1、两段焙烧除砷技术简介两段焙烧除砷技术简介一、砷的简介一、砷的简介、砷的性质、砷的性质 砷是一种两性元素，可以显金砷是一种两性元素，可以显金属性，也可以显非金属性。而且它属性，也可以显非金属性。而且它可以呈三价砷和五价砷，它的比较可以呈三价砷和五价砷，它的比较稳定的氧化物就是，这就是所说的稳定的氧化物就是，这就是所说的白砷，或叫白砒，是一种剧毒物质白砷，或叫白砒，是一种剧毒物质，容易挥发。，容易挥发。 是一种很特殊的物质，它有三是一种很特殊的物质，它有三态：气态、变态和固态。在态：气态、变态和固态。在以上以上呈气态存在，在呈气态存在，在时，它可以形时，它可以形成玻璃砷，在低于成玻璃砷，在低于时呈
2、固态。人时呈固态。人们利用容易挥发的特点，将它从系们利用容易挥发的特点，将它从系统中分离出来。统中分离出来。 在硫化矿物中，砷主要以砷黄铁矿()、雌黄()和雄黄()形态存在。在加热时，它们离解成蒸汽挥发，并在氧气中很快氧化成 。控制炉窑的气氛，使它在还原性气氛中， 以气态的形态留在烟气中 ，由于还原气氛中不足，所以一般不再变化。如果在高温氧化的气氛中， 容易氧化成难挥发的，而很容易与其他氧化物，如、等生成比较稳定的砷酸盐，而这种砷酸盐只有在很高的温度下才能分解，多数都留在焙砂和烟尘中。因此，制取 ，是关键，一定要在还原气氛中，而不能在氧化气氛中。云南某厂焙烧炉内是氧化气氛，所以砷大部分在焙砂和
3、烟尘中，给电解带来很大麻烦，而烟气中白砷很少，不能正常收砷。、白砷的提取及烟气净化、白砷的提取及烟气净化 从烟气中提取白砷，分为两步：即高温段收从烟气中提取白砷，分为两步：即高温段收尘，低温段收砷。高温段收尘是普通的烟气净化尘，低温段收砷。高温段收尘是普通的烟气净化，不外乎余热锅炉、旋风收尘、电收尘或其它干，不外乎余热锅炉、旋风收尘、电收尘或其它干法收尘设备，但不能用湿法收尘。为提高的纯度法收尘设备，但不能用湿法收尘。为提高的纯度，应当尽量在高温段把烟尘全部收下来，但无论，应当尽量在高温段把烟尘全部收下来，但无论采用何种净化方式，净化后烟气温度不能低于采用何种净化方式，净化后烟气温度不能低于。
4、 低温度收砷的烟气温度一般在低温度收砷的烟气温度一般在，烟气从，烟气从以上的温度降到以上的温度降到，而且要骤冷。所谓骤冷，就，而且要骤冷。所谓骤冷，就是要使烟气在极短的时间内，通过是要使烟气在极短的时间内，通过这一温度段这一温度段，以免形成玻璃砷。玻璃砷是一种类似水玻璃的，以免形成玻璃砷。玻璃砷是一种类似水玻璃的物质，粘性很大，容易粘结在关闭上，或堵塞设物质，粘性很大，容易粘结在关闭上，或堵塞设备，使系统不能正常生产。备，使系统不能正常生产。 烟气冷却方式有很多，有直接冷却和间接冷却，冷却介质又分为空气冷却和水冷却。 空气直接冷却也能达到效果，但是却明显降低浓度，同时设备和管路都增大，因此，这
5、种方法在我国烟气普遍制酸的情况下是不可取的。 我国现普遍采用骤冷塔喷雾冷却的方法。就是在高温电收尘后面设置一台骤冷装置，烟气从塔顶部进入，从塔的下部侧面排出，在塔的上部烟气入口端安装喷嘴（一般是三个喷嘴）。该种喷嘴是一种水的压缩空气同时进入的双通道喷嘴，进入的水喷出后完全雾化，利用这种雾气的蒸发潜热使烟气降温。使用骤冷塔冷却效果好，烟气量增加不大，而且喷进的水汽在制酸可洗涤下来，只有少量压缩空气进入系统，不影响浓度。 使用骤冷塔要求有很高的技术，因为雾化喷嘴有供水供气两套系统，而且是独立的。为了防止喷嘴堵塞，通入的水最好是软化水，温度控制范围和喷入的水量应当是自动连锁的，当温度高于时增大雾量，
6、温度低于时减少喷雾量。但无论喷入多少水量，在塔内必须是完全雾化的，塔底排出的灰必须是干的，否则在塔底部的排灰口形成泥浆，堵塞管道。二、工艺概述二、工艺概述 对于砷黄铁矿不能采用一段焙烧，对于砷黄铁矿不能采用一段焙烧，因为在氧过剩的情况下，原料中的铁将形因为在氧过剩的情况下，原料中的铁将形成三氧化二铁，砷就会成为砷酸铁固定在成三氧化二铁，砷就会成为砷酸铁固定在三氧化二铁中对金形成新的包裹，在氰化三氧化二铁中对金形成新的包裹，在氰化浸出时抑制了金的提取。浸出时抑制了金的提取。 所谓二段焙烧就是一段炉内进行缺氧所谓二段焙烧就是一段炉内进行缺氧焙烧，在氧气稍微不足的条件下焙烧含砷焙烧，在氧气稍微不足的
7、条件下焙烧含砷金精矿，使原料中的铁生成四氧化三铁，金精矿，使原料中的铁生成四氧化三铁，这样砷、硫就会挥发出来，从而达到脱砷这样砷、硫就会挥发出来，从而达到脱砷、脱硫的目的。二段炉内进行硫酸化焙烧、脱硫的目的。二段炉内进行硫酸化焙烧，以利于矿石中有价金属的综合回收。实，以利于矿石中有价金属的综合回收。实验表明，温度控制在验表明，温度控制在，进气的氧量为，进气的氧量为完全焙烧的完全焙烧的时，铁转化为四氧化三铁。时，铁转化为四氧化三铁。()()()() 一段炉的烟气进入二级旋风收尘器，第一级旋风收尘器除材质外与目前的通用设备没有特别之处，在第二级旋风收尘器增加了空气喷咀，给入空气使变成，变成，这就是
8、我们常说的沸腾炉烟气后燃烧室，这也是与其它流程的不同之处。 一段炉的焙砂和旋风收尘器收下的粉尘进入二段炉，在二段炉进行硫酸化焙烧。一段焙砂中残留有的在二段炉反应时就会有足够的分压使有价金属转变为硫酸盐。由于硫的燃烧以及四氧化三铁转变为三氧化二铁是放热反应，靠自热可以满足二段焙烧炉操作温度的要求。 二段炉旋风收尘起的烟气与一段炉第二级旋风收尘器的烟气混合在一起进入烟气处理系统。三、原料三、原料 由于我国没有含金砷黄铁矿的由于我国没有含金砷黄铁矿的大型矿山，所以二段焙烧用的金精矿大型矿山，所以二段焙烧用的金精矿来源复杂，北起黑龙江，南至广西云来源复杂，北起黑龙江，南至广西云南，东起山东，西至新疆，
9、遍及二十南，东起山东，西至新疆，遍及二十多个省。山东等冶炼厂开始使用来自多个省。山东等冶炼厂开始使用来自朝鲜、南亚、欧洲、南美、非洲等十朝鲜、南亚、欧洲、南美、非洲等十多个国家的精矿，矿物成分非常复杂多个国家的精矿，矿物成分非常复杂。 某厂所用含砷金精矿化学某厂所用含砷金精矿化学成份表成份表成份成份四、焙烧炉四、焙烧炉 还原炉和氧化炉与现有的沸还原炉和氧化炉与现有的沸腾炉结构基本相同。内衬保温砖，腾炉结构基本相同。内衬保温砖，耐火砖，炉顶采用整体浇注以延长耐火砖，炉顶采用整体浇注以延长炉子寿命，特别是偶尔出现正压时炉子寿命，特别是偶尔出现正压时不会从炉顶散发有害气体。不会从炉顶散发有害气体。
10、第一次从瑞典引进的还原炉内第一次从瑞典引进的还原炉内径，工作高度，床面积，床能力径，工作高度，床面积，床能力。氧化炉内径，工作高度，床面积氧化炉内径，工作高度，床面积,床床能力能力。排料方式均为炉底排料。排料方式均为炉底排料。 五、操作中的几个问题五、操作中的几个问题、焙烧温度、焙烧温度 对于一段缺氧焙烧温度，国内有两对于一段缺氧焙烧温度，国内有两家工厂分别采用家工厂分别采用和和两种温度，两种温度，从焙烧效果来看相差不大。从焙烧效果来看相差不大。 二段炉的焙烧温度在二段炉的焙烧温度在。精矿中。精矿中砷在砷在的条件下，奥图泰的保证脱砷的条件下，奥图泰的保证脱砷率是，目前国内几个厂的脱砷率仅仅率是
11、，目前国内几个厂的脱砷率仅仅是。渣含砷在是。渣含砷在之间，由于渣含砷高之间，由于渣含砷高，金的浸出率比较低。，金的浸出率比较低。 焙烧料应是含有表面多孔的金属氧焙烧料应是含有表面多孔的金属氧化物，使氰化物溶液容易在其中迁移化物，使氰化物溶液容易在其中迁移。焙烧料的颜色可用目测做基准来确。焙烧料的颜色可用目测做基准来确定焙烧条件是否满意。定焙烧条件是否满意。 鲜红的烧渣表示赤铁矿（）太多鲜红的烧渣表示赤铁矿（）太多，可能由于温度太高或有过剩氧存在，可能由于温度太高或有过剩氧存在；黑色表示由于氧不足或温度太低所；黑色表示由于氧不足或温度太低所致磁铁矿（）太多；通常理想的烧渣致磁铁矿（）太多；通常理
12、想的烧渣是深褐色，含有约是深褐色，含有约赤铁矿和赤铁矿和磁铁矿磁铁矿。、沸腾床层高度、沸腾床层高度 瑞典奥图泰公司采用炉底排料的办法控制沸腾瑞典奥图泰公司采用炉底排料的办法控制沸腾层高度，即炉底排料管上安装翻板阀，根据炉内的层高度，即炉底排料管上安装翻板阀，根据炉内的压差自动控制翻板阀进行排料。这种排料方法的最压差自动控制翻板阀进行排料。这种排料方法的最大好处是根据原料的特性，通过调整炉内的压差来大好处是根据原料的特性，通过调整炉内的压差来控制物料在炉内的停留时间，这种办法对处理不同控制物料在炉内的停留时间，这种办法对处理不同原料的能力较强，但是对仪表和控制系统要求很高原料的能力较强，但是对仪
13、表和控制系统要求很高。 国内的沸腾炉习惯于溢流排料，通过溢流口所国内的沸腾炉习惯于溢流排料，通过溢流口所砌砖的层数来调整溢流口的高度，一般控制在砌砖的层数来调整溢流口的高度，一般控制在。由于一段炉对焙砂的质量要求很高，往往在试车阶由于一段炉对焙砂的质量要求很高，往往在试车阶段在调整风量的同时还要调整溢流口的高度。段在调整风量的同时还要调整溢流口的高度。六、收尘六、收尘 收尘问题是二段焙烧中很关键的收尘问题是二段焙烧中很关键的一环，按奥图泰提供的技术，一段炉一环，按奥图泰提供的技术，一段炉产生的烟气，进入第二级旋风收尘器产生的烟气，进入第二级旋风收尘器，在第二级旋风收尘器通入空气与烟，在第二级旋
14、风收尘器通入空气与烟气中的、进行反应，第二级旋风收尘气中的、进行反应，第二级旋风收尘器变成了一个燃烧室。根据第二级旋器变成了一个燃烧室。根据第二级旋风收尘器的温度自动调整一段炉的给风收尘器的温度自动调整一段炉的给料量。料量。 二级旋风收尘器后接喷雾冷却塔二级旋风收尘器后接喷雾冷却塔，将烟气温度降到，将烟气温度降到以满足电收尘器以满足电收尘器的要求。按理说，烟气进入喷雾冷却的要求。按理说，烟气进入喷雾冷却塔经过喷水进行绝热蒸发，应该降温塔经过喷水进行绝热蒸发，应该降温，但在实际操作中不但不降温，有时，但在实际操作中不但不降温，有时还升温，这说明在后燃烧室、并没有还升温，这说明在后燃烧室、并没有反
15、应完全，而且带入喷雾冷却塔继续反应完全，而且带入喷雾冷却塔继续反应。反应。七、砷的回收七、砷的回收 二段焙烧要解决两大问题，一二段焙烧要解决两大问题，一是焙烧过程中要从矿石中脱出、以提是焙烧过程中要从矿石中脱出、以提高金的浸出率，二是要解决烟气中砷高金的浸出率，二是要解决烟气中砷的回收。的回收。 电收尘器出口温度一般在电收尘器出口温度一般在，为了防止玻璃砷的产生，必须将烟气为了防止玻璃砷的产生，必须将烟气骤冷到骤冷到。以气态形式存在于烟气。以气态形式存在于烟气中，烟气进入喷雾塔后，与雾化水接中，烟气进入喷雾塔后，与雾化水接触，使水完全汽化，烟气自身温度骤触，使水完全汽化，烟气自身温度骤冷到冷到
16、，其中的穿过容易生成粘性，其中的穿过容易生成粘性玻璃体的温度区（玻璃体的温度区（），迅速冷凝），迅速冷凝转变为固态颗粒状结晶，然后在后续转变为固态颗粒状结晶，然后在后续的布袋收尘器中收集下来。的布袋收尘器中收集下来。各温度下气体的饱和浓度温度（温度（）浓度（） 从表中可以看出在条件下，布袋收尘器后烟气每标立方米含量比多了一个数量级，这给污酸处理，砷渣的堆存以及环境保护带来一系列的问题，因此，骤冷塔烟气温度的控制室非常重要的。 在砷的回收问题上，瑞典奥图泰公司的许多经验是值得我们学习的。、为防止喷雾塔塔壁结露，塔体进行加热，塔上部控制在，塔下部控制在。加热可以采用蒸汽加热或者电加热。、布袋收尘器
17、壳体也要加热，温度控制在。、在之间，含砷烟气腐蚀性很强，骤冷塔、布袋收尘器以及他们之间的联结管道必须使用耐腐蚀材料。、布袋的反吹风也必须加热，以保证布袋在反吹风时也不会结露。八、目前采用两段焙烧的厂家八、目前采用两段焙烧的厂家 处理含砷的有色金属矿和金矿处理含砷的有色金属矿和金矿我国刚刚起步，还处在摸索阶段，我国刚刚起步，还处在摸索阶段，国内五大黄金集团中：山东国大集国内五大黄金集团中：山东国大集团在年由北京矿院设计一套吨日两团在年由北京矿院设计一套吨日两段焙烧生产线试生产；山东恒邦集段焙烧生产线试生产；山东恒邦集团在购买波利登技术建设一套吨日团在购买波利登技术建设一套吨日浆式进料两段焙烧系统
18、，随后又自浆式进料两段焙烧系统，随后又自行改造一套干式进料两段焙烧系统行改造一套干式进料两段焙烧系统；福建紫金集团年由北京矿冶院设；福建紫金集团年由北京矿冶院设计日处理吨浆式进料两段焙烧系统计日处理吨浆式进料两段焙烧系统年投产；中金集团年由长春黄金设年投产；中金集团年由长春黄金设计院在湖南平江设计一套吨日浆式计院在湖南平江设计一套吨日浆式两段焙烧系统年投产；中金集团又两段焙烧系统年投产；中金集团又在陕西潼关在建一套两段焙烧系统在陕西潼关在建一套两段焙烧系统。九、结语九、结语 二段焙烧作为含砷金精矿的预处理工艺是一个很好的方法，特别是综合回收有价金属，回收砷、硫都取得很好的经济效益。 原料含砷在58%的范围内脱砷效率应该能达到93%。控制一段炉的焙烧温度和气氛是非常重要的，那种采用弱氧焙烧而不是缺氧焙烧，不向后燃烧室通入空气的操作是不妥的，脱砷率达不到90%，金的回收率也低于90%。 对于处理含砷的有色金属矿和金矿我国刚刚起步，在处在摸索阶段，随着经验的积累，开发利用含砷的有色金属矿和金矿的前景是非常广阔的。
