一种精制三氧化二砷的提纯方法与流程

本发明涉及一种适用于将铜冶炼烟尘经浸出产生的粗制三氧化二砷(粗白砷80％～95％as2o3)进一步提炼至99.5％as2o3提纯制备方法，属于有色金属冶金工程技术领域。

背景技术：

三氧化二砷俗称砒霜，主要用于农业和涂料及医药工业的杀虫剂、除锈防腐剂、化学制剂等。它也是制备砷合金和制造半导体的原料。

砷大多数与有色金属矿共生或伴生，常随有色金属精矿进入有色冶炼厂中。有色冶炼企业在提取了有价金属后，普遍将大量含砷的废弃物堆存构成了我国有色冶金企业最主要的环境污染源，故进一步制成产品级的三氧化二砷是广大有色冶金企业迫在眉睫的任务。

目前主要采用火法或者湿法冶金工艺以含砷废渣为原料提取三氧化二砷，现今的火法提砷常规制备方法中，所制得的三氧化二砷纯度不高，一般只达到二级三氧化二砷(as2o3-2牌号，as2o3含98％左右)，并且工作环境恶劣，有对周边环境有造成较严重砷污染的风险。因此，以粗砷为物料，开发一种简单、高效、低成本、环境友好且产品达到国家一级标准的工艺方法是目前的研究方向。

技术实现要素：

本发明旨在克服以上现有三氧化二砷制备技术方面的不足，提供了一种依靠电热式回转窑来制备一级牌号三氧化二砷的技术方法，该法采用电力为能源，窑体及烟气处理设备均采用密闭连接，该工艺流程简单、劳动条件好、节省能源，环境友好，能高效地综合回收有价金属资源。

一般从冶炼烟尘中经过湿法冶金回收的三氧化二砷(粗白砷)品位可达到80％～95％，但其含水分5％～20％，故在蒸馏提纯前需进行脱水处理。

本发明的技术方案为一种精制三氧化二砷的提纯方法，包括如下步骤：

1、关闭回转窑中所有通路。

2、将粗制三氧化二砷物料破碎至粒度3cm以下，打开上料皮带→加料仓→螺旋给料机→回转窑干燥段的通路，将粗制三氧化二砷物料运送至回转窑干燥段后，断开上料皮带→加料仓→螺旋给料机→回转窑干燥段的通路。所述的粗制三氧化二砷物料质量百分比为80％～95％。

3、打开回转窑干燥段→真空泵→水箱的通路，回转窑干燥段逐渐升温至150℃，保温30～40分钟，待真空泵压力降到100pa且保持稳定时，打开回转窑干燥段→回转窑蒸馏段的通路，将物料送入回转窑蒸馏段中，停止回转窑干燥段系统运行，并切断回转窖干燥段→回转窑蒸馏段和回转窑干燥段→真空泵→水箱的通路，打开回转窑蒸馏段→袋式过滤器→间冷器→布袋收尘器→洗涤槽→除雾室→风机→回转窑蒸馏段的通路，并启动风机。

所述真空泵设置于干燥段回转窑进料口和水箱之间，工作压力保持在100pa～1000pa之间，风机设置于除雾室和蒸馏段回转窑进料口之间，炉压控制在-30pa～10pa。所述真空泵为水冲式真空泵。

4、回转窑蒸馏段加温到500～550℃，加热蒸馏粗制三氧化二砷物料。

5、经步骤4蒸馏的三氧化二砷，挥发成气态的三氧化二砷随即先进入袋式过滤器，首先进入间冷器冷凝至120～180℃，成微颗粒状，沉积于间冷器底部；未能及时沉积于间冷器底部的气态三氧化二砷进入布袋收尘器,冷凝至100～160℃，成微颗粒状，沉积于布袋收尘器底部,开启间冷器和布袋收尘器中底部下端管路上的气动阀，将精制三氧化二砷产品收集于包装桶中,剩余的烟尘进入洗涤槽和除雾室进行处理回收，回收后少量剩余烟气又进入蒸馏段回转窖循环气化制备产品,直至三氧化二砷提纯完成。

6、提纯制备为间断式，待一次三氧化二砷提纯完成后，关闭回转窑所有通路，再进行下一次提纯制备。

本发明采用干燥段和蒸馏段不同温度加温技术，在提纯过程中，按照提纯工序分别打开或者关闭相应的通路，实现不同温度的加温需求。当回转炉的蒸馏段温升至500～550℃，气态三氧化二砷进入间冷器，气态三氧化二砷快速结晶成微颗粒的三氧化二砷，积聚后三氧化二砷由间冷器底部收集，未能及时沉积于间冷器底部的气态三氧化二砷进入布袋收尘器,冷凝沉积于布袋收尘器底部，并收集。剩余的烟尘进入洗涤槽和除雾室进行处理回收，回收后少量剩余烟气又进入蒸馏段回转窖循环气化制备产品,直至提纯完成。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：

1、采用回转窑系统加热物料，物料受热加温均匀，且整个提纯系统密闭无尾气排放，环保和高效；

2、采用干燥段和蒸馏段不同温度加温技术，得到的三氧化二砷纯度高，整个工艺过程可控、稳定；

3、在收集三氧化二砷时，利用间冷器和布袋收尘器两段式收集，确保气态三氧化二砷结晶成微颗粒的三氧化二砷，减少损耗；

4、后续洗涤槽和除雾室继续回收烟气，提纯效率高。

附图说明

图1为一种精制三氧化二砷的提纯方法的工艺流程图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明不仅限于以下实施例。

实施例1：

a.取某冶炼厂粗制as2o3物料150kg，其主要成分(质量百分比)为：as70.071％(as2o3为92.518％),cu0.133％,h2o10％。关闭回转窑中所有通路，将物料破碎至粒度3cm以下，打开上料皮带→加料仓→螺旋给料机→回转窑干燥段的通路，将粗制三氧化二砷物料运送至回转窑干燥段后，断开上料皮带→加料仓→螺旋给料机→回转窑干燥段的通路。升温加热物料，同时打开回转窑干燥段→真空泵→水箱的通路。将干燥段回转窖升温至150℃，保温35分钟，待检测到真空泵压力降到100pa且保持稳定时，打开回转窑干燥段→回转窑蒸馏段的通路，将物料送入回转窑蒸馏段中，停止回转窑干燥段系统运行，并切断回转窖干燥段→回转窑蒸馏段和回转窑干燥段→真空泵→水箱的通路，打开回转窑蒸馏段→袋式过滤器→间冷器→布袋收尘器→洗涤槽→除雾室→风机→回转窑蒸馏段的通路，并启动风机。

b.回转窑蒸馏段加温到500℃，时间2小时，炉压保持在-30pa～10pa，加热蒸馏粗制三氧化二砷物料；

c.经蒸馏的三氧化二砷，挥发成气态的三氧化二砷随即先进入袋式过滤器，首先进入温度为110℃的间冷器冷凝沉积于间冷器底部，未能及时沉积于间冷器底部的气态三氧化二砷进入温度为90℃的布袋收尘器,冷凝沉积于布袋收尘器底部,开启间冷器和布袋收尘器中底部下端管路上的气动阀，将精制三氧化二砷产品收集于包装桶中,剩余的烟尘进入洗涤槽和除雾室进行处理回收，回收后少量剩余烟气又进入蒸馏段回转窖循环气化制备产品,直至提纯完成。

d.将收集的as2o3检测得到含as2o399.5％以上的三氧化二砷产品(达到中华人民共和国国家标准《三氧化二砷》(gb26721-2011)as2o3-1牌号标准)，所获产品其主要成分(质量百分比)检测如下：as75.43％(as2o3为99.59％),cu0.0009％,zn0.0009％，fe0.0015％,pb0.0009％,bi0.0008％,sn0.0002％,cd0.0005％,cr0.0002％。

实施例2：

a.取某冶炼厂粗制as2o3物料200kg，其主要成分(质量百分比)为：as66.749％(as2o3为88.131％),cu0.147％,h2o6％。关闭回转窑中所有通路，将物料破碎至粒度3cm以下，打开上料皮带→加料仓→螺旋给料机→回转窑干燥段的通路，将粗制三氧化二砷物料运送至回转窑干燥段后，断开上料皮带→加料仓→螺旋给料机→回转窑干燥段的通路。升温加热物料，同时打开回转窑干燥段→真空泵→水箱的通路。将干燥段回转窖升温至150℃，保温30分钟，待检测到真空泵压力降到100pa且保持稳定时，打开回转窑干燥段→回转窑蒸馏段的通路，将物料送入回转窑蒸馏段中，停止回转窑干燥段系统运行，并切断回转窖干燥段→回转窑蒸馏段和回转窑干燥段→真空泵→水箱的通路，打开回转窑蒸馏段→袋式过滤器→间冷器→布袋收尘器→洗涤槽→除雾室→风机→回转窑蒸馏段的通路，并启动风机。

b.回转窑蒸馏段加温到525℃，时间2.5小时，炉压保持在-30pa～10pa，加热蒸馏粗制三氧化二砷物料；

c.经蒸馏的三氧化二砷，挥发成气态的三氧化二砷随即先进入袋式过滤器，首先进入温度为120℃的间冷器冷凝沉积于间冷器底部，未能及时沉积于间冷器底部的气态三氧化二砷进入温度为100℃布袋收尘器,冷凝沉积于布袋收尘器底部,开启间冷器和布袋收尘器中底部下端管路上的气动阀，将精制三氧化二砷产品收集于包装桶中,剩余的烟尘进入洗涤槽和除雾室进行处理回收，回收后少量剩余烟气又进入蒸馏段回转窖循环气化制备产品,直至提纯完成。

d.将收集的as2o3检测得到含as2o399.5％以上的三氧化二砷产品(达到中华人民共和国国家标准《三氧化二砷》(gb26721-2011)as2o3-1牌号标准)，所获产品其主要成分(质量百分比)检测如下：as75.42％(as2o3为99.58％),cu0.0010％,zn0.0009％，fe0.0017％,pb0.0009％,bi0.0008％,sn0.0002％,cd0.0005％,cr0.0002％。

实施例3：

a.取某冶炼厂粗制as2o3物料250kg，其主要成分(质量百分比)为：as61.897％(as2o3为81.725％),cu0.151％,h2o16％。关闭回转窑中所有通路，将物料破碎至粒度3cm以下，打开上料皮带→加料仓→螺旋给料机→回转窑干燥段的通路，将粗制三氧化二砷物料运送至回转窑干燥段后，断开上料皮带→加料仓→螺旋给料机→回转窑干燥段的通路。升温加热物料，同时打开回转窑干燥段→真空泵→水箱的通路。将干燥段回转窖升温至150℃，保温40分钟，待检测到真空泵压力降到100pa且保持稳定时，打开回转窑干燥段→回转窑蒸馏段的通路，将物料送入回转窑蒸馏段中，停止回转窑干燥段系统运行，并切断回转窖干燥段→回转窑蒸馏段和回转窑干燥段→真空泵→水箱的通路，打开回转窑蒸馏段→袋式过滤器→间冷器→布袋收尘器→洗涤槽→除雾室→风机→回转窑蒸馏段的通路，并启动风机

b.蒸馏段回转窑加温到550℃，时间3小时，炉压保持在-30pa～10pa，加热蒸馏粗制三氧化二砷物料；

c.经蒸馏的三氧化二砷，挥发成气态的三氧化二砷随即先进入袋式过滤器，首先进入间冷器冷凝沉积于温度为170℃间冷器底部，未能及时沉积于间冷器底部的气态三氧化二砷进入温度为150℃的布袋收尘器,冷凝沉积于布袋收尘器底部,开启间冷器和布袋收尘器中底部下端管路上的气动阀，将精制三氧化二砷产品收集于包装桶中,剩余的烟尘进入洗涤槽和除雾室进行处理回收，回收后少量剩余烟气又进入蒸馏段回转窖循环气化制备产品,直至提纯完成。

d.将收集的as2o3检测得到含as2o399.5％以上的三氧化二砷产品(达到中华人民共和国国家标准《三氧化二砷》(gb26721-2011)as2o3-1牌号标准)，所获产品其主要成分(质量百分比)检测如下：as75.39％(as2o3为99.54％),cu0.0010％,zn0.0009％，fe0.0018％,pb0.0009％,bi0.0008％,sn0.0002％,cd0.0005％,cr0.0002％。