一种从含砷烟尘还原挥发分离砷的方法
【专利摘要】一种从含砷烟尘还原挥发分离砷的方法，本发明包括先按含砷烟尘∶碳质还原剂∶促进剂的质量比为100∶（5～15）∶（0.05～0.20）的比例进行配料，并混合均匀；再将配料在保护气体中升温还原，温度为450～600℃，时间30～120min，系统气压90～98kPa；还原挥发产生的烟气冷却至150～250℃，经收尘得到三氧化二砷。本发明可将含砷烟尘还原挥发脱砷温度降低至600℃以下，能够有效地节约能源和减少试剂消耗；含砷烟尘中砷脱除率可达到90.0%以上，分离砷后的残渣可直接作为回收有价金属的原料；脱砷选择性好，挥发烟尘中三氧化二砷纯度达到97.0%以上。
【专利说明】一种从含砷烟尘还原挥发分离砷的方法
[0001]
【技术领域】本发明涉及冶金领域中的火法冶金过程，特别是从火法冶金过程副产 的含砷烟尘还原挥发高效分离砷的方法。
【背景技术】 [0002] 铅、铜、锑、锡等重金属的火法冶金过程及铅、铜等金属的电解精炼产出 的阳极泥火法处理过程，均会产出含砷的烟尘(或烟灰)。这些含砷烟尘含有锑、铅、铋、银等 有价金属，但同时也含有一定量的有毒元素砷。为了将烟尘中的有价金属充分利用或加工 成金属及化合物产品，需将其中的砷分离。目前，从含砷烟尘中分离砷的方法主要可以分成 两类。一类是湿法冶金的方法，另一类是火法冶金的方法。从含砷烟尘中用湿法冶金分离 砷的方法包括水浸法、碱性溶液浸出法、酸性溶液浸出法。其中水浸法和碱性溶液浸出法是 选择性地将砷溶解进入溶液而与有价金属分离；酸性溶液浸出法在将砷浸出进入溶液的同 时，部分有价金属也溶解进入溶液，然后再在溶液中进行砷与有价金属的分离。水浸法得到 三氧化二砷作为产品；碱性和酸性溶液浸出法中砷只能以砷酸盐(如砷酸铁、砷酸钠）的形 式产出。由于含砷烟尘中砷可以三价和五价两种形态存在，因而导致湿法冶金方法分离砷 不彻底，试剂消耗大、成本高、得到的最终含砷产物难处置等问题。
[0003] 火法冶金分离砷主要是利用三氧化二砷容易挥发的特点，通过升高温度使之进入 气相，以实现其与烟尘中其他成份的分离。从烟尘中用火法冶金分离砷的方法包括真空挥 发法、直接挥发法和还原挥发法。真空挥发法，是在真空的条件下利用金属砷(或三氧化二 砷）与金属或其氧化物的沸点差异使砷(或三氧化二砷）优先挥发，此法虽能有效地分离砷， 但操作难度大、设备要求高、生产成本高。直接挥发法主要是针对对烟尘中以三氧化二砷形 态存在的砷，选择性将其优先挥发，如申请号为201010152960. 1，发明名称为"锑砷烟尘直 接分离锑砷方法"将烟尘在反射炉中升温至680°C优先挥发砷；申请号为201010268964. 6， 发明名称为"一种直流矿热蒸馏回收砷的方法"，是将烟尘加入矿热炉中，在炉顶温度为 45(T500°C条件下进行三氧化二砷的挥发；发明专利号为201110260188. X，发明名称为"一 种复杂含砷及有价金属渣尘物料的综合回收方法"，将含砷渣尘在60(T800°C进行一次挥发 三氧化二砷，得到As 2O3含量为6(Γ70%的中间产品，再将中间产品进行二次挥发得到三氧化 二砷产品。直接挥发法不能分离烟尘中以五氧化二砷形态存在的砷，同时在挥发过程中烟 尘中的三价砷也可能氧化为五价，因此，直接挥发法分离砷的效果差。
[0004] 还原挥发法是针对烟尘中砷可以三价和五价两种形态共存的特点，在升温挥发过 程中加入还原剂，使烟尘中的五价砷还原成三价，同时也抑制挥发过程五价砷的生成，使砷 形成三氧化二砷挥发而与有价金属分离，通常加入的还原剂为煤粉或木炭粉。但煤或木炭 作为还原剂，其还原的温度通常大于700°C，过高的温度容易造成含砷烟尘的熔结，导致工 业生产难以连续进行。此外，烟尘中其他成份随温度的升高挥发程度加大，使得火法分离砷 的过程选择性下降，不仅降低了烟尘中有价元素的回收率，易导致烟尘中的其它有价金属 化合物还原成金属，从而影响砷的挥发，同时高的挥发温度也使其它的有色金属（如锑、铅） 挥发，达不到砷与有价金属彻底分离的目的，而目前尚未见在低温下利用碳质还原剂还原 挥发高效脱除含砷烟尘中砷的文献报导。（周红华.高砷锑烟灰综合回收工艺研究，湖南有 色金属，2005, 21 (1):21-22.;傅作健.高铅砷转炉烟尘中砷的综合利用问题.有色金属 (冶炼部分），1978,（10) :18-22.;李磊廖彬王华邱在军，一种选择性氧化-还原法回收 砷锑烟尘中砷、锑的方法.申请号：201310545140. 2,申请日：2013年11月7日；胡斌姚 金江王智友周坐东.含砷烟灰脱砷现状，湖南有色金属，2013，29(5): 41-44.)。
【发明内容】
[0005] 为了克服已有的从含砷烟尘中还原挥发脱砷方法的不足，本发明提供 一种能有效地从含砷烟尘中低温挥发砷，成本低，效率高的含砷烟尘还原挥发脱砷法。
[0006] 本发明为达到上述目的采用的技术方案是：将含砷烟尘、碳质还原剂、促进剂按一 定的配比混合均匀，在一定的温度进行反应，挥发出来的烟气经冷凝、收集，得到三氧化二 砷产品，挥发残渣为脱砷后的有价金属渣料。本发明的实质是利用促进剂的助燃催化作用， 降低碳质还原剂与含砷烟尘中高价砷的反应温度，从而在低温下将其还原为三氧化二砷并 挥发。
[0007] 采用上述还原挥发脱砷法具体的工艺过程和参数如下： 1配料 按含砷烟尘：碳质还原剂：促进剂的质量比为100 :(5~15) :(0. 05、. 20)的比例进行 配料，并混合均匀。
[0008] 2还原挥发 上述配料在保护气体中升温还原，温度为45(T600°C，时间3(Tl20min，系统气压 90?98kPa。其主要反应为： 3烟气冷却
【权利要求】
1. 一种从含砷烟尘还原挥发分离砷的方法，其特征在于包括以下步骤： A按含砷烟尘：碳质还原剂：促进剂的质量比为100 : (5~15) : (0. 05、. 20)的比例进 行配料，并混合均匀； B还原挥发 将配料在保护气体中升温还原，温度为45(T600°C，时间3(Tl20min，系统气压 90?98kPa; C烟气冷却 还原挥发产生的烟气冷却至15(T250°C，经收尘得到三氧化二砷。
2. 如权利要求1所述的从含砷烟尘还原挥发分离砷的方法，其特征在于：A步骤所述的 碳质还原剂为无烟煤粉或木炭粉。
3. 如权利要求2所述的从含砷烟尘还原挥发分离砷的方法，其特征在于：所述无烟煤 粉的粒度为〇. 125、. 300mm，以质量百分比计的固定碳含量彡65%。
4. 如权利要求2所述的从含砷烟尘还原挥发分离砷的方法，其特征在于：所述的木炭 粉粒度为〇. 125~0. 300mm，以质量百分比计的固定碳含量彡76. 0%。
5. 如权利要求1所述的从含砷烟尘还原挥发分离砷的方法，其特征在于：所述促进 剂为聚乙二醇、铝粉、邻苯二甲酸二戊酯的一种或几种；其中聚乙二醇为平均分子量为 380?420的聚乙二醇400 ;铝粉为粒度彡0. 180mmm，含量彡98%的工业铝粉；邻苯二甲酸二 戊酯为含量彡98. 5%的工业品。
6. 如权利要求1所述的从含砷烟尘还原挥发分离砷的方法，其特征在于：所述的保护 气体为工业氮气，氮气的体积百分浓度> 99%。
7. 如权利要求1所述的从含砷烟尘还原挥发分离砷的方法，其特征在于：所述的含砷 烟尘是处理铅、铜、锑、锡等金属的火法冶金过程中产出的含砷烟尘或中间产品，成份的质 量百分比范围为：Sb 20. 0?80·0，Ρ13 0.2?70.0, Bi 0.2?70.0, Cu 0.5?20.0, As 0.5?40.0。
【文档编号】C22B30/04GK104294053SQ201410601278
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年11月1日 优先权日:2014年11月1日
【发明者】杨天足, 陈霖, 刘伟锋, 郝占东, 张杜超, 肖庆凯, 饶帅 申请人:中南大学