CN111440954A - 一种从高砷烟尘中回收砷的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从高砷烟尘中回收砷的方法，将高砷烟尘、碳还原剂混合，得到高砷烟尘混合物料，将高砷烟尘混合物料在惰性或还原气氛中进行焙烧，得到含砷尾气和高铅灰渣；将含砷尾气通入一燃烧炉中，并通过脉冲喷粉阀向燃烧炉中喷入活化剂，进行燃烧，得到高温烟气；高温烟气冷凝，得到三氧化二砷。一种从高砷烟尘中回收砷的装置，包括依次连通的焙烧炉、燃烧炉、沉降室、除尘器、喷淋塔、外排烟囱；焙烧炉包括炉膛和将含高砷烟尘的物料导入炉膛内焙烧的连续进料装置，在连续进料装置的上方设置混料仓。本发明的脱砷工艺，脱砷选择性、稳定性好，砷脱除效率高达96.0％以上，提纯得到的砷化物纯度达到98.0％以上。

Description

一种从高砷烟尘中回收砷的方法和装置
技术领域
本发明属于冶金固体废弃物综合回收利用技术领域，尤其涉及一种从高砷烟尘中回收砷的方法和装置。
背景技术
高砷烟尘主要源于铜、铅、锌等金属矿物的焙烧冶炼过程。铜、铅、锌等金属一般与砷伴生，在选矿过程中不能完全将砷去除，因此会有一定量的砷随着这些金属一同进入冶炼过程，分别进入烟尘和冶炼渣中。高砷烟尘中砷的存在形态多样，主要以氧化物、砷酸盐、砷化物以及少量硫化砷的形式存在。我国每年都有大量高砷烟尘在铜、铅、锌等有色金属的采、选、冶等环节中以含砷尾矿及尾渣形式被囤积贮存，大量有价金属未能回收利用造成资源浪费，也导致含有大量砷化物的固体废物污染土壤环境和地表水，甚至地下水。这些含砷废弃物如不及时处理或处理不当，将对生态环境和人体健康带来极大的危害。从经济角度和环保角度来考量，对高砷烟尘的资源化回收利用都具有十分重要的意义。
对于高砷烟尘的处理，目前主要采用浸出脱砷和焙烧脱砷工艺。
浸出脱砷是将高砷烟尘在浸出剂中选择性溶出，使砷从固相转入液相，最后在液相中加以脱除的方法。焙烧脱砷主要是在高温下使砷以三氧化二砷的形式回收，或将粗三氧化二砷还原精炼制备单质砷，从而与有价金属分离。浸出脱砷包括碱浸、酸浸或其他氧化剂溶液浸出。通过碱浸对高砷烟尘脱砷得到的砷浸出率不高，且工艺要求浸出温度高、能耗大，得到的浸出液pH值较高，后期处理工艺繁琐且难度大。酸浸将固态砷解离为可溶于水的砷酸根或亚砷酸根离子，产生高毒性的冶金废液。虽然也可用H2O2将As(Ⅲ)氧化成毒性较小、稳定性较强的As(Ⅴ)，但受温度影响较大，导致H2O2分解，降低其浸出率，还存在砷化氢剧毒气体产生、浸出渣压滤困难、金属分离率低等问题。
一般情况下，焙烧脱砷直接应用于高砷烟尘，但不能实现铅砷较好的分离(尤其是五氧化二砷、砷酸铅和硫化砷)。申请号CN201811200399.2、CN201910713899.4的中国专利文献公开了直接氧化焙烧高砷烟尘，存在砷脱除率低、操作条件差、环境污染严重等问题。同时，申请号CN201810943471.4的中国专利文献提出将含砷烟尘进行还原焙烧，然后进行高温膜过滤获取精白砷；CN201811422941.9的中国专利文献提出将铜冶炼含砷烟尘与含硫化铁混合，置于保护气氛中焙烧得到三氧化二砷；CN201910380550.3的中国专利文献提出将含砷铜烟尘与焦粉、氧化铜粉混合焙烧回收三氧化二砷；CN201410601278.4的中国专利文献提出以碳质还原剂(无烟煤粉、木炭粉)与促进剂(聚乙二醇、邻苯二甲酸二戊酯)与含砷烟尘混合还原挥发分离砷等，都提到还原焙烧脱砷，然后冷却回收三氧化二砷。但由于含砷灰渣在还原焙烧过程中，部分易挥发来不及反应的砷化物(如硫化砷)和其他物质(如铅、锌)随烟气一并挥发，无法获得高纯三氧化二砷产品，且也无法达到使砷与有价金属彻底分离的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，鉴于砷的高危害性和难分离性，一般的还原焙烧脱砷过程中来不及反应的砷化物，以及铅、锌的化合物均会随烟气挥发，达不到三氧化二砷与有价金属彻底分离的目的，不能直接得到高纯度的三氧化二砷。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：提供一种从高砷烟尘中回收砷的方法，工艺图如图1所示，包括以下步骤：
(1)将高砷烟尘、碳还原剂混合，得到高砷烟尘混合物料，将高砷烟尘混合物料在惰性或还原气氛中进行焙烧，得到含砷尾气和高铅灰渣；其中，按质量百分数计，所述高砷烟尘的主要成分为：As20-40％、Pb20-40％、S2-7％；焙烧温度为700-800℃，焙烧时间为0.5-3h；高铅残渣在焙烧炉内冷却、收集外售。
(2)将含砷尾气中通入一燃烧炉中，并通过脉冲喷粉阀向燃烧炉中喷入活化剂，进行燃烧，得到高温烟气；其中，所述活化剂为十二烷基磺酸钠、木质素磺酸钠、对苯二酚中的一种或几种；活化剂的喷入量为含砷尾气体积量的10～50mg/m3；燃烧炉的温度控制为500-700℃；燃烧过程中根据需要通入天燃气和空气，为燃烧提供热量；
(3)将所述高温烟气冷凝，得到三氧化二砷。
优选地，步骤(1)的混合过程中还加入促进剂，所述促进剂占高砷烟尘质量的0.2％～1％。
优选地，所述促进剂为石灰石、石灰中的一种或两种，或者为石灰和三氧化二铝的混合物，促进剂的粒径为0.5-5mm。石灰石(CaCO3)、石灰(CaO)主要起到脱硫作用，可以与SO2反应生成亚硫酸钙(CaSO3)和硫酸钙(CaSO4)，同时，CaCO3受热分解生成CO2，CO2与C反应生成CO，可以提供砷化物的间接还原气氛；而且，Al2O3能和CaO结合生成铝酸钙(3CaO·Al2O3和12CaO·7Al2O3)，冶炼时，铝酸钙与脱硫产物CaS之间能很好地结合在一起，还可达到除渣脱硫的效果。
优选地，步骤(1)中，焙烧时，保持负压，压力为：-0.3kPa至-1kPa。
优选地，步骤(1)中，所述碳还原剂为生物质炭粉、活性炭粉、石油焦粉中的至少一种；碳还原剂的粒径为0.1～0.3mm；碳还原剂占高砷烟尘质量的8％～16％。
优选地，步骤(2)中，燃烧的时间(含砷尾气在燃烧炉中的停留时间)为2-5秒。
优选地，步骤(3)中，所述高温烟气经组合式烟尘净化装置前端的重力沉降室和后端的脉冲布袋除尘器处理获得三氧化二砷。
作为同一个发明构思，本发明还提供一种从高砷烟尘中回收砷的装置，包括依次连通的焙烧炉、燃烧炉、沉降室、除尘器、喷淋塔、外排烟囱；其中，所述燃烧炉上设有脉冲喷粉阀。
进一步地，焙烧炉包括炉膛和将含高砷烟尘的物料导入炉膛内焙烧的连续进料装置，在连续进料装置的上方设置混料仓。
进一步地，所述连续进料装置包括用于输送含高砷烟尘物料的钢带、以及位于钢带上方的密封罩，所述密封罩内填充保护气体。
进一步地，所述沉降室为重力沉降室，所述除尘器为布袋除尘器。
进一步地，所述混料仓包括位于上部的配料仓和位于下部的布料器，其中，布料器内填充有保护气体。
进一步地，所述重力沉降室的入口处连接有喷雾设备和冷风阀。
进一步地，在连接布袋除尘器和喷淋塔之间的气体管道上设有变频风机。
进一步地，在重力式沉降室和布袋除尘器的气体入口处均设有温度仪。
本发明将高砷烟尘原料配入8％～16％的碳还原剂(优选10％)和0.2％～1％的促进剂(优选0.5％)，均以质量百分比计量，经过计量送至混料仓混合均匀，由配料仓进入布料器，通过氮气密封保护布料器使物料均匀分布在钢带焙烧炉的钢带上。物料从布料装置进入钢带一直由保护气氛(如氮气)密封保护。
优选的方案，钢带焙烧炉工作温度(还原焙烧温度)为700～800℃，优选还原焙烧温度为750℃，升温速率为5～15℃/min，在工作温度下保温时间是0.5～3h，优选为2h；炉体负压-0.3～-1kPa。随着钢带的运转，高砷烟尘混合物料进入氮气密封良好的钢带焙烧炉炉膛内。在炉膛内，钢带及钢带上方的物料通过不锈钢炉膛外的电加热丝间接加热升温。物料在氮气氛围或还原气氛的温度区加热焙烧蒸发后，物料中的砷化物完成蒸发分离，在钢带焙烧炉尾收集高铅灰渣。
优选地，焙烧过程中的惰性气体/保护气氛为工业氮气，纯度≥99％。
优选地，为了提纯分离出砷，在钢带焙烧炉烟气出口设置燃烧炉，通过脉冲喷粉阀喷入活化剂，燃烧炉温度控制在500～700℃，优选燃烧温度为650℃；含砷烟气在燃烧炉停留2～5s，优选反应时间(烟气在燃烧炉停留时间)为3s；钢带焙烧炉引风量控制在1000～2000m3/h。燃烧炉对烟气二次燃烧，使烟气中的砷化物(如硫化砷)全部转化为As2O3，含砷蒸汽进入重力沉降室时经“喷水雾+喷冷风”骤冷直接冷却降温至300℃以下，进入组合式烟尘净化装置的前端(即重力沉降室)后，温度进一步降至120℃以下，最后进入组合式烟尘净化装置的后端(即袋式除尘器)，在组合式烟尘净化装置中收集三氧化二砷，经除尘后的烟气由风机送入湿式脱硫塔，烟气脱硫后由烟囱达标排放，从而达到回收As2O3的目的。
较优选的方案，本发明优选的活化剂可以破坏硫化物结构，增加与氧的接触，进一步提高硫化砷向三氧化二砷转化的纯度和转化率，活化剂加入量为含砷尾气体积量的10～50mg/m3，优选20mg/m3。
优选的方案，含砷蒸汽在进入组合式烟尘净化装置的前端(即重力沉降室)时，由于重力沉降室的入口处连接有喷雾设备和冷风阀，通过“喷水雾+喷冷风”直接骤冷精确控制烟气温度，将含砷蒸汽骤冷至300℃以内，降温后的烟气经重力沉降室后温度进一步降至120℃以内，再进入组合式烟尘净化装置的后端(即袋式除尘器)。
优选地，经袋式除尘器除尘后的烟气由风机送入湿式烟气脱硫塔进行洗涤，烟气脱硫后由烟囱外排；收集的高纯三氧化二砷进一步利用，富铅灰渣装袋外售给铅冶炼厂。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明采用还原焙烧-二次氧化-收尘三段脱砷工艺，脱砷选择性、稳定性好，高砷烟尘中的砷脱除效率高达96.0％以上，提纯得到的砷化物纯度达到98.0％以上，并富集含铅原料，综合解决高砷烟尘中砷的环保问题，实现了含砷烟尘的资源化、减量化和无害化，同时副产物高铅灰渣得到富集。
(2)本发明的工艺中，对焙烧后的烟气进行二次燃烧并引入活化剂，通过燃烧氧化和活化剂破坏硫化物结构，增强砷化物的氧化，提高三氧化二砷的转化率，也保证了本发明的工艺可适用含硫的高砷烟尘。
(3)本发明的工艺中，采用了石灰石、石灰、三氧化二铝等作为促进剂，利用该促进剂的脱硫能力，提高了三氧化二砷的纯度。
(4)本发明的工艺中，采用的氮气密封保护的钢带焙烧炉，适用含砷烟尘范围大(≥15％)，具有处理量大、杂质含量少、收尘率高、环境影响小等特点。
(5)本发明在重力沉降室的入口处连接有喷雾设备和冷风阀，采用喷水雾+冷风的直接骤冷方式，能精确快速控制含砷烟尘回收的低温条件(≤300℃)，有效收集含砷烟尘。
(6)本发明采用重力沉降室+布袋式除尘两段组合式烟尘净化装置分级收尘，一方面可以利用重力沉降室进一步降温，同时减轻高温烟尘对布袋除尘器的负载，保证布袋除尘器的使用寿命，另一方面，将二者进行组合，通过双重收集，能高效收集高纯含砷烟尘，易操作、污染小、回收率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明方法流程图。
图2为本发明装置的示意图。
1、混料仓；2、氮气罐；3、焙烧炉；4、脉冲喷粉阀；5、燃烧炉；6、喷雾设备；7、冷风阀；8、温度仪；9、沉降室；10、除尘器；11、变频风机；12、喷淋塔；13、外排烟囱。
图3为高砷烟尘原料XRD图。
图4为本发明提纯的三氧化二砷XRD图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明旨在高效分离工业冶炼高砷烟尘中的砷和回收铅，在一定程度上解决已有工艺难分离、回收率低等技术问题。为此，本发明提供了一种分离提纯高砷烟尘中砷和回收铅的方法。以某铜冶炼厂的高砷烟尘为例，其中所含的砷主要以三氧化二砷和砷酸铅为主，铅主要以氧化铅和砷酸铅为主，其主要相关成分含量和物相分析如表1、表2所示。利用烟尘中铅与砷存在形态的理化性质差异，配入碳还原剂和促进剂，置于惰性或还原气氛中，在700～800℃负压条件下还原焙烧(尤其是砷酸盐，选择负压可以高效收集蒸发的烟尘；二是对外界环境影响小，克服了传统焙烧工艺对环境影响大的缺点)，分离出高砷烟尘中的砷，并将铅富集于灰渣中，资源化回收利用；含砷烟气再经燃烧炉煅烧得到纯度更高的三氧化二砷，经两段式收尘工艺回收含砷产品。
表1原料主要成份
Figure BDA0002490103440000051
表2原料XPS物相分析
Figure BDA0002490103440000052
Figure BDA0002490103440000061
实施例1：
本实施例提供一种从高砷烟尘中回收砷的装置，其结构示意图如图2所示：包括依次连通的焙烧炉3、燃烧炉5、沉降室9、除尘器10、喷淋塔12、外排烟囱13；其中，焙烧炉3包括炉膛和将含高砷烟尘的物料导入炉膛内焙烧的连续进料装置，在连续进料装置的上方设置混料仓1。
连续进料装置包括用于输送含高砷烟尘的物料的钢带、以及位于钢带上方的密封罩，密封罩内填充保护气体，混料仓1包括位于上部的配料仓和位于下部的布料器，其中，布料器内填充有保护气体，保护气体为氮气，由氮气罐2提供，混料仓1、焙烧炉3均与氮气罐2连通。
沉降室9为重力沉降室，除尘器10为布袋除尘器。燃烧炉5上设有脉冲喷粉阀4，用于喷入活化剂，另外燃烧炉5的热量由天然气燃烧提供。沉降室9的上部连接有喷雾设备6和冷风阀7，在连接除尘器10和喷淋塔12之间的气体管道上设有变频风机11。在沉降室9和除尘器10的气体入口处均设有温度仪8，用于监控进入沉降室9和除尘器10内的气体的温度。
工作原理：含高砷烟尘的物料在混料仓1的配料仓完成配料，再进入下部的布料器，含高砷烟尘的物料在氮气的保护下落入焙烧炉3的钢带上，在焙烧炉3内完成焙烧，其中，砷化物、硫化物等可挥发性成分由焙烧炉3的顶部进入燃烧炉5中，在燃烧炉5内由脉冲喷粉阀4喷入活化剂，与焙烧炉3的顶部进入的气体混合后，用天然气点燃进行燃烧，使得硫化物得到更为充分的氧化。然后混合烟气由燃烧炉5的顶部进入沉降室9，进入沉降室9前经过喷雾设备6喷水雾和冷风阀7喷入冷风，使得烟气迅速骤冷降温，再在沉降室9内进行重力沉降，其中大部分粉尘被沉积下来，烟气中剩余的粉尘再由除尘器10进行进一步的除尘。烟气由除尘器10导出后进入喷淋塔12，烟气中的硫化物由喷淋塔12的喷淋液吸收，同时烟气得到进一步的降温，由喷淋塔12导出的烟气可以达到排放标准由外排烟囱13进行排放。
实施例2：
本实施例处理的高砷烟尘的主要成分以质量百分比计为：As30.25％、Pb28.45、Cu3.02％、Zn4.21％、S4.23％、Sb1.46％和Fe26.35％，物相XRD数据如图3所示。
本实施例从高砷烟尘中回收砷的方法，采用实施例1中的装置进行回收，包括以下步骤：
将上述烟尘500kg与活性炭粉50kg(以烟尘质量10％计，粒径≤0.15mm)、2.5kg石灰石(以烟尘质量0.5％)在混料仓中混合均匀，再进入布料器，通过氮气密封保护布料器使物料均匀分布在钢带焙烧炉的钢带上。随着钢带的运转，高砷烟尘混合物料进入密封良好的钢带电加热蒸发炉炉膛内，以氮气充盈炉膛，并维持炉内压力为-1kPa，钢带及钢带上方的物料通过不锈钢炉膛外的电加热丝间接加热而升温至750℃，加热焙烧时间为2h。物料在氮气氛围(工业氮气，纯度≥99％)加热焙烧蒸发后，物料中的砷化物完成蒸发分离过程。蒸发尾气引入燃烧炉，控制烟气量(含砷尾气的流量)为2000m3/h，同时通过脉冲喷粉阀向燃烧炉内喷入十二烷基磺酸钠粉，十二烷基磺酸钠粉的喷入量为40g/h(即活化剂的喷入量为含砷尾气体积量的20mg/m3)，燃烧温度控制为650℃(用天然气点燃进行燃烧)，反应时间为3s(烟气在燃烧炉的停留时间)，且脉冲喷粉液的间隔时间与烟气在燃烧炉的停留时间保持一致。经燃烧后的含砷蒸汽进入沉降室，后经过沉降室入口处的喷雾设备喷水雾和冷风阀喷入冷风，使得烟气迅速骤冷降温至300℃以下，进入重力沉降室后，温度进一步降至120℃以下，再经袋式除尘器除尘。在重力沉降室+布袋式除尘的组合式烟尘净化装置底部收集含砷烟尘。烟气由风机送入湿式烟气脱硫塔，烟气脱硫后由烟囱达标排放。
其中，脱砷后残渣主要化学成分(以质量百分比计)为As1.16％、Pb45.56％、Cu5.17％、Zn6.95％、Sb2.47％，脱砷率达到96.17％；重力沉降室和除尘器中收集的含砷烟尘中三氧化二砷纯度达到98.27％，物相数据如图4所示。
实施例3：
本实施例处理的高砷烟尘的主要成分以质量百分比计为：As25.46％、Pb24.35％、Cu3.14％、Zn3.18％、S2.06％、Sb0.95％和Fe26.26％。
本实施例从高砷烟尘中回收砷的方法，采用实施例1中的装置进行回收，包括以下步骤：
将上述烟尘500kg与生物质炭粉60kg(以烟尘质量12％计，粒径≤0.10mm)、1.5kg石灰(以烟尘质量0.3％)在混料仓中混合均匀，再进入布料器，通过氮气密封保护布料器使物料均匀分布在钢带焙烧炉的钢带上。随着钢带的运转，高砷烟尘混合物料进入密封良好的钢带电加热蒸发炉炉膛内，以氮气充盈炉膛，并维持炉内压力为-0.6kPa，钢带及钢带上方的物料通过不锈钢炉膛外的电加热丝间接加热而升温至700℃，加热焙烧时间为90min。物料在氮气氛围(工业氮气，纯度≥99％)加热焙烧蒸发后，物料中的砷化物完成蒸发分离过程。将蒸发的含砷尾气引入燃烧炉，控制焙烧炉所引烟气量(即含砷尾气的流量)为1500m3/h，同时通过脉冲喷粉阀向燃烧炉喷入木质素磺酸钠粉末，木质素磺酸钠粉末喷入量为30g/h(即活化剂的喷入量为含砷尾气体积量的20mg/m3)，燃烧温度控制为700℃，反应时间为2.5s。经燃烧后的含砷蒸汽进入重力沉降室，经过重力沉降室入口处的喷雾设备喷水雾和冷风阀喷入冷风，经“喷水雾+冷风”骤冷烟气直接冷却降温至300℃以下，进入重力沉降室后，温度进一步降至120℃以下，再经袋式除尘器除尘。在重力沉降室+布袋式除尘的组合式烟尘净化装置底部收集含砷烟尘。烟气由风机送入湿式烟气脱硫塔，烟气脱硫后由烟囱达标排放。
脱砷后残渣主要化学成分(以质量百分比计)为As1.01％、Pb40.66％、Cu4.96％、Zn5.57％、Sb1.46％，脱砷率达到96.03％；重力沉降室和除尘器中收集的含砷烟尘中三氧化二砷纯度达到98.33％。
实施例4：
本实施例处理的高砷烟尘的主要成分以质量百分比计：As34.67％、Pb30.71％、Cu3.25％、Zn3.87％、S5.13％、Sb2.12％和Fe25.46％。
本实施例从高砷烟尘中回收砷的方法，采用实施例1中的装置进行回收，包括以下步骤：
将上述烟尘500kg与石油焦粉75kg(以烟尘质量15％计，粒径≤0.25mm)、1.0kg三氧化二铝和3kg石灰(以烟尘质量0.8％)在混料仓中混合均匀，再进入布料器，通过氮气密封保护布料器使物料均匀分布在钢带焙烧炉的钢带上。随着钢带的运转，高砷烟尘混合物料进入密封良好的钢带电加热蒸发炉炉膛内，以氮气充盈炉膛，并维持炉内压力为-0.3kPa，钢带及钢带上方的物料通过不锈钢炉膛外的电加热丝间接加热而升温至750℃，加热焙烧时间为2h。物料在氮气氛围(工业氮气，纯度≥99％)加热焙烧蒸发后，物料中的砷化物完成蒸发分离过程。将蒸发尾气引入燃烧炉，控制焙烧烟气量(即含砷尾气的流量)为1000m3/h，同时通过喷入脉冲喷粉阀向燃烧炉喷入对苯二酚粉末，喷入量为20g/h(即活化剂的喷入量为含砷尾气体积量的20mg/m3)，燃烧温度控制为650℃，反应时间为3s。经燃烧后的含砷蒸汽进入沉降室，后经过重力沉降室入口处的喷雾设备喷水雾和冷风阀喷入冷风，经“喷水雾+冷风”骤冷直接冷却降温至300℃以下，进入重力沉降室后，温度进一步降至120℃以下，又进入袋式除尘器除尘。在重力沉降室+布袋式除尘的组合式烟尘净化装置底部收集含砷烟尘。烟气由风机送入湿式烟气脱硫塔，烟气脱硫后由烟囱达标排放。
得到脱砷后残渣主要化学成分(以质量百分比计)为As1.02％、Pb51.90％、Cu5.43％、Zn6.73％、Sb7.90％，脱砷率达到97.06％；收集得到燃烧后含砷烟尘中三氧化二砷纯度达到98.32％。
对比例1：
本对比例处理的高砷烟尘的主要成分以质量百分比计：As34.67％、Pb30.71％、Cu3.25％、Zn3.87％、S5.13％、Sb2.12％和Fe25.46％。
本对比例从高砷烟尘中回收砷的方法，包括以下步骤：
将上述烟尘500kg与石油焦粉75kg(以烟尘质量15％计，粒径≤0.25mm)混合均匀，由配料缓冲料仓通过氮气密封保护布料器使物料均匀分布在钢带焙烧炉的钢带上。随着钢带的运转，高砷烟尘混合物料进入密封良好的钢带电加热蒸发炉炉膛内，以氮气充盈炉膛，并维持炉内压力为-0.3kPa，钢带及钢带上方的物料通过不锈钢炉膛外的电加热丝间接加热而升温至750℃，加热焙烧时间为2h。物料在氮气氛围(工业氮气，纯度≥99％)加热焙烧蒸发后，物料中的砷化物完成蒸发分离过程。将蒸发尾气引入燃烧炉，控制焙烧炉所引烟气量(即含砷尾气的流量)为1000m3/h，同时通过喷入脉冲喷粉阀向燃烧炉喷入对苯二酚，喷入量为20g/h(即活化剂的喷入量为含砷尾气体积量的20mg/m3)，燃烧温度控制为650℃，反应时间为3s。经燃烧后的含砷蒸汽进入重力沉降室，后经过重力沉降室入口处的喷雾设备喷水雾和冷风阀喷入冷风，经“喷水雾+冷风”骤冷直接冷却降温至300℃以下，进入重力沉降室后，温度进一步降至120℃以下，又进入袋式除尘器除尘，在重力沉降室+布袋式除尘的组合式烟尘净化装置底部收集含砷烟尘。烟气由风机送入湿式烟气脱硫塔，烟气脱硫后由烟囱达标排放。
得到脱砷后残渣主要化学成分(以质量百分比计)为As3.13％、Pb59.89％、Cu5.59％、Zn6.54％、Sb5.24％，脱砷率达到90.97％；收集得到的燃烧后含砷烟尘中三氧化二砷纯度达到98.28％。
对比例2：
本对比例处理的高砷烟尘的主要成分以质量百分比计：As25.46％、Pb24.35％、Cu3.14％、Zn3.18％、S2.06％、Sb0.95％和Fe26.26％。
本对比例从高砷烟尘中回收砷的方法，包括以下步骤：
将上述烟尘500kg与生物质炭粉60kg(以烟尘质量12％计，粒径≤0.10mm)、1.5kg石灰(以烟尘质量0.3％)混合均匀，由配料缓冲料仓通过氮气密封保护布料器使物料均匀分布在钢带焙烧炉的钢带上。随着钢带的运转，高砷烟尘混合物料进入密封良好的钢带电加热蒸发炉炉膛内，以氮气充盈炉膛，并维持炉内压力为-0.6kPa，钢带及钢带上方的物料通过不锈钢炉膛外的电加热丝间接加热而升温至700℃，加热焙烧时间为90min。物料在氮气氛围(工业氮气，纯度≥99％)加热焙烧蒸发后，物料中的砷化物完成蒸发分离过程。将蒸发尾气引入燃烧炉，控制焙烧炉所引烟气量(即含砷尾气的流量)为1500m3/h，燃烧温度控制为700℃，反应时间为2.5s。经燃烧后的含砷蒸汽进入沉降室，后经过沉降室入口处的喷雾设备喷水雾和冷风阀喷入冷风，经“喷水雾+冷风”骤冷直接冷却降温至300℃以下，进入重力沉降室后，温度进一步降至120℃以下，再经袋式除尘器除尘。在重力沉降室+布袋式除尘的组合式烟尘净化装置底部收集含砷烟尘。烟气由风机送入湿式烟气脱硫塔，烟气脱硫后由烟囱达标排放。
脱砷后残渣主要化学成分(以质量百分比计)为As1.02％、Pb40.67％、Cu4.95％、Zn5.58％、Sb1.47％，脱砷率达到96.00％；重力沉降室和除尘器中收集的含砷烟尘中三氧化二砷纯度达到95.43％。
以上实施例中在高砷烟尘中加入碳还原剂和促进剂还原焙烧高砷烟尘，将含砷烟尘再经燃烧氧化，高砷烟尘的脱砷率均＞96％，得到的三氧化二砷纯度＞98％。因此，可认为氧化还原焙烧高砷烟尘提取元素砷在技术上是可行的。

Claims (10)

1.一种从高砷烟尘中回收砷的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将高砷烟尘、碳还原剂混合，得到高砷烟尘混合物料，将高砷烟尘混合物料在惰性或还原气氛中进行焙烧，得到含砷尾气和高铅灰渣；其中，按质量百分数计，所述高砷烟尘的主要成分为：As 20-40％、Pb 20-40％、S 2-7％；焙烧温度为700-800℃，焙烧时间为0.5-3h；
(2)将含砷尾气通入一燃烧炉中，并通过脉冲喷粉阀向燃烧炉中喷入活化剂，进行燃烧，得到高温烟气；其中，所述活化剂为十二烷基磺酸钠、木质素磺酸钠、对苯二酚中的一种或几种；活化剂的喷入量为含砷尾气体积量的10～50mg/m3；燃烧炉的温度控制为500-700℃；
(3)将所述高温烟气冷凝，得到三氧化二砷。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)的混合过程中还加入促进剂，所述促进剂占高砷烟尘质量的0.2％～1％。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述促进剂为石灰石、石灰中的一种或两种，或者为石灰和三氧化二铝的混合物；所述促进剂的粒径为0.5-5mm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，焙烧时保持负压，压力为：-0.3kPa至-1kPa。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳还原剂为生物质炭粉、活性炭粉、石油焦粉中的至少一种；碳还原剂的粒径为0.1～0.3mm；碳还原剂占高砷烟尘质量的8％～16％。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，燃烧的时间为2-5s。
7.一种用于权利要求1-6任一项所述的从高砷烟尘中回收砷的方法的装置，其特征在于，包括依次连通的焙烧炉、燃烧炉、沉降室、除尘器、喷淋塔、外排烟囱；其中，所述焙烧炉上设有脉冲喷粉阀。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述焙烧炉包括炉膛和将含高砷烟尘的物料导入炉膛内焙烧的连续进料装置，在连续进料装置的上方设置混料仓。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述连续进料装置包括用于输送含高砷烟尘物料的钢带、以及位于钢带上方的密封罩，所述密封罩内填充保护气体。
10.根据权利要求7-9任一项所述的装置，其特征在于，所述沉降室入口处连接有喷雾设备和冷风阀。
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