专利名称：一种电弧炉处理含砷物料的方法
技术领域：
本发明涉及含砷物料处理的方法，具体涉及一种用电弧炉处理含砷物料，综合回 收砷及有价金属的方法。
背景技术：
砷元素普遍存在于有色金属矿体中，随着矿物的开采、选矿、冶金以及各类金属产 品深加工过程的进行，砷主要以三氧化二砷、五氧化二砷、金属砷、砷化合物等形态存在于 烟尘、废水、废渣、废气以及产品中。我国有色金属行业每年随精矿带入的砷量在20000吨 以上，造成大量各种难以处理的既含有色金属又含砷的物料的积存。砷具有毒性，特别是地 下水中可溶性砷化合物有流动性，如此大量的含砷化合物长期堆存，不仅影响有色金属工 业的持续发展，而且势必对环境造成污染。含砷物料作为一种有用的二次资源，可以从中提炼出各种含砷产品。针对含三氧 化二砷(As2O3)物料的处理，通常有湿法和火法两种工艺。湿法工艺是利用三氧化二砷在 热水中的溶解度较大，将砷物料中的三氧化二砷溶解于热水中，经过过滤，滤液浓缩、冷却、 结晶，产出结晶体三氧化二砷产品。火法处理工艺是利用三氧化二砷具有低沸点的特性，通 过加热使其挥发，经冷凝、尘降，再通过布袋收尘器收尘，便可以得到白砷产品。湿法工艺所 制备的三氧化二砷产品质量好，但处理流程长，脱砷率较低，特别结晶母液易造成二次水污 染，环保处理成本高。现有火法处理工艺，如反射炉挥发、平窑挥发、平炉挥发等，具有流程 短、效率高的特点，只要控制好挥发的温度范围，很容易实现三氧化二砷的挥发，但需要采 用回转窑等设备进一步回收挥发残留物中的有价金属，劳动强度大，劳动环境差。
发明内容
本发明的目的是提供一种用电弧炉处理含砷物料，综合回收砷及其他有价金属的 方法，该方法采用一座炉子即可实现三氧化二砷的挥发和其他有价金属的还原熔炼，减少 了多次进出料的操作，设备少，流程短，处理量大，综合回收好，成本低，操作简单，作业环境 好。实现本发明上述的目所采取的技术方案为将含砷物料加入电弧炉熔炼挥发，炉 顶温度为500 900°C，熔池温度1000 1500°C，炉压力-50 5Pa ；加入的还原剂为焦粉， 占含砷物料重量的0. 5 6%，粒度0. 1 5. Omm ；加入的添加剂为石英砂和/或氧化钙，占 含砷物料重量的0. 5 5%，粒度1. 0 40mm ；挥发出的三氧化二砷蒸气分别制备三氧化砷 和金属砷。本发明的具体技术方案还包括(1)挥发出的三氧化二砷蒸气制取三氧化二砷时，将其通入5 30Nm3/h流量的 空气，经过在500 80°C下多级沉降和布袋收尘得到三氧化二砷；(2)挥发出的三氧化二 砷蒸气制取金属砷时，将其直接进入炭热还原室，炭热还原温度为600 850°C，冷凝温度 350°C 常温，经还原的金属砷蒸气进行冷凝、收集得到金属砷。
本发明的含砷物料是通过以下两种方式之一加入电弧炉，(1)炉顶或炉侧加料口， (2)电极中空孔；所采用的电弧炉为交流电弧炉或直流电弧炉；所述的含砷物料为有色冶 炼过程中产出的砷灰、砷渣、含砷铅泥物料，其中以含三氧化二砷的物料为主。当电弧炉熔炼挥发后残渣含砷< 3%时，再加入0. 5 3%碳还原剂和0. 5 5% 的石英砂、氧化钙进行还原熔炼，进一步挥发残渣中的三氧化二砷和回收其中的有价金属。本发明有下列优点与效果1.由于基本采用负压操作，在处理各种形式(如烟尘、粉状物料)的含三氧化二 砷(As203)物料时(如有色冶炼过程中产出的砷灰、砷渣、含砷铅泥，含锡砷烟尘、含铅砷烟 尘、含锌砷烟尘等)，环境界面好。2.采用本方法三氧化二砷挥发率高，砷产品直收率高、品质好。其中，三氧化二砷 含量95%以上的直收率> 90%，三氧化二砷含量99%以上的比例> 70%。同时，可综合回 收物料中所含的铁、锡、铅、锌、铜、镍等有价金属，最终抛渣含砷低(< )。3.本发明方法采用一座电弧炉即可实现物料中三氧化二砷的挥发和有价金属的 还原熔炼，设备适应性强，流程短、操作简单，噪声污染小、烟气量小，烟气处理设施简单，占 地面积小，投资省，采用本发明工艺能产生较好的社会和经济效益。
图1为本发明的原则工艺流程图。
具体实施例实施例1将IOOOKg含锡砷灰(成分如下表1)配加入粒度为0. 1 5. Omm的焦粉，以 及3%粒度为1. 0 40mm的石英砂和氧化钙，采用螺旋进料机将物料通过电极的中空孔加 入到负压在-20士5Pa的1250KVA直流电弧炉中，炉顶温度控制在800士50°C，保持熔池温 度1100士50°C进行三氧化二砷的挥发，挥发出来的三氧化二砷蒸气通入20Nm3/h流量的空 气，进行冷却和多级沉降，沉降温度500 80°C，经收集得产品710Kg。其中，在2号、3号、 4号沉降室的纯度达到99%以上，产率85% (沉降室从炉子到布袋收尘是1号、2号、3号、 4号)，1号沉降室三氧化二砷纯度达到95%以上，布袋收尘中三氧化二砷纯度达到96%以 上。残渣继续加入的焦粉，2%的石英砂、氧化钙进行还原熔炼，还原剂和造渣剂进行强 还原熔炼得到粗锡，炉渣含砷< 1%。表1含锡砷烟尘成分
元素AsCaFePbSbSiSn成份(％)56. 82. 110. 4330. 4500. 1981. 420实施例2用600KVA交流电弧炉处理铜冶炼熔炼炉布袋收尘产出的含砷物料，主要成分 As57. 98 %，CuO. 20 %，Pb4. 47 %。
将上述含砷物料500Kg配入2%粒度为0. 1 5. Omm的焦碳，3%粒度为1. 0 40mm石英砂和氧化钙后，采用螺旋进料机，从炉侧加料口将物料加入负压在-30 士 5Pa的电 弧炉中，炉顶温度控制在800士50°C之间，熔池温度保持在1000士50°C，挥发得到的三氧化 二砷直接进入炭热还原炉进行还原，还原温度800士20°C，经还原的金属砷蒸气经350°C 常温冷凝、收集得99%的金属砷，砷的总收率>98%。残渣加入5%还原剂和造渣剂进行强 还原熔炼得到粗铅和含砷低于的炉渣。实施例3次氧化锌烟尘(烟化炉处理铅锌密闭鼓风炉炉渣产出的烟尘)主要成分Zn50%， Pb4%，As25%。将上述成分的物料IOOOkg配加入粒度为5%粒度为0. 1 5. Omm的焦碳以及5% 粒度为1. 0 40mm的石英砂、氧化钙等添剂后，通过炉顶加料的方式将物料加入到1250KVA 直流电弧炉中，控制炉顶温度600士50°C，熔炼温度900士50°C进行三氧化二砷的挥发，挥 发出来的三氧化二砷蒸气通入10Nm3/h流量的空气，进行冷却和多级沉降，沉降温度500 80°C，经收集得不同品质三氧化二砷产品291kg，其中品质> 96%的三氧化二砷产率> 92%。砷的一次挥发率> 95%，残渣含砷< 3%。
权利要求
一种用电弧炉处理含砷物料的方法，其特征方法步骤为将含砷物料加入电弧炉熔炼挥发，炉顶温度为500～900℃，熔池温度1000～1500℃，炉压力 50～5Pa；加入的还原剂为焦粉，占含砷物料重量的0.5～6％，粒度0.1～5.0mm；加入的添加剂为石英砂和/或氧化钙，占含砷物料重量的0.5～5％，粒度1.0～40mm；挥发出的三氧化二砷蒸气分别制备三氧化砷和金属砷。
2.根据权利要求1所述的用电弧炉处理含砷物料的方法，其特征是(1)挥发出的三氧 化二砷蒸气制取三氧化二砷时，将其通入5 30Nm3/h流量的空气，经过在500 80°C下多 级沉降和布袋收尘得到三氧化二砷；(2)挥发出的三氧化二砷蒸气制取金属砷时，将其直 接进入炭热还原室，炭热还原温度为600 850°C，冷凝温度350°C 常温，经还原的金属砷 蒸气进行冷凝、收集得到金属砷。
3.根据权利要求1或2所述的用电弧炉处理含砷物料的方法，其特征是含砷物料通 过两种方式之一加入电弧炉，⑴炉顶或炉侧加料口，⑵电极中空孔；所采用的电弧炉为 交流电弧炉或直流电弧炉；含砷物料为有色冶炼过程中产出的的砷灰、砷渣、含砷铅泥物 料，其中以含三氧化二砷的物料为主。
4.根据权利要求1或2所述的用电弧炉处理含砷物料的方法，其特征是当电弧炉熔 炼挥发后残渣含砷< 3%时，再加入0. 5 3%碳还原剂和0. 5 5%的石英砂、氧化钙进行 还原熔炼，进一步挥发残渣中的三氧化二砷和回收其中的有价金属。
全文摘要
本发明涉及一种用电弧炉处理含砷物料，综合回收砷及其他有价金属的方法。本发明的方法步骤为将含三氧化二砷物料加入电弧炉，根据含砷物料的成分，加入一定比例的还原剂和添加剂，保持一定炉压和温度使物料中的三氧化二砷充分挥发；所挥发出来的三氧化二砷蒸汽可通过两种路径可分别获得高品质的三氧化砷和金属砷；挥发残留渣经过加入造渣剂和还原剂熔炼进一步回收其中的有价金属。本发明的方法仅采用一座电弧炉即可实现三氧化二砷的挥发和其他有价金属的还原熔炼，设备适应性强，流程短、操作简单，综合回收好，作业环境好。
文档编号C22B30/04GK101921921SQ20101025680
公开日2010年12月22日 申请日期2010年8月19日 优先权日2010年8月19日
发明者刘新阳, 朱华明, 温宗汉, 王炜, 董瀚, 黄迎红 申请人:云南锡业集团(控股)有限责任公司