处理含砷烟尘的系统和方法与流程

本发明属于冶金技术领域，具体而言，本发明涉及处理含砷烟尘的系统和方法。

背景技术：

有色冶金工业产生的烟尘主要来自铜、铅、锌、钴、锡等重金属提取中含砷矿石的冶炼、焙烧或废渣烟化回收过程。其中，铜烟尘中含有cu、pb、zn等多种有价金属，化学成分复杂，且铜烟尘如果直接返回铜冶炼系统，不仅会大大增加入炉原料的杂质含量，恶化炉况，降低炉子的处理能力，而且as、bi、zn等杂质的循环累积将直接影响电铜质量。此外，as还将影响制酸触媒的使用寿命进而降低so2的转化率和硫酸产品质量。因此，将铜烟尘从铜冶炼系统中开路处理、综合回收有价金属十分必要。

目前，国内冶炼企业多采用“湿法+火法”联合工艺对冶炼烟尘进行处理，即先采用水或稀硫酸浸出烟灰中的cu、zn等有价元素，再分别加以回收；浸出渣(主要含铅)作为配料返回冶炼系统，火法回收pb等金属。工艺流程为：烟尘一酸浸一沉铜一除铁砷一蒸发结晶沉锌一七水硫酸锌，得到的浸出渣送火法工序回收铅，海绵铜送铜系统，铁砷渣堆存，七水硫酸锌外售。但该工艺还存在一些问题：铅、铜冶炼烟尘在湿法处理过程中，砷的浸出率不高，只有20％-30％，其余大部分砷残留于浸出渣中，通过配料系统又返回火法工序，循环可使得烟尘中砷含量高达40％-45％，危害正常生产；由于一部分形式的铜难溶于酸不容易被浸出，残留于浸出渣中，使得铜回收率降至60％-65％。

因此，现有处理烟尘的技术有待进一步改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种处理含砷烟尘的系统和方法。采用该系统可以实现含砷烟尘中砷、锌、铅和铜等有价金属的高效回收，从而实现含砷烟尘的资源化利用。

在本发明的一个的方面，本发明提出了一种处理含砷烟尘的系统，根据本发明的实施例，该系统包括：

水洗过滤装置，所述水洗过滤装置具有含砷烟尘入口、水入口、滤液出口和滤渣出口；

混料装置，所述混料装置具有滤渣入口、添加剂入口、还原剂入口、粘结剂入口和混合物料出口，所述滤渣入口与所述滤渣出口相连；

成型装置，所述成型装置具有混合物料入口和成型球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；

烘干装置，所述烘干装置具有成型球团入口和干燥球团出口，所述成型球团入口与所述成型球团出口相连；

转底炉，所述转底炉包括：

可转动炉底；

环形炉膛，沿着所述炉底转动方向，所述环行炉膛内被挡墙依次分隔为布料区、预热区、补风增压区、中温区、高温区和出料区；

第一烟道，所述第一烟道布置在所述预热区；

第二烟道，所述第二烟道布置在所述中温区；

出料装置，所述出料装置布置在所述出料区；

补风增压烧嘴，所述补风增压烧嘴布置在所述补风增压区；

燃气烧嘴，所述燃气烧嘴布置在所述预热区、所述中温区和所述高温区；

干燥球团入口，所述干燥球团入口布置在所述布料区，并且所述干燥球团入口与所述干燥球团出口相连；

含三氧化二砷烟气出口，所述含三氧化二砷烟气出口布置在所述预热区且与所述第一烟道相连；

含铅锌烟气出口，所述含铅锌烟气出口布置在所述中温区且与所述第二烟道相连；

热态焙烧产物出口，所述热态焙烧产物出口布置在所述出料区。

根据本发明实施例的处理含砷烟尘的系统通过将含砷烟尘先进行水洗，含砷烟尘中的铜至少15％可溶解于水中，接着将水洗所得的滤渣、添加剂、还原剂和粘结剂混合后依次进行成型和干燥处理，并将所得干燥球团供给至转底炉，在转底炉内，挡墙将环行炉膛依次分隔为布料区、预热区、补风增压区、中温区、高温区和出料区，一方面可以保持各区域的温度，一方面可避免布料区的灰尘和出料区的烟尘进入焙烧区域，同时可保证预热区的含三氧化二砷烟气与中温区的含铅锌烟气不相互串流，从而保证两者的品质，同时通过在补风增压区内布置补风增压烧嘴，在焙烧时吹入大量高温空气，使得该区域的气压高于预热区和中温区，依靠气压和挡墙，可将预热区与中温区的烟气严格隔绝，从而进一步保证含三氧化二砷烟气与含铅锌烟气的品质，在中温区和高温区(温度达到1000摄氏度)，干燥球团中含有的各种形式的铜均可在添加剂和还原剂的作用下还原成单质铜。由此，采用该系统可以实现含砷烟尘中砷、锌、铅和铜等有价金属的高效回收，从而实现含砷烟尘的资源化利用。

另外，根据本发明上述实施例的处理含砷烟尘的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，上述处理含砷烟尘的系统进一步包括：水淬装置，所述水淬装置具有热态焙烧产物入口和水淬后料出口，所述热态焙烧产物入口与所述热态焙烧产物出口相连；磨矿装置，所述磨矿装置具有水淬后料入口和矿浆出口，所述水淬后料入口与所述水淬后料出口相连；重选装置，所述重选装置具有矿浆入口、重选精矿出口和固砷渣出口，所述矿浆入口与所述矿浆出口相连；浸出装置，所述浸出装置具有重选精矿入口、浸液入口、金属铜粉出口和浸出液出口，所述重选精矿入口与所述重选精矿出口相连，所述浸液入口与所述滤液出口相连，所述浸出液出口与所述磨矿装置相连。由此，可实现以单质铜的形式对含砷烟尘中铜高效回收。

在本发明的一些实施例中，上述处理含砷烟尘的系统进一步包括：砷收集装置，所述砷收集装置具有含三氧化二砷烟气入口和粗三氧化二砷出口，所述含三氧化二砷烟气入口与所述含三氧化二砷烟气出口相连。由此，可实现以三氧化二砷的形式回收含砷烟尘中的大部分砷。

在本发明的一些实施例中，上述处理含砷烟尘的系统进一步包括：布袋收尘装置，所述布袋收尘装置具有含铅锌烟气入口和含铅锌粉尘出口，所述含铅锌烟气入口与所述含铅锌烟气出口相连。由此，可实现对含砷烟尘中铅和锌的回收。

在本发明的一些实施例中，所述布料区、所述预热区、所述补风增压区、所述中温区、所述高温区和所述出料区相对于环行炉膛圆心所对应的圆心角的角度分别为15～22度、80～140度、0.5～10度、40～80度、100～160度和15～30度。由此，可以实现铜、砷和铅锌的有效回收。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述处理含砷烟尘的系统处理含砷烟尘的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将含砷烟尘和水供给至所述水洗过滤装置中进行水洗和过滤处理，以便得到滤液和滤渣；

(2)将所述滤渣、添加剂、还原剂和粘结剂供给至所述混料装置中进行混合处理，以便得到混合物料；

(3)将所述混合物料供给至所述成型装置中进行成型处理，以便得到成型球团；

(4)将所述成型球团供给至所述烘干装置中进行烘干处理，以便得到干燥球团；

(5)将所述干燥球团供给至所述转底炉的所述布料区，并随着所述环形炉底的转动依次经过所述预热区、所述补风增压区、所述中温区、所述高温区和所述出料区，以便得到含三氧化二砷烟气、含铅锌烟气和热态焙烧产物。

根据本发明实施例的处理含砷烟尘的方法通过将含砷烟尘先进行水洗，含砷烟尘中的铜至少15％可溶解于水中，接着将水洗所得的滤渣、添加剂、还原剂和粘结剂混合后依次进行成型和干燥处理，并将所得干燥球团供给至转底炉，在转底炉内，挡墙将环行炉膛依次分隔为布料区、预热区、补风增压区、中温区、高温区和出料区，一方面可以保持各区域的温度，一方面可避免布料区的灰尘和出料区的烟尘进入焙烧区域，同时可保证预热区的含三氧化二砷烟气与中温区的含铅锌烟气不相互串流，从而保证两者的品质，同时通过在补风增压区内布置补风增压烧嘴，在焙烧时吹入大量高温空气，使得该区域的气压高于预热区和中温区，依靠气压和挡墙，可将预热区与中温区的烟气严格隔绝，从而进一步保证含三氧化二砷烟气与含铅锌烟气的品质，在中温区和高温区(温度达到1000摄氏度)，干燥球团中含有的各种形式的铜均可在添加剂和还原剂的作用下还原成单质铜。由此，采用该方法可以实现含砷烟尘中砷、锌、铅和铜等有价金属的高效回收，从而实现含砷烟尘的资源化利用。

另外，根据本发明上述实施例的处理含砷烟尘的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，上述处理含砷烟尘的方法进一步包括：(6)将所述热态焙烧产物供给至所述水淬装置中进行水淬处理，以便得到水淬后料；(7)将所述水淬后料供给至所述磨矿装置中进行湿磨处理，以便得到矿浆；(8)将所述矿浆供给至所述重选装置中进行重选处理，以便得到重选精矿和固砷渣；(9)将所述重选精矿和步骤(1)得到的所述滤液供给至所述浸出装置中进行浸出处理，以便得到金属铜粉和浸出液，并将所述浸出液返回至步骤(7)中的所述磨矿装置。由此，可实现以单质铜的形式对含砷烟尘中铜高效回收。

在本发明的一些实施例中，上述处理含砷烟尘的方法进一步包括：(10)将所述含三氧化二砷烟气供给至所述砷收集装置中进行砷收集处理，以便得到粗三氧化二砷。由此，可实现以三氧化二砷的形式回收含砷烟尘中的大部分砷。

在本发明的一些实施例中，上述处理含砷烟尘的方法进一步包括：(11)将所述含铅锌烟气供给至所述布袋收尘装置中进行收尘处理，以便得到含铅锌粉尘。由此，可实现对含砷烟尘中铅和锌的回收。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述滤渣与所述添加剂、所述还原剂、所述粘结剂的混合质量比为100：(15～40)：(15～33)：(0.1～5)。由此，可以实现铜、砷和铅锌的有效回收。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的处理含砷烟尘的系统结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的处理含砷烟尘的转底炉俯视图；

图3是根据本发明再一个实施例的处理含砷烟尘的系统结构示意图；

图4是根据本发明又一个实施例的处理含砷烟尘的系统结构示意图；

图5是根据本发明又一个实施例的处理含砷烟尘的系统结构示意图；

图6是根据本发明一个实施例的处理含砷烟尘的方法流程示意图；

图7是根据本发明再一个实施例的处理含砷烟尘的方法流程示意图；

图8是根据本发明又一个实施例的处理含砷烟尘的方法流程示意图；

图9是根据本发明又一个实施例的处理含砷烟尘的方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的一个的方面，本发明提出了一种处理含砷烟尘的系统，根据本发明的实施例，参考图1，该系统包括：水洗过滤装置100、混料装置200、成型装置300、烘干装置400和转底炉500。

根据本发明的实施例，水洗过滤装置100具有含砷烟尘入口101、水入口102、滤液出口103和滤渣出口104，且适于将含砷烟尘和水进行水洗和过滤处理，以便得到滤液和滤渣。具体的，首先在常温下将含砷烟尘加水搅拌制浆，并将浆液的质量浓度控制在30％-75％，含砷烟尘中部分可溶性铜离子溶解于浆液中，浆液搅拌一段时间后，压滤可得滤液和滤渣，若滤液中含铜小于2g/l，则将滤液返回反复用于水洗，直到滤液中铜离子浓度达到2g/l。

根据本发明的一个实施例，含砷烟尘中砷含量不低于3wt％，铜含量不低于10wt％，且含砷烟尘中的铜至少15％可溶解于水中。优选的，含砷烟尘中的砷50％以上以氧化物形式存在。具体的，本工艺主要针对高砷烟尘，为减少砷在铅、锌等产品中的富集，如果有价金属回收价值不高，会影响该工艺的经济性。由此，采用本发明的含砷烟尘有利于提高工艺的经济性。

根据本发明的实施例，混料装置200具有滤渣入口201、添加剂入口202、还原剂入口203、粘结剂入口204和混合物料出口205，滤渣入口201与滤渣出口104相连，且适于将滤渣、添加剂、还原剂和粘结剂进行混合处理，以便得到混合物料。由此，有利于滤渣与添加剂、还原剂和粘结剂混合均匀，从而实现后续转底炉内滤渣焙烧充分。

根据本发明的一个实施例，滤渣与添加剂、还原剂和粘结剂的混合质量比为100：(15～40)：(15～33)：(0.1～5)。发明人发现，当还原剂用量较少时，铅、锌和铜还原不完全，残留于渣中不被回收，导致铅、锌和铜的总回收率下降；当还原剂用量较多时，影响铜颗粒聚集长大，金属铜粉的铜品位下降，并且造成还原剂的浪费。若添加剂的用量较少，则在中温区和高温区添加剂对砷的固定作用较弱，砷易挥发进入含铅锌烟气，影响铅锌粉尘产品的质量；而若添加剂用量较多，则渣量增大，影响铜颗粒聚集长大，金属铜粉铜品位下降，且造成添加剂的浪费。当粘结剂用量较少时，球团强度差，易碎裂，影响球团还原效果，最终影响铜、铅、锌等有价金属的总回收率；当粘结剂用量较多时，造成粘结剂的浪费，增加工艺成本。

根据本发明的再一个实施例，添加剂可以为石灰石、大理石、白云石、方解石、霰石和白垩中的至少之一，其中，优选方解石和白云石。发明人发现，该类添加剂在温度较低时(700摄氏度以下)即预热区基本不与砷反应，不会影响砷氧化物的挥发，而其在温度较高时(达到1000摄氏度)即中温区和高温区，可分解出氧化钙，可促进铜、铅、锌等还原为单质，由此，有利于后续铜、铅和锌的分别回收利用。

根据本发明的又一个实施例，还原剂可以为烟煤、焦煤、石墨、煤泥、无烟煤、兰炭、焦炭和褐煤中的至少之一。具体的，还原剂主要为含碳材料，主要起到还原有价金属的作用，优选灰分含量小于25wt％。由此，可将含砷烟尘中的铅、锌和铜还原充分，提高各自的回收率。

根据本发明的又一个实施例，粘结剂可以为有机液体粘结剂、淀粉、腐植酸钠、羧甲基纤维素钠、沥青、果胶、膨润土、黏土、高岭土和赤泥中的至少之一。由此，可以保证所得成型球团具有较高的强度，从而适于转底炉内的还原焙烧。

根据本发明的实施例，成型装置300具有混合物料入口301和成型球团出口302，混合物料入口301与混合物料出口205相连，且适于将混合物料进行成型处理，以便得到成型球团。由此，可进一步增加混合物料中各成分的接触面积，从而提高后续转底炉内含砷烟尘与还原剂和添加剂的反应速率，节约转底炉能耗。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对成型球团的粒径大小及形状进行选择，例如可以成型球团可以为扁平状、枕头状或球状。

根据本发明的实施例，烘干装置400具有成型球团入口401和干燥球团出口402，成型球团入口401与成型球团出口302相连，且适于将成型球团进行干燥处理，以便得到干燥球团。具体的，干燥球团的含水率小于0.5wt％，通过将成型球团烘干，可避免球团在转底炉焙烧过程中发生爆裂，保证焙烧效果。

根据本发明的实施例，参考图1和图2，转底炉500包括：可转动炉底51、环形炉膛52、挡墙53、第一烟道54、第二烟道55、出料装置56、补风增压烧嘴57、燃烧烧嘴58、干燥球团入口501、含三氧化二砷烟气出口502、含铅锌烟气出口503和热态焙烧产物出口504。

根据本发明的一个实施例，沿着炉底51转动方向，环行炉膛52内被挡墙53依次分隔为布料区510、预热区520、补风增压区530、中温区540、高温区550和出料区560，由此随着环形炉底的转动使得步入布料区的干燥球团依次经过预热区、补风增压区、中温区、高温区和出料区；并且在转底炉内，采用挡墙将环行炉膛依次分隔为布料区、预热区、补风增压区、中温区、高温区和出料区，一方面可以保持各区域的温度，一方面可避免布料区的灰尘和出料区的烟尘进入焙烧区域，同时可保证预热区的含三氧化二砷烟气与中温区的含铅锌烟气不相互串流，从而保证两者的品质。

根据本发明的再一个实施例，第一烟道54布置在预热区520。具体的，在预热区中，干燥球团中的部分三氧化二砷挥发进入烟气，同时在还原剂的作用了部分砷盐和五氧化二砷，还原成三氧化二砷并挥发进入烟气，由第一烟道被抽离出转底炉，三氧化二砷的去除率不小于90％，在此区域内剩余难以还原脱出的砷和铅、锌随着球团进入补风增压区；并且第一烟道可以布置在预热区的侧壁上。

根据本发明的又一个实施例，第二烟道55布置在中温区540。具体的，在中温区与高温区中，随着温度的升高，添加剂开始与砷发生反应，生成化学性质稳定的ca3(aso4)2，当温度进一步升高达到1100摄氏度时，feaso4等稳定性较差的砷酸盐也可与添加剂反应生成稳定性较高的ca3(aso4)2，残留于渣中，实现对含砷化合物的无害化处理，同时在添加剂的作用下，球团中的铅、锌化合物被还原，形成铅锌挥发物进入烟气中，由第二烟道被抽离出转底炉，实现了与球团中的其他物质有效分离，烟尘中铜以硫酸盐、氧化物、砷酸盐、硫化物、金属等多种形式存在，在焙烧时(温度达到1000摄氏度时)，不同形式的铜在添加剂与还原剂的作用均能被还原成铜单质；并且第二烟道可以布置在中温区的侧壁上。

根据本发明的又一个实施例，出料装置56布置在出料区560，从而有利于将得到的热态焙烧产物顺利排出转底炉。

根据本发明的又一个实施例，补风增压烧嘴57布置在补风增压区530。具体的，补风增压区将预热区的含三氧化二砷烟气与中高温区的含铅锌烟气各自吹回，分隔开来，避免烟气相互污染，同时补风增压区为氧化气氛，将剩余难以还原脱出的砷进行氧化，重新固定在球团中。

根据本发明的又一个实施例，燃气烧嘴58布置在预热区520、中温区540和高温区550，从而通过燃气烧嘴可同时向炉膛内喷入空气和可燃气体，燃烧产生火焰，从而加热焙烧物料。

根据本发明的又一个实施例，干燥球团入口501布置在布料区510，并且干燥球团入口501与干燥球团出口402相连，且适于将干燥装置得到的干燥球团供给至转底炉布料区。

根据本发明的又一个实施例，含三氧化二砷烟气出口502布置在预热区520且与第一烟道54相连，且适于将经第一烟道收集的含三氧化二砷烟气排出转底炉。

根据本发明的又一个实施例，含铅锌烟气出口503布置在中温区540且与第二烟道55相连，且适于将经第二烟道收集的含铅锌烟气排出转底炉。

根据本发明的又一个实施例，热态焙烧产物出口504布置在出料区560，且适于将得到的热态焙烧产物排出转底炉。

根据本发明的又一个实施例，布料区布料厚度为10-50mm。发明人发现，若料层过厚，会影响料层之间的热传递，使得底层球团受热慢温度低，导致球团焙烧不完全，影响焙烧效果。

根据本发明的又一个实施例，布料区、预热区、补风增压区、中温区、高温区和出料区相对于环行炉膛圆心所对应的圆心角的角度分别为15～22度、80～140度、0.5～10度、40～80度、100～160度和15～30度。发明人发现，若布料区角度过小，空间位置过窄，不利于放置布料器进行均匀布料，角度过大则造成空间浪费。若预热区角度过小，物料停留时间短，砷挥发不完全，砷回收率低，角度过大则砷已挥发完全，造成空间和热量的浪费。若补风增压区角度过小，则预热区与中、高温区两边的气体隔离操作难以控制，角度过大则造成空间和热量的浪费。中温区与高温区主要用于焙烧还原铅、锌和铜等金属，若高温区角度过小，则金属还原不完全，铜、铅、锌等金属的回收率低，角度过大则造成空间浪费；若中温区角度过小，物料升温时间过短，升温速率有限，无法衔接高温区域，导致高温区域温度低，还原不充分。出料区角度大小决定是否方便出料，角度过大则造成空间和热量的浪费。

根据本发明的又一个实施例，预热区的温度可以为350～700摄氏度，中温区的温度可以为700～1000摄氏度，高温区的温度可以为1000～1180摄氏度。发明人发现，若预热区温度过高，铅锌易形成挥发物进入烟气，污染三氧化二砷粉尘，温度过低则砷挥发不完全，造成三氧化二砷回收率低。若中温区和高温区的温度过低，则还原不完全，铜、铅和锌的回收率低，温度过高，铁被还原成单质进入金属铜粉中，影响金属铜粉的品质，并且造成能量的浪费。

根据本发明的又一个实施例，预热区的气压为-5～50pa，补风增压区的气压为200-2000pa，中温区的气压为-5～50pa。发明人发现，预热区和中温区的气压比补风增压区的气压低，可方便含三氧化二砷烟气和含铅锌烟气分别顺利排除转底炉，避免外溢及乱窜到其他区域。若补风增压区的气压过低，则无法隔绝预热区和中温区的烟气，造成烟气相互污染进而影响回收烟气的品质；而若补风增压区的气压过高，则易将球团吹动，滚入炉底水封槽内。

根据本发明实施例的处理含砷烟尘的系统通过将含砷烟尘先进行水洗，含砷烟尘中的铜至少15％可溶解于水中，接着将水洗所得的滤渣、添加剂、还原剂和粘结剂混合后依次进行成型和干燥处理，并将所得干燥球团供给至转底炉，在转底炉内，挡墙将环行炉膛依次分隔为布料区、预热区、补风增压区、中温区、高温区和出料区，一方面可以保持各区域的温度，一方面可避免布料区的灰尘和出料区的烟尘进入焙烧区域，同时可保证预热区的含三氧化二砷烟气与中温区的含铅锌烟气不相互串流，从而保证两者的品质，同时通过在补风增压区内布置补风增压烧嘴，在焙烧时吹入大量高温空气，使得该区域的气压高于预热区和中温区，依靠气压和挡墙，可将预热区与中温区的烟气严格隔绝，从而进一步保证含三氧化二砷烟气与含铅锌烟气的品质，在中温区和高温区(温度达到1000摄氏度)，干燥球团中含有的各种形式的铜均可在添加剂和还原剂的作用下还原成单质铜。由此，采用该系统可以显著提高含砷烟尘中砷、锌、铅和铜等有价金属的高效回收，从而实现含砷烟尘的资源化利用。

根据本发明的实施例，参考图3，上述处理含砷烟尘的系统进一步包括：水淬装置600、磨矿装置700、重选装置800和浸出装置900。

根据本发明的实施例，水淬装置600具有热态焙烧产物入口601和水淬后料出口602，热态焙烧产物入口601与热态焙烧产物出口504相连，且适于将热态焙烧产物进行水淬处理，以便得到水淬后料。发明人发现，通过将高温的热态焙烧产物直接进行水淬，可使得热态焙烧产物内应力急剧升高，从而达到破碎热态焙烧产物的效果，减少后续磨矿的能耗，同时经水淬后水淬后料的温度明显下降，有利于保护后续工序设备。

根据本发明的实施例，磨矿装置700具有水淬后料入口701和矿浆出口702，水淬后料入口701与水淬后料出口602相连，且适于将水淬后料进行湿磨处理，以便得到矿浆。

根据本发明的一个实施例，矿浆的浓度为50-85wt％。发明人发现，矿浆在此浓度范围内有利于提高磨矿效果，若矿浆的浓度过高，不利于矿浆出料。

根据本发明的再一个实施例，矿浆中颗粒的粒度为小于0.045mm的占比70％以上。由此，有利于实现后续通过重选工序选出重选精矿。

根据本发明的实施例，重选装置800具有矿浆入口801、固砷渣出口802和重选精矿出口803，矿浆入口801与矿浆出口702相连，且适于将矿浆进行重选处理，以便得到固砷渣和重选精矿。发明人发现，烟尘中的铜虽以硫酸盐、氧化物、砷酸盐、硫化物、金属等多种形式存在，但在焙烧时，不同形式的铜在添加剂与还原剂的作用均能被还原成铜单质，且由于铜单质比重较大，通过重选即可与其他杂质有效分离，得到铜品位大于75％的重选精矿。需要说明的是，重选时冲洗水流的流量大小与矿浆浓度本发明中没有特别的限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况以及处理要求进行调整。

根据本发明的一个实施例，重选装置可以为摇床、溜槽、螺旋选矿机或离心选矿机。由此，有利于提高重选精矿的重选效率。

根据本发明的实施例，浸出装置900具有重选精矿入口901、浸液入口902、金属铜粉出口903和浸出液出口904，重选精矿入口901与重选精矿出口803相连，浸液入口902与滤液出口103相连，浸出液出口904与磨矿装置700相连，且适于将重选精矿和水洗过滤装置得到的滤液进行浸出处理，以便得到金属铜粉和浸出液，并将浸出液返回至磨矿装置。具体的，先将重选精矿脱水至含水率小于15％，然后与水洗过滤装置得到的滤液混合进行浸出，加入硫酸调整ph至2-4，控制浸液和重选精矿的液固比，得到金属铜粉和浸出液，所得金属铜粉以重量计含铜大于97％。其中，滤液中铜离子含量优选5-60g/l，且在浸出过程中，可以根据重选精矿的反应程度适当补加铜离子，以提高金属铜粉的纯度。浸出液中含一定量的铜离子，若直接排放会严重污染环境，而若进行后续处理达标排放的成本又较高，本发明通过将浸出液返回磨矿装置，使得浸出液中残留的铜离子在磨矿过程中与水淬后料中新解离出来的金属铁不断接触，因金属铁磨剥出来的新界面反应活性较高，可以与铜离子发生深度置换，一方面可回收浸出液中残留的铜，提高重选时铜的总回收率，一方面又同时实现了对浸出液废液的净化处理，使其铜离子含量降到国家废水排放标准2.0mg/l以内，进一步的，因浸出液为酸性，而矿浆为碱性，由此浸出液可中和磨矿装置中的矿浆。

根据本发明的一个实施例，浸液与重选精矿的液固比可以为(15-65)：(35-85)。发明人发现，若浸液与重选精矿的液固比过高，得到的金属铜粉品质高，但浸出废液量增多，增大后续废水处理难度；而若浸液与重选精矿的液固比过低，产出的浸出废液量较少，方便后续废水处理，但得到的金属铜粉品质稍低。

根据本发明的再一个实施例，浸出的温度可以为35-65摄氏度，时间可以为5-60min。发明人发现，浸出温度高，浸出反应快，浸出时间短，处理量高，但能耗高，设备腐蚀快；浸出温度低，浸出时间长，处理量低。浸出时间短，反应未完全，金属铜粉含杂质高，品质差，浸出时间过长，生产效率降低。

根据本发明的实施例，参考图4，上述处理含砷烟尘的系统进一步包括：砷收集装置1000。

根据本发明的实施例，砷收集装置1000具有含三氧化二砷烟气入口1001和粗三氧化二砷出口1002，含三氧化二砷烟气入口1001与含三氧化二砷烟气出口502相连，且适于将含三氧化二砷烟气进行砷收集处理，以便得到粗三氧化二砷。由此，可实现对含砷烟尘中砷的收集，从而可克服现有“湿法+火法”联合工艺中砷浸出率低，且在冶炼系统中不断循环的缺点，真正实现了砷与有价金属的有效分离，并对砷进行了开路无害化处理。

根据本发明的实施例，参考图5，上述处理含砷烟尘的系统进一步包括：布袋收尘装置1100。

根据本发明的实施例，布袋收尘装置1100具有含铅锌烟气入口1101和含铅锌粉尘出口1102，含铅锌烟气入口1101与含铅锌烟气出口503相连，且适于将含铅锌烟气进行收尘处理，以便得到含铅锌粉尘。由此，可实现对含砷烟尘中铅和锌的回收。

根据本发明的实施例，本发明提出的处理含砷烟尘的系统至少具有下列所述优点之一：

根据本发明实施例的处理含砷烟尘的系统，通过采用转底炉处理烟尘，可直接得到铅产品；

根据本发明实施例的处理含砷烟尘的系统，克服了现有“湿法+火法”联合工艺中砷浸出率低且在冶炼系统中不断循环的缺点，真正实现了砷与有价金属的有效分离，并对砷进行了开路无害化处理；

根据本发明实施例的处理含砷烟尘的系统，含砷烟尘中的铜以单质铜的形式进行回收，且回收率高，得到的金属铜粉较纯，经济效益显著。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述处理含砷烟尘的系统处理含砷烟尘的方法，根据本发明的实施例，参考图6，该方法包括：

s100：将含砷烟尘和水供给至水洗过滤装置中进行水洗和过滤处理

该步骤中，将含砷烟尘和水供给至水洗过滤装置中进行水洗和过滤处理，以便得到滤液和滤渣。具体的，首先在常温下将含砷烟尘加水搅拌制浆，并将浆液的质量浓度控制在30％-75％，含砷烟尘中部分可溶性铜离子溶解于浆液中，浆液搅拌一段时间后，压滤可得滤液和滤渣，若滤液中含铜小于2g/l，则将滤液返回反复用于水洗，直到滤液中铜离子浓度达到2g/l。

根据本发明的一个实施例，含砷烟尘中砷含量不低于3wt％，铜含量不低于10wt％，且含砷烟尘中的铜至少15％可溶解于水中。优选的，含砷烟尘中的砷50％以上以氧化物形式存在。具体的，本工艺主要针对高砷烟尘，为减少砷在铅、锌等产品中的富集，如果有价金属回收价值不高，会影响该工艺的经济性。由此，采用本发明的含砷烟尘有利于提高工艺的经济性。

s200：将滤渣、添加剂、还原剂和粘结剂供给至混料装置中进行混合处理

该步骤中，将滤渣、添加剂、还原剂和粘结剂供给至混料装置中进行混合处理，以便得到混合物料。由此，有利于滤渣与添加剂、还原剂和粘结剂混合均匀，从而实现后续转底炉内滤渣焙烧充分。

根据本发明的一个实施例，滤渣与添加剂、还原剂和粘结剂的混合质量比为100：(15～40)：(15～33)：(0.1～5)。发明人发现，当还原剂用量较少时，铅、锌和铜还原不完全，残留于渣中不被回收，导致铅、锌和铜的总回收率下降；当还原剂用量较多时，影响铜颗粒聚集长大，金属铜粉的铜品位下降，并且造成还原剂的浪费。若添加剂的用量较少，则在中温区和高温区添加剂对砷的固定作用较弱，砷易挥发进入含铅锌烟气，影响铅锌粉尘产品的质量；而若添加剂用量较多，则渣量增大，影响铜颗粒聚集长大，金属铜粉铜品位下降，且造成添加剂的浪费。当粘结剂用量较少时，球团强度差，易碎裂，影响球团还原效果，最终影响铜、铅、锌等有价金属的总回收率；当粘结剂用量较多时，造成粘结剂的浪费，增加工艺成本。

根据本发明的再一个实施例，添加剂可以为石灰石、大理石、白云石、方解石、霰石和白垩中的至少之一，其中，优选方解石和白云石。发明人发现，该类添加剂在温度较低时(700摄氏度以下)即预热区基本不与砷反应，不会影响砷氧化物的挥发，而其在温度较高时(达到1000摄氏度)即中温区和高温区，可分解出氧化钙，可促进铜、铅、锌等还原为单质，由此，有利于后续铜、铅和锌的分别回收利用。

根据本发明的又一个实施例，还原剂可以为烟煤、焦煤、石墨、煤泥、无烟煤、兰炭、焦炭和褐煤中的至少之一。具体的，还原剂主要为含碳材料，主要起到还原有价金属的作用，优选灰分含量小于25wt％。由此，可将含砷烟尘中的铅、锌和铜还原充分，提高各自的回收率。

根据本发明的又一个实施例，粘结剂可以为有机液体粘结剂、淀粉、腐植酸钠、羧甲基纤维素钠、沥青、果胶、膨润土、黏土、高岭土和赤泥中的至少之一。由此，可以保证所得成型球团具有较高的强度，从而适于转底炉内的还原焙烧。

s300：将混合物料供给至成型装置中进行成型处理

该步骤中，将混合物料供给至成型装置中进行成型处理，以便得到成型球团。由此，可进一步增加混合物料中各成分的接触面积，从而提高后续转底炉内含砷烟尘与还原剂和添加剂的反应速率，节约转底炉能耗。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对成型球团的粒径大小及形状进行选择，例如可以成型球团可以为扁平状、枕头状或球状。

s400：将成型球团供给至烘干装置中进行烘干处理

该步骤中，将成型球团供给至烘干装置中进行烘干处理，以便得到干燥球团。具体的，干燥球团的含水率小于0.5wt％，通过将成型球团烘干，可避免球团在转底炉焙烧过程中发生爆裂，保证焙烧效果。

s500：将干燥球团供给至转底炉的布料区，并随着环形炉底的转动依次经过预热区、补风增压区、中温区、高温区和出料区

该步骤中，将干燥球团供给至转底炉的布料区，并随着环形炉底的转动依次经过预热区、补风增压区、中温区、高温区和出料区，以便得到含三氧化二砷烟气、含铅锌烟气和热态焙烧产物。具体的，干燥球团由布料区进入转底炉，在预热区中，干燥球团中的部分三氧化二砷挥发进入烟气，同时在还原剂的作用了部分砷盐和五氧化二砷，还原成三氧化二砷并挥发进入烟气，由第一烟道被抽离出转底炉，三氧化二砷的去除率不小于90％，在此区域内剩余难以还原脱出的砷和铅、锌随着球团进入补风增压区，补风增压区将预热区的含三氧化二砷烟气与中高温区的含铅锌烟气各自吹回，分隔开来，避免烟气相互污染，同时补风增压区为氧化气氛，将剩余难以还原脱出的砷进行氧化，重新固定在球团中；在中温区与高温区中，随着温度的升高，添加剂开始与砷发生反应，生成化学性质稳定的ca3(aso4)2，残留于渣中，实现对含砷化合物的无害化处理，同时在添加剂的作用下，铅、锌化合物被还原，形成铅锌挥发物进入烟气中，由第二烟道被抽离出转底炉，实现了与球团中的其他物质有效分离；烟尘中铜以硫酸盐、氧化物、砷酸盐、硫化物、金属等多种形式存在，在焙烧时，不同形式的铜在添加剂与还原剂的作用均能被还原成铜单质。由此，可实现铜、砷和铅锌的有效分离。

根据本发明的一个实施例，布料区布料厚度为10-50mm。发明人发现，若料层过厚，会影响料层之间的热传递，使得底层球团受热慢温度低，导致球团焙烧不完全，影响焙烧效果。

根据本发明的再一个实施例，预热区的温度可以为350～700摄氏度，中温区的温度可以为700～1000摄氏度，高温区的温度可以为1000～1180摄氏度。发明人发现，若预热区温度过高，铅锌易形成挥发物进入烟气，污染三氧化二砷粉尘，温度过低则砷挥发不完全，造成三氧化二砷回收率低。若中温区和高温区的温度过低，则还原不完全，铜、铅和锌的回收率低，温度过高，铁被还原成单质进入金属铜粉中，影响金属铜粉的品质，并且造成能量的浪费。

根据本发明的又一个实施例，预热区的气压为-5～50pa，补风增压区的气压为200-2000pa，中温区的气压为-5～50pa。发明人发现，预热区和中温区的气压比补风增压区的气压低，可方便含三氧化二砷烟气和含铅锌烟气分别顺利排除转底炉，避免外溢及乱窜到其他区域。若补风增压区的气压过低，则无法隔绝预热区和中温区的烟气，造成烟气相互污染进而影响回收烟气的品质；而若补风增压区的气压过高，则易将球团吹动，滚入炉底水封槽内。

根据本发明实施例的处理含砷烟尘的方法通过将含砷烟尘先进行水洗，含砷烟尘中的铜至少15％可溶解于水中，接着将水洗所得的滤渣、添加剂、还原剂和粘结剂混合后依次进行成型和干燥处理，并将所得干燥球团供给至转底炉，在转底炉内，挡墙将环行炉膛依次分隔为布料区、预热区、补风增压区、中温区、高温区和出料区，一方面可以保持各区域的温度，一方面可避免布料区的灰尘和出料区的烟尘进入焙烧区域，同时可保证预热区的含三氧化二砷烟气与中温区的含铅锌烟气不相互串流，从而保证两者的品质，同时通过在补风增压区内布置补风增压烧嘴，在焙烧时吹入大量高温空气，使得该区域的气压高于预热区和中温区，依靠气压和挡墙，可将预热区与中温区的烟气严格隔绝，从而进一步保证含三氧化二砷烟气与含铅锌烟气的品质，在中温区和高温区(温度达到1000摄氏度)，干燥球团中含有的各种形式的铜均可在添加剂和还原剂的作用下还原成单质铜。由此，采用该方法可以显著提高含砷烟尘中砷、锌、铅和铜等有价金属的高效回收，从而实现含砷烟尘的资源化利用。

根据本发明的实施例，参考图7，上述处理含砷你烟尘的方法进一步包括：

s600：将热态焙烧产物供给至水淬装置中进行水淬处理

该步骤中，将热态焙烧产物供给至水淬装置中进行水淬处理，以便得到水淬后料。发明人发现，通过将高温的热态焙烧产物直接进行水淬，可使得热态焙烧产物内应力急剧升高，从而达到破碎热态焙烧产物的效果，减少后续磨矿的能耗，同时经水淬后水淬后料的温度明显下降，有利于保护后续工序设备。

s700：将水淬后料供给至磨矿装置中进行湿磨处理

该步骤中，将水淬后料供给至磨矿装置中进行湿磨处理，以便得到矿浆。

根据本发明的一个实施例，矿浆的浓度为50-85wt％。发明人发现，矿浆在此浓度范围内有利于提高磨矿效果，若矿浆的浓度过高，不利于矿浆出料。

根据本发明的再一个实施例，矿浆中颗粒的粒度为小于0.045mm的占比70％以上。由此，有利于实现后续通过重选工序选出重选精矿。

s800：将矿浆供给至重选装置中进行重选处理

该步骤中，将矿浆供给至重选装置中进行重选处理，以便得到重选精矿和固砷渣。发明人发现，烟尘中的铜虽以硫酸盐、氧化物、砷酸盐、硫化物、金属等多种形式存在，但在焙烧时，不同形式的铜在添加剂与还原剂的作用均能被还原成铜单质，且由于铜单质比重较大，通过重选即可与其他杂质有效分离，得到铜品位大于75％的重选精矿。需要说明的是，重选时冲洗水流的流量大小与矿浆浓度本发明中没有特别的限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况以及处理要求进行调整。

根据本发明的一个实施例，重选装置可以为摇床、溜槽、螺旋选矿机或离心选矿机。由此，有利于提高重选精矿的重选效率。

s900：将重选精矿和s100得到的滤液供给至浸出装置中进行浸出处理

该步骤中，将重选精矿和s100得到的滤液供给至浸出装置中进行浸出处理，以便得到金属铜粉和浸出液，并将浸出液返回至s700中的磨矿装置。具体的，先将重选精矿脱水至含水率小于15％，然后与水洗过滤装置得到的滤液混合进行浸出，加入硫酸调整ph至2-4，控制浸液和重选精矿的液固比，得到金属铜粉和浸出液，所得金属铜粉以重量计含铜大于97％。其中，滤液中铜离子含量优选5-60g/l，且在浸出过程中，可以根据重选精矿的反应程度适当补加铜离子，以提高金属铜粉的纯度。浸出液中含一定量的铜离子，若直接排放会严重污染环境，而若进行后续处理达标排放的成本又较高，本发明通过将浸出液返回磨矿装置，使得浸出液中残留的铜离子在磨矿过程中与水淬后料中新解离出来的金属铁不断接触，因金属铁磨剥出来的新界面反应活性较高，可以与铜离子发生深度置换，一方面可回收浸出液中残留的铜，提高重选时铜的总回收率，一方面又同时实现了对浸出液废液的净化处理，使其铜离子含量降到国家废水排放标准2.0mg/l以内，进一步的，因浸出液为酸性，而矿浆为碱性，由此浸出液可中和磨矿装置中的矿浆。

根据本发明的一个实施例，浸液与重选精矿的液固比可以为(15-65)：(35-85)。发明人发现，若浸液与重选精矿的液固比过高，得到的金属铜粉品质高，但浸出废液量增多，增大后续废水处理难度；而若浸液与重选精矿的液固比过低，产出的浸出废液量较少，方便后续废水处理，但得到的金属铜粉品质稍低。

根据本发明的再一个实施例，浸出的温度可以为35-65摄氏度，时间可以为5-60min。发明人发现，浸出温度高，浸出反应快，浸出时间短，处理量高，但能耗高，设备腐蚀快；浸出温度低，浸出时间长，处理量低。浸出时间短，反应未完全，金属铜粉含杂质高，品质差，浸出时间过长，生产效率降低。

根据本发明的实施例，参考图8，上述处理含砷你烟尘的方法进一步包括：

s1000：将含三氧化二砷烟气供给至砷收集装置中进行砷收集处理

该步骤中，将含三氧化二砷烟气供给至砷收集装置中进行砷收集处理，以便得到粗三氧化二砷。由此，可实现对含砷烟尘中砷的收集，从而可克服现有“湿法+火法”联合工艺中砷浸出率低，且在冶炼系统中不断循环的缺点，真正实现了砷与有价金属的有效分离，并对砷进行了开路无害化处理。

根据本发明的实施例，参考图9，上述处理含砷你烟尘的方法进一步包括：

s1100：将含铅锌烟气供给至布袋收尘装置中进行收尘处理

该步骤中，将含铅锌烟气供给至布袋收尘装置中进行收尘处理，以便得到含铅锌粉尘。由此，可实现对含砷烟尘中铅和锌的回收。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

某冶炼烟尘含cu14.8wt％，fe8.79wt％，pb3.14wt％，zn1.09wt％，as4.94wt％，其中29.7％的cu可溶于水。将烟尘固液比1:1溶于水，搅拌水洗烟尘，再固液分离，得滤渣和滤液，滤液返回反复水洗，最终得到含铜离子33.14g/l的滤液。将滤渣烘干，与添加剂(白云石)、还原剂(兰炭，含灰分15％)和粘结剂(腐殖酸钠40％+膨润土60％)，按重量配比100：15：25：4进行配料。混合物料混匀后制备球团。球团烘干后送入转底炉内进行焙烧。转底炉焙烧制度表1。

转底炉第一烟道收集得含as3o292.49％的三氧化二砷粉尘，从转底炉第二烟道收集得含铅锌粉尘，铅回收率为95.47％，锌回收率为98.36％。

热态焙烧产物排出转底炉后水淬，进行湿式磨矿。磨矿时矿浆浓度为75wt％，得到细度为0.037mm以下占75％以上的矿浆，矿浆采用摇床进行重选，得到重选精矿和尾矿固砷渣，重选精矿真空过滤后，加入烟尘水洗工序的滤液，进行浸出。浸出液固比为65：35，，浸出温度为65摄氏度，浸出时间30min，ph为2左右。浸出完成后固液分离，得到含铜99.11％的纯金属铜粉和浸出液。浸出液中含铜离子1.89g/l，返回磨矿阶段用于调整磨矿浓度，由重选过程进入废水排除，排放时溶液含铜离子浓度为1.8mg/l，达到国家排放标准。

表1转底炉焙烧制度

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。