持熔池溫 度1100士50°C進行三氧化二砷的揮發，揮發出來的三氧化二砷蒸氣通入20Nm3/h流量的空 氣，進行冷卻和多級沉降，沉降溫度500 80°C，經收集得產品710Kg。其中，在2號、3號、 4號沉降室的純度達到99%以上，產率85% (沉降室從爐子到布袋收塵是1號、2號、3號、 4號)，1號沉降室三氧化二砷純度達到95%以上，布袋收塵中三氧化二砷純度達到96%以 上。殘渣繼續加入的焦粉，2%的石英砂、氧化鈣進行還原熔煉，還原劑和造渣劑進行強 還原熔煉得到粗錫，爐渣含砷< 1%。表1含錫砷煙塵成分
元素AsCaFePbSbSiSn成份(％)56. 82. 110. 4330. 4500. 1981. 420實施例2用600KVA交流電弧爐處理銅冶煉熔煉爐布袋收塵產出的含砷物料，主要成分 As57. 98 %，CuO. 20 %，Pb4. 47 %。
將上述含砷物料500Kg配入2%粒度為0. 1 5. Omm的焦碳，3%粒度為1. 0 40mm石英砂和氧化鈣後，採用螺旋進料機，從爐側加料口將物料加入負壓在-30 士 5Pa的電 弧爐中，爐頂溫度控制在800士50°C之間，熔池溫度保持在1000士50°C，揮發得到的三氧化 二砷直接進入炭熱還原爐進行還原，還原溫度800士20°C，經還原的金屬砷蒸氣經350°C 常溫冷凝、收集得99%的金屬砷，砷的總收率>98%。殘渣加入5%還原劑和造渣劑進行強 還原熔煉得到粗鉛和含砷低於的爐渣。實施例3次氧化鋅煙塵(煙化爐處理鉛鋅密閉鼓風爐爐渣產出的煙塵)主要成分Zn50%， Pb4%，As25%。將上述成分的物料IOOOkg配加入粒度為5%粒度為0. 1 5. Omm的焦碳以及5% 粒度為1. 0 40mm的石英砂、氧化鈣等添劑後，通過爐頂加料的方式將物料加入到1250KVA 直流電弧爐中，控制爐頂溫度600士50°C，熔煉溫度900士50°C進行三氧化二砷的揮發，揮 發出來的三氧化二砷蒸氣通入10Nm3/h流量的空氣，進行冷卻和多級沉降，沉降溫度500 80°C，經收集得不同品質三氧化二砷產品291kg，其中品質> 96%的三氧化二砷產率> 92%。砷的一次揮發率> 95%，殘渣含砷< 3%。
權利要求
一種用電弧爐處理含砷物料的方法，其特徵方法步驟為將含砷物料加入電弧爐熔煉揮發，爐頂溫度為500～900℃，熔池溫度1000～1500℃，爐壓力 50～5Pa；加入的還原劑為焦粉，佔含砷物料重量的0.5～6％，粒度0.1～5.0mm；加入的添加劑為石英砂和/或氧化鈣，佔含砷物料重量的0.5～5％，粒度1.0～40mm；揮發出的三氧化二砷蒸氣分別製備三氧化砷和金屬砷。
2.根據權利要求1所述的用電弧爐處理含砷物料的方法，其特徵是(1)揮發出的三氧 化二砷蒸氣製取三氧化二砷時，將其通入5 30Nm3/h流量的空氣，經過在500 80°C下多 級沉降和布袋收塵得到三氧化二砷；(2)揮發出的三氧化二砷蒸氣製取金屬砷時，將其直 接進入炭熱還原室，炭熱還原溫度為600 850°C，冷凝溫度350°C 常溫，經還原的金屬砷 蒸氣進行冷凝、收集得到金屬砷。
3.根據權利要求1或2所述的用電弧爐處理含砷物料的方法，其特徵是含砷物料通 過兩種方式之一加入電弧爐，⑴爐頂或爐側加料口，⑵電極中空孔；所採用的電弧爐為 交流電弧爐或直流電弧爐；含砷物料為有色冶煉過程中產出的的砷灰、砷渣、含砷鉛泥物 料，其中以含三氧化二砷的物料為主。
4.根據權利要求1或2所述的用電弧爐處理含砷物料的方法，其特徵是當電弧爐熔 煉揮發後殘渣含砷< 3%時，再加入0. 5 3%碳還原劑和0. 5 5%的石英砂、氧化鈣進行 還原熔煉，進一步揮發殘渣中的三氧化二砷和回收其中的有價金屬。
全文摘要
本發明涉及一種用電弧爐處理含砷物料，綜合回收砷及其他有價金屬的方法。本發明的方法步驟為將含三氧化二砷物料加入電弧爐，根據含砷物料的成分，加入一定比例的還原劑和添加劑，保持一定爐壓和溫度使物料中的三氧化二砷充分揮發；所揮發出來的三氧化二砷蒸汽可通過兩種路徑可分別獲得高品質的三氧化砷和金屬砷；揮發殘留渣經過加入造渣劑和還原劑熔煉進一步回收其中的有價金屬。本發明的方法僅採用一座電弧爐即可實現三氧化二砷的揮發和其他有價金屬的還原熔煉，設備適應性強，流程短、操作簡單，綜合回收好，作業環境好。
文檔編號C22B30/04GK101921921SQ20101025680
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月19日 優先權日2010年8月19日
發明者劉新陽, 朱華明, 溫宗漢, 王煒, 董瀚, 黃迎紅 申請人:雲南錫業集團(控股)有限責任公司