CN207552408U - 湿法火法联合处理含砷烟尘的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种湿法火法联合处理含砷烟尘的系统，该系统包括：无氧酸浸装置，具有含砷烟尘入口、酸液入口、含砷浸出渣出口和浸出液出口；混料装置，具有含砷浸出渣入口、添加剂入口、还原剂入口、含铁物料入口、粘结剂入口和混合物料出口；成型装置，具有混合物料入口和成型球团出口；烘干装置，具有成型球团入口和干燥球团出口；转底炉，包括：可转动炉底；环形炉膛，沿着炉底转动方向，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；第二烟道；出料装置；补风增压烧嘴；燃气烧嘴；干燥球团入口；含三氧化二砷烟气出口；含铅锌烟气出口和热态焙烧产物出口。

Description

湿法火法联合处理含砷烟尘的系统

技术领域

本实用新型属于冶金技术领域，具体而言，本实用新型涉及湿法火法联合处理含砷烟尘的系统。

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。

实用新型内容

本实用新型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，本实用新型的一个目的在于提出一种具有湿法火法联合处理含砷烟尘的系统。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。

在本实用新型的一个的方面，本实用新型提出了一种湿法火法联合处理含砷烟尘的系统，根据本实用新型的实施例，该系统包括：

无氧酸浸装置，所述无氧酸浸装置具有含砷烟尘入口、酸液入口、含砷浸出渣出口和浸出液出口；

混料装置，所述混料装置具有含砷浸出渣入口、添加剂入口、还原剂入口、含铁物料入口、粘结剂入口和混合物料出口，所述含砷浸出渣入口与所述含砷浸出渣出口相连；

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。

根据本实用新型实施例的湿法火法联合处理含砷烟尘的系统通过采用无氧酸浸的方法处理含砷烟尘，可避免砷氧化物溶于酸液中，而将其他金属溶解，一方面减了少浸出液中的砷含量，有利于后续从浸出液中提取高价值产品，另一方面可使更多的砷进入含砷浸出渣中，然后将所得含砷浸出渣供给至转底炉中，通过控制转底炉各个分区中的温度，在预热区回收含三氧化二砷烟气，在中温区和高温区回收含铅锌烟尘，而铜还原进去热态焙烧产物中，从而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。由此，整个方案解决了现有“湿法+火法”工艺中砷浸出率低、铅在冶炼系统不断循环而导致冶炼系统闭路循环危害大、铜回收率低等问题，真正实现了砷与有价金属的有效分离。

另外，根据本实用新型上述实施例的湿法火法联合处理含砷烟尘的系统还可以具有如下附加的技术特征：

任选的，上述湿法火法联合处理含砷烟尘的系统进一步包括：水淬装置，水淬装置具有热态焙烧产物入口和水淬料出口，所述热态焙烧产物入口与所述热态焙烧产物出口相连；湿磨装置，所述湿磨装置具有水淬料入口和矿浆出口，所述水淬料入口与所述水淬料出口相连；磁选装置，所述磁选装置具有矿浆入口、金属铁粉出口和磁选尾矿出口，所述矿浆入口与所述矿浆出口相连；重选装置，所述重选装置具有磁选尾矿入口、含砷渣出口和铜精矿出口，所述磁选尾矿入口与所述磁选尾矿出口相连。由此，可实现铜资源的高效回收。

任选的，上述湿法火法联合处理含砷烟尘的系统进一步包括：铜置换装置，所述铜置换装置具有浸出液入口、金属铁粉入口、海绵铜出口和铜置换后液出口，所述浸出液入口与所述浸出液出口相连，所述金属铁粉入口与所述金属铁粉出口相连；除砷装置，所述除砷装置具有铜置换后液入口、氧化剂入口、硫酸铁入口、铁砷渣出口和除砷后液出口，所述铜置换后液入口与所述铜置换后液出口相连；除铁装置，所述除铁装置具有除砷后液入口、硫酸铵入口、铁矾渣出口和除铁后液出口，所述除砷后液入口与所述除砷后液出口相连；浓缩结晶装置，所述浓缩结晶装置具有除铁后液入口、粗硫酸锌出口和母液出口，所述除铁后液入口与所述除铁后液出口相连，所述母液出口与所述酸液入口相连。由此，可实现浸出液中铜、铁、锌等有价金属的高效回收。

任选的，上述湿法火法联合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、含铅锌粉尘出口和除尘后烟气出口，所述含铅锌烟气入口与所述含铅锌烟气出口相连；酸浸装置，所述酸浸装置具有含铅锌粉尘入口、硫酸入口、硫酸铅出口和酸浸后液出口，所述含铅锌粉尘入口与所述含铅锌粉尘出口相连，所述酸浸后液出口与所述除铁后液入口相连。由此，可实现铅的高效回收。

任选的，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。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/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是根据本实用新型一个实施例的湿法火法联合处理含砷烟尘的系统结构示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的湿法火法联合处理含砷烟尘的转底炉俯视图；

图3是根据本实用新型再一个实施例的湿法火法联合处理含砷烟尘的系统结构示意图；

图4是根据本实用新型又一个实施例的湿法火法联合处理含砷烟尘的系统结构示意图；

图5是根据本实用新型又一个实施例的湿法火法联合处理含砷烟尘的系统结构示意图；

图6是根据本实用新型一个实施例的采用湿法火法联合处理含砷烟尘的系统实施湿法火法联合处理含砷烟尘的方法流程示意图；

图7是根据本实用新型再一个实施例的采用湿法火法联合处理含砷烟尘的系统实施湿法火法联合处理含砷烟尘的方法流程示意图；

图8是根据本实用新型又一个实施例的采用湿法火法联合处理含砷烟尘的系统实施湿法火法联合处理含砷烟尘的方法流程示意图；

图9是根据本实用新型又一个实施例的采用湿法火法联合处理含砷烟尘的系统实施湿法火法联合处理含砷烟尘的方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，“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。

在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型的一个的方面，本实用新型提出了一种湿法火法联合处理含砷烟尘的系统，根据本实用新型的实施例，参考图1，该系统包括：无氧酸浸装置100、混料装置200、成型装置300、烘干装置400和转底炉500。

根据本实用新型的实施例，无氧酸浸装置100具有含砷烟尘入口101、酸液入口102、含砷浸出渣出口103和浸出液出口104，且适于将含砷烟尘和酸液在隔绝氧气的条件下进行酸浸反应，以便得到含砷浸出渣和浸出液。本方案中，无氧酸浸工艺可以预先将含砷烟尘中较易溶解的部分有价金属溶解到酸液中，后续采用湿法工艺提取，而较难溶解的部分让其继续留在含砷浸出渣中，后续采用火法工艺提取。本申请中采用湿法+火法的联合工艺，结合了湿法低能耗的优点和火法反应速率快、回收率高的优点，有效克服了湿法浸出率低的缺点，使得湿法工艺的浸出速率获得快速提升，整个工艺的周期大大缩短。具体的，在无氧的条件下采用稀硫酸作溶剂溶解含砷烟尘，浸出的过程中隔绝氧气可减少砷溶解到溶液中，使之更多的进入到含砷浸出渣中，少量浸出到浸出液中的砷以可溶性砷酸盐如砷酸钠、砷酸钾等形式存在，而含砷烟尘中大部分的锌、铜等溶于酸液中。浸出反应完成后，采用压滤机进行固液分离，得到含砷浸出渣和浸出液。因含砷烟尘中各有价金属的赋存状态比较复杂，同一金属有赋存于较易溶解的化合物中，也有赋存于较难溶解的化合物中，且较难溶解的部分严重影响该金属的总回收率。现有技术中一般采用加强酸、加热、加压等苛刻条件来提高该部分较难溶解的金属的浸出率，可在这种条件下杂质离子砷、铅等也会同时溶解更多，为后续工艺产品的除杂带来严重困扰。而发明人通过大量实验意外发现，通过采用本实用新型上述的无氧酸浸工艺可有效避免上述问题，使得砷、铅等更多的进入到含砷浸出渣中，而其他有价金属溶解到浸出液中，由此，显著提高了本工艺的经济性。

根据本实用新型的一个实施例，含砷烟尘中砷含量不低于3wt％，铜含量不低于3wt％，且铜50％以上可溶于稀硫酸，铅和锌的总含量不低于2wt％。具体的，本工艺所用的含砷烟尘为铅、铜和锌等行业的冶炼烟尘。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，采用本实用新型的含砷烟尘有利于提高工艺的经济性。

根据本实用新型的再一个实施例，酸液和含砷烟尘的液固比可以为(2-4)：1。发明人发现，若酸液和含砷烟尘的液固比高，可缩短浸出时间，但得到浸出液中，铜和锌等有价离子的浓度过稀释，后续提取难度大；而若液固比低，所需浸出时间长，但浸出液少，浓度高，便于后续浸出液浓缩提纯。

根据本实用新型的又一个实施例，无氧浸出的温度可以为15-50摄氏度，时间可以为 20-60min。发明人发现，若无氧浸出的温度高，浸出反应快，所需时间短，处理量高，但能耗高，杂质砷易溶解进入溶液；而若无氧浸出的温度低，所需浸出时间长，处理量低。若浸出时间过短，反应未完全，进入溶液中铜、锌较少；若浸出时间过长，工艺周期长，处理量低。

根据本实用新型的实施例，混料装置200具有含砷浸出渣入口201、添加剂入口202、还原剂入口203、含铁物料入口204、粘结剂入口205和混合物料出口206，含砷浸出渣入口201与含砷浸出渣出口103相连，且适于将含砷浸出渣、添加剂、还原剂、含铁物料和粘结剂进行混合处理，以便得到混合物料。由此，有利于含砷浸出渣与添加剂、还原剂、含铁物料和粘结剂混合均匀，从而实现后续转底炉内含砷浸出渣的焙烧充分。

根据本实用新型的一个实施例，含砷浸出渣与添加剂、还原剂、含铁物料和粘结剂的混合质量比为100：(5-20)：(10-30)：(10-50)：(0.5-10)。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，导致总回收率下降；而当还原剂用量较多时，造成还原剂浪费。当添加剂用量较少时，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中，影响铅锌粉尘产品的质量；当添加剂用量较多时，渣量增大，能耗增加，且造成添加剂的浪费。当含铁物料较少时，混合物料还原温度低，影响铅、锌、铜等有价金属的总回收率；当含铁物料过多时，影响金属铜粉铜品位。当粘结剂用量较少时，球团强度差，易碎裂，影响球团的还原效果，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。

根据本实用新型的再一个实施例，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。

根据本实用新型的又一个实施例，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。

根据本实用新型的又一个实施例，含铁物料可以为赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿、黄铁矿、菱铁矿、氧化铁皮、钛铁矿、钒钛磁铁矿、铜冶炼渣、硫酸渣和镍冶炼渣中的至少之一。发明人发现，配入含铁物料可以提高混合物料的焙烧温度，从而提高铅的挥发率，并且混入含铁物料经后续还原处理、细磨和磁选得到的金属铁粉可以作为铜置换过程的还原剂，从而在降低还原剂成本的同时提高整个系统的经济性。

根据本实用新型的又一个实施例，含铁物料的粒度大于0.15mm的可以占50％以上。发明人发现，粗粒含铁物料的配入，一方面有利于混合物料成型，另一方面，有利于提高混合物料焙烧温度，并提高铅的挥发率。

根据本实用新型的又一个实施例，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。

根据本实用新型的实施例，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206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浸出渣与还原剂、含铁物料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。

根据本实用新型的实施例，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。

根据本实用新型的实施例，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。

根据本实用新型的一个实施例，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。

根据本实用新型的再一个实施例，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。

根据本实用新型的又一个实施例，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，添加剂开始与剩余难以脱除的砷发生反应，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。

根据本实用新型的又一个实施例，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。

根据本实用新型的又一个实施例，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。

根据本实用新型的又一个实施例，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。

根据本实用新型的又一个实施例，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。

根据本实用新型的又一个实施例，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。

根据本实用新型的又一个实施例，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。

根据本实用新型的又一个实施例，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。

根据本实用新型的又一个实施例，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。

根据本实用新型的又一个实施例，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；若布料区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；若预热区角度过大，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，对分隔补风增压区两边的气体的操作难以控制；若补风增压区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、铜等金属，若高温区角度过小，则物料还原不完全，铜铅锌等金属回收率低；若高温区角度过大则造成空间浪费。若中温区角度过小，则物料升温时间过短，升温速率有限，无法衔接高温区域，导致高温区域温度低，物料还原不充分。出料区角度的大小决定出料是否方便，若出料区角度过大会造成空间和热量的浪费。

根据本实用新型的又一个实施例，预热区的温度可以为350～700摄氏度，中温区的温度可以为700～1200摄氏度，高温区的温度可以为1200-1350摄氏度。发明人发现，若预热区的温度过高，则铅锌易形成挥发物进入烟气污染三氧化二砷粉尘；若预热区的温度过低则砷挥发不完全，回收率低。若中温区和高温区的温度过低，则物料还原不完全，铜铅锌铁的回收率低；若中温区和高温区的温度过高，则球团熔化严重，侵蚀炉底，且会造成能量浪费。

根据本实用新型的又一个实施例，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低，可方便烟气排除转底炉，避免外溢，乱窜到其他区域。而若补风增压区的气压过低，将无法隔绝预热区和中温区的烟气，使得两个区域的烟气相互污染，影响各自粉尘的品质；若补风增压区的气压过高，易将球团吹动，滚入炉底水封槽内。

根据本实用新型实施例的湿法火法联合处理含砷烟尘的系统通过采用无氧酸浸的方法处理含砷烟尘，可避免砷氧化物溶于酸液中，而将其他金属溶解，一方面减了少浸出液中的砷含量，有利于后续从浸出液中提取高价值产品，另一方面可使更多的砷进入含砷浸出渣中，然后将所得含砷浸出渣供给至转底炉中，通过控制转底炉各个分区中的温度，在预热区回收含三氧化二砷烟气，在中温区和高温区回收含铅锌烟尘，而铜还原进去热态焙烧产物中，从而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。由此，整个方案解决了现有“湿法+火法”工艺中砷浸出率低、铅在冶炼系统不断循环而导致冶炼系统闭路循环危害大、铜回收率低等问题，真正实现了砷与有价金属的有效分离。

根据本实用新型的实施例，参考图3，上述湿法火法联合处理含砷烟尘的系统进一步包括：水淬装置600、湿磨装置700、磁选装置800和重选装置900。

根据本实用新型的实施例，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。

根据本实用新型的实施例，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。

根据本实用新型的一个实施例，矿浆的浓度为67-85wt％。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。

根据本实用新型的再一个实施例，矿浆中颗粒的粒度为小于0.037mm的占比85％以上。由此，有利于实现后续通过磁选工序选出金属铁粉。

根据本实用新型的实施例，磁选装置800具有矿浆入口801、金属铁粉出口802和磁选尾矿出口803，矿浆入口801与矿浆出口702相连，且适于将矿浆进行磁选处理，以便得到金属铁粉和磁选尾矿。需要说明的是，磁选的相关工艺参数并没有特别限制，本领域的技术人员可以根据实际生产需要进行选择。矿浆经磁选、干燥后可得到品位大于90％的金属铁粉。

根据本实用新型的实施例，重选装置900具有磁选尾矿入口901、含砷渣出口902和铜精矿出口903，磁选尾矿入口901与磁选尾矿出口803相连，且适于将磁选尾矿进行重选处理，以便得到含砷渣和铜精矿。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85％的铜精矿。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。

根据本实用新型的一个实施例，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。

根据本实用新型的实施例，参考图4，上述湿法火法联合处理含砷烟尘的系统进一步包括：铜置换装置1000、除砷装置1100、除铁装置1200和浓缩结晶装置1300。

根据本实用新型的实施例，铜置换装置1000具有浸出液入口1001、金属铁粉入口1002、海绵铜出口1003和铜置换后液出口1004，浸出液入口1001与浸出液出口104相连，金属铁粉入口1002与金属铁粉出口802相连，且适于将浸出液和金属铁粉发生铜置换反应，以便得到海绵铜和铜置换后液。发明人发现，金属铁粉存在颗粒粒度细小(小于0.037mm占比65％以上)、颗粒形状不规则、比表面积大和反应活性高等特点，可将其用于参与铜置换反应，将浸出液中的铜置换出来，且具有反应速率快等优点。具体的，置换反应条件优选为加硫酸调整铜置换在pH为2-4的条件下进行优选的，加入金属铁粉的量可以为置换反应所需理论量的1.1倍以上。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际情况、浸出液中铜离子的含量情况以及处理要求对置换条件参数进行调整。并且铜置换反应完成后采用压滤机进行固液分离，得到含铜大于90％的海绵铜和铜置换后液。

根据本实用新型的一个实施例，铜置换的温度可以为50-70摄氏度，时间可以为30-60min。发明人发现，铜置换的温度高，置换反应快，但铁损耗大；温度低，则反应慢，所需浸出时间长，置换效果差。若浸出时间过短，则反应未完全，海绵铜含铁杂质高，品质差；若浸出时间过长，则工艺周期长，处理量低。

根据本实用新型的实施例，除砷装置1100具有铜置换后液入口1101、氧化剂入口1102、硫酸铁入口1103、铁砷渣出口1104和除砷后液出口1105，铜置换后液入口1101与铜置换后液出口1004相连，且适于将铜置换后液、氧化剂和硫酸铁进行除砷反应，以便得到铁砷渣和除砷后液。发明人发现，通过向铜置换后液中加入氧化剂可将铜置换后液中的低价砷和亚铁离子氧化成高价，在合适的pH条件下，即pH为2-4时，高价铁与高价砷可形成砷酸铁沉淀析出，固液分离后得到含砷更低的除砷后液。由此，实现了对铜置换后液的除砷。主要反应如下：Fe³⁺+AsO₄ ^3-＝FeAsO₄↓。需要说明的是，在除砷的过程中可根据溶液中砷离子与铁离子的含量，补加硫酸铁，以保证溶液中铁/砷摩尔比大于1.2。

根据本实用新型的一个实施例，氧化剂主要为氧气配合二氧化锰、臭氧或H₂O₂。由此，可显著提高铜置换后液的除砷效果。

根据本实用新型的再一个实施例，除砷处理的温度可以为70-90摄氏度。发明人发现，除砷处理的温度高，除砷反应快，但能耗大；而温度低，则反应慢，除砷效果差。

根据本实用新型的实施例，除铁装置1200具有除砷后液入口1201、硫酸铵入口1202、铁矾渣出口1203和除铁后液出口1204，除砷后液入口1201与除砷后液出口1105相连，且适于将除砷后液和硫酸铵进行除铁反应，以便得到铁矾渣和除铁后液。发明人发现，为降低溶液中铁离子对后续硫酸锌产品的影响，当除砷后液中铁的循环累积含量大于8g/L时，需要对除砷后液进行除铁处理。具体的，可向除砷后液中加入硫酸铵进行除铁，在除铁的pH为2左右、温度为90摄氏度左右的溶液中时，除砷后液中的三价铁离子可以与铵离子和硫酸根离子反应，生成易于沉淀过滤的黄铵铁矾结晶颗粒，同时产生硫酸，固液分离后得到铁矾渣和除铁后液。由此，通过选用硫酸铵对除砷后液进行除铁，即可实现除铁又不会给后续硫酸锌产品带入杂质。

根据本实用新型的实施例，浓缩结晶装置1300具有除铁后液入口1301、粗硫酸锌出口1302和母液出口1303，除铁后液入口1301与除铁后液出口1204相连，母液出口1303 与酸液入口102相连，且适于将除铁后液进行浓缩结晶，以便得到粗硫酸锌和母液，并将母液返回至无氧酸浸装置中作为酸液使用。发明人发现，除铁后液中锌含量很高，通过加热蒸发浓缩至溶液比重大于1.5g/cm³时放到结晶池内冷却可结晶，经过滤可得到粗硫酸锌晶体和母液。母液中含锌10-30g/L，同时母液中含有大量的硫酸，可将母液返回无氧酸浸装置中作酸液使用，充分利用母液中的硫酸，并回收残余的锌。

根据本实用新型的实施例，参考图5，上述湿法火法联合处理含砷烟尘的系统进一步包括：布袋收尘装置1400和酸浸装置1500。

根据本实用新型的实施例，布袋收尘装置1400具有含铅锌烟气入口1401、含铅锌粉尘出口1402和除尘后烟气出口1403，含铅锌烟气入口1401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和除尘后烟气。具体的，含铅锌粉尘的主要成分为铅的氧化物或硫酸盐，其次为锌的氧化物或硫酸盐，产品纯度较高，其余杂质含量小于2wt％。由此，实现了铅、锌的高效回收。

根据本实用新型的实施例，酸浸装置1500具有含铅锌粉尘入口1501、硫酸入口1502、硫酸铅出口1503和酸浸后液出口1504，含铅锌粉尘入口1501与含铅锌粉尘出口1402相连，酸浸后液出口1504与除铁后液入口1301相连，且适于将硫酸和含铅锌粉尘进行酸浸处理，以便得到硫酸铅和酸浸后液。发明人发现，酸浸采用硫酸作溶剂，锌会以硫酸锌的形式富集于溶液中，铅会以硫酸铅的形式富集于沉淀中，固液分离后可分别得到酸浸后液(硫酸锌溶液)和硫酸铅。其中，硫酸铅产品中PbSO₄含量大于93％，且由于含铅锌粉尘纯净度较高，所以采用硫酸酸浸后，锌的作业浸出率可高达99％以上，酸浸后液中锌含量大于60g/L。

根据本实用新型的一个实施例，硫酸与含铅锌粉尘的液固比并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的一个具体实施例，硫酸与铅锌粉尘的液固比可以为(1.5-5)：1。发明人发现，硫酸与含铅锌粉尘的液固比高，浸出快，但所得硫酸锌溶液较稀，不利于后续浓缩结晶；而若液固比低则所需要浸出时间更长。

根据本实用新型的再一个实施例，酸浸处理的温度可以为10-35摄氏度，时间可以为 20-60min。发明人发现，酸浸处理的温度温度高，则反应快，浸出所需的时间短，但对设备腐蚀大；温度低则浸出慢，浸出所需时间长。浸出时间过短则浸出不完全，影响回收率和硫酸铅产品质量；时间过长，则浸出已经完成，影响处理量。

根据本实用新型的实施例，本实用新型提出的湿法火法联合处理含砷烟尘的系统至少具有下列所述优点之一：

根据本实用新型实施例的湿法火法联合处理含砷烟尘的系统，通过采用转底炉处理含砷烟尘，可直接得到铅产品，无需将浸出渣返回冶炼系统而影响冶炼系统的处理量；

根据本实用新型实施例的湿法火法联合处理含砷烟尘的系统，克服了旧“湿法+火法”联合工艺中砷浸出率低、需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；

根据本实用新型实施例的湿法火法联合处理含砷烟尘的系统，采用无氧稀酸浸出法，避免砷氧化物在溶液中溶解，一方面减少了浸出液中的砷含量，有利于浸出液提取高价值产品，另一方面使更多的砷进入含砷浸出渣中，有利于通过转底炉工艺回收砷产品；

根据本实用新型实施例的湿法火法联合处理含砷烟尘的系统，通过将湿法与火法工艺的巧妙结合，得到多种高价值产品，且过程中的酸浸后液可返回利用，提高了酸浸后液的利用价值；

根据本实用新型实施例的湿法火法联合处理含砷烟尘的系统，因火法所得的产品金属铁粉，粒度细小、不规则、反应活性强，可直接作为湿法工艺中置换铜的补充剂，且效果良好，即通过采用工艺自产物料作反应剂，降低了整个工艺的成本。

为了方便理解，下面对采用上述湿法火法联合处理含砷烟尘的系统实施湿法火法联合处理含砷烟尘的方法进行详细描述，根据本实用新型的实施例，参考图6，该方法包括：

S100：将含砷烟尘和酸液供给至无氧酸浸装置中，在隔绝氧气的条件下进行酸浸反应

该步骤中，将含砷烟尘和酸液供给至无氧酸浸装置中，在隔绝氧气的条件下进行酸浸反应，以便得到含砷浸出渣和浸出液。本方案中，无氧酸浸工艺可以预先将含砷烟尘中较易溶解的部分有价金属溶解到浸出液中，后续采用湿法工艺提取，而较难溶解的部分让其继续留在含砷浸出渣中，后续采用火法工艺提取。本申请中采用湿法+火法的联合工艺，结合了湿法低能耗的优点和火法反应速率快、回收率高的优点，有效克服了湿法浸出率低的缺点，使得湿法工艺的浸出速率获得快速提升，整个工艺的周期大大缩短。具体的，在无氧的条件下采用稀硫酸作溶剂溶解含砷烟尘，浸出的过程中隔绝氧气可减少砷溶解到溶液中，使之更多的进入到含砷浸出渣中，少量浸出到浸出液中的砷以可溶性砷酸盐如砷酸钠、砷酸钾等形式存在，而含砷烟尘中大部分的锌铜等溶于酸液中。浸出反应完成后，采用压滤机进行固液分离，得到含砷浸出渣和浸出液。因含砷烟尘中各有价金属的赋存状态比较复杂，同一金属有赋存于较易溶解的化合物中，也有赋存于较难溶解的化合物中，且较难溶解的部分严重影响该金属的总回收率。现有技术中一般采用加强酸、加热、加压等苛刻条件来提高该部分较难溶解的金属的浸出率，可在这种条件下杂质离子砷、铅等也会同时溶解更多，为后续工艺产品的除杂带来严重困扰。而发明人通过大量实验意外发现，通过采用本实用新型上述的无氧酸浸工艺可有效避免上述问题，使得砷、铅等更多的进入到含砷浸出渣中，而其他有价金属溶解到浸出液中，由此，显著提高了本工艺的经济性。

根据本实用新型的一个实施例，含砷烟尘中砷含量不低于3wt％，铜含量不低于3wt％，且铜50％以上可溶于稀硫酸，铅和锌的总含量不低于2wt％。具体的，本工艺所用的含砷烟尘为铅、铜和锌等行业的冶炼烟尘。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，采用本实用新型的含砷烟尘有利于提高工艺的经济性。

根据本实用新型的再一个实施例，酸液和含砷烟尘的液固比可以为(2-4)：1。发明人发现，若酸液和含砷烟尘的液固比高，可缩短浸出时间，但得到浸出液中，铜和锌等有价离子的浓度过稀释，后续提取难度大；而若液固比低，所需浸出时间长，但浸出液少，浓度高，便于后续浸出液浓缩提纯。

根据本实用新型的又一个实施例，无氧浸出的温度可以为15-50摄氏度，时间可以为 20-60min。发明人发现，若无氧浸出的温度高，浸出反应快，所需时间短，处理量高，但能耗高，杂质砷易溶解进入溶液；而若无氧浸出的温度低，所需浸出时间长，处理量低。若浸出时间过短，反应未完全，进入溶液中铜、锌较少；若浸出时间过长，工艺周期长，处理量低。

S200：将含砷浸出渣、添加剂、还原剂、含铁物料和粘结剂供给至混料装置中进行混合处理

该步骤中，将含砷浸出渣、添加剂、还原剂、含铁物料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，有利于含砷浸出渣与添加剂、还原剂、含铁物料和粘结剂混合均匀，从而实现后续转底炉内含砷浸出渣的焙烧充分。

根据本实用新型的一个实施例，含砷浸出渣与添加剂、还原剂、含铁物料和粘结剂的混合质量比为100：(5-20)：(10-30)：(10-50)：(0.5-10)。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，导致总回收率下降；而当还原剂用量较多时，造成还原剂浪费。当添加剂用量较少时，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中，影响铅锌粉尘产品的质量；当添加剂用量较多时，渣量增大，能耗增加，且造成添加剂的浪费。当含铁物料较少时，混合物料还原温度低，影响铅、锌、铜等有价金属的总回收率；当含铁物料过多时，影响金属铜粉铜品位。当粘结剂用量较少时，球团强度差，易碎裂，影响球团的还原效果，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。

根据本实用新型的再一个实施例，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。

根据本实用新型的又一个实施例，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。

根据本实用新型的又一个实施例，含铁物料可以为赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿、黄铁矿、菱铁矿、氧化铁皮、钛铁矿、钒钛磁铁矿、铜冶炼渣、硫酸渣和镍冶炼渣中的至少之一。发明人发现，配入含铁物料可以提高混合物料的焙烧温度，从而提高铅的挥发率，并且混入含铁物料经后续还原处理、细磨和磁选得到的金属铁粉可以作为铜置换过程的还原剂，从而在降低还原剂成本的同时提高整个系统的经济性。

根据本实用新型的又一个实施例，含铁物料的粒度大于0.15mm的可以占50％以上。发明人发现，粗粒含铁物料的配入，一方面有利于混合物料成型，另一方面，有利于提高混合物料焙烧温度，并提高铅的挥发率。

根据本实用新型的又一个实施例，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浸出渣与还原剂、含铁物料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干燥处理

该步骤中，将成型球团供给至烘干装置中进行干燥处理，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。

S500：将干燥球团供给至转底炉的布料区，并随着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。

根据本实用新型的一个实施例，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。

根据本实用新型的再一个实施例，预热区的温度可以为350～700摄氏度，中温区的温度可以为700～1200摄氏度，高温区的温度可以为1200-1350摄氏度。发明人发现，若预热区的温度过高，则铅锌易形成挥发物进入烟气污染三氧化二砷粉尘；若预热区的温度过低则砷挥发不完全，回收率低。若中温区和高温区的温度过低，则物料还原不完全，铜铅锌铁的回收率低；若中温区和高温区的温度过高，则球团熔化严重，侵蚀炉底，且会造成能量浪费。

根据本实用新型的又一个实施例，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低，可方便烟气排除转底炉，避免外溢，乱窜到其他区域。而若补风增压区的气压过低，将无法隔绝预热区和中温区的烟气，使得两个区域的烟气相互污染，影响各自粉尘的品质；若补风增压区的气压过高，易将球团吹动，滚入炉底水封槽内。

根据本实用新型实施例的采用湿法火法联合处理含砷烟尘的系统实施湿法火法联合处理含砷烟尘的方法通过采用无氧酸浸的方法处理含砷烟尘，可避免砷氧化物溶于酸液中，而将其他金属溶解，一方面减了少浸出液中的砷含量，有利于后续从浸出液中提取高价值产品，另一方面可使更多的砷进入含砷浸出渣中，然后将所得含砷浸出渣供给至转底炉中，通过控制转底炉各个分区中的温度，在预热区回收含三氧化二砷烟气，在中温区和高温区回收含铅锌烟尘，而铜还原进去热态焙烧产物中，从而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。由此，整个方案解决了现有“湿法+火法”工艺中砷浸出率低、铅在冶炼系统不断循环而导致冶炼系统闭路循环危害大、铜回收率低等问题，真正实现了砷与有价金属的有效分离。

根据本实用新型的实施例，参考图7，上述采用湿法火法联合处理含砷烟尘的系统实施湿法火法联合处理含砷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：将水淬料供给至湿磨装置中进行湿磨处理

该步骤中，将水淬料供给至湿磨装置中进行湿磨处理，以便得到矿浆。

根据本实用新型的一个实施例，矿浆的浓度为67-85wt％。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。

根据本实用新型的再一个实施例，矿浆中颗粒的粒度为小于0.037mm的占比85％以上。由此，有利于实现后续通过磁选工序选出金属铁粉。

S800：将矿浆供给至磁选装置中进行磁选处理

该步骤中，将矿浆供给至磁选装置中进行磁选处理，以便得到金属铁粉和磁选尾矿。需要说明的是，磁选的相关工艺参数并没有特别限制，本领域的技术人员可以根据实际生产需要进行选择。矿浆经磁选、干燥后可得到品位大于90％的金属铁粉。

S900：将磁选尾矿供给至重选装置中进行重选处理

该步骤中，将磁选尾矿供给至重选装置中进行重选处理，以便得到含砷渣和铜精矿。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85％的铜精矿。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。

根据本实用新型的一个实施例，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。

根据本实用新型的实施例，参考图8，上述采用湿法火法联合处理含砷烟尘的系统实施湿法火法联合处理含砷烟尘的方法进一步包括：

S1000：将浸出液和金属铁粉供给至铜置换装置中发生铜置换反应

该步骤中，将浸出液和金属铁粉供给至铜置换装置中发生铜置换反应，以便得到海绵铜和铜置换后液。发明人发现，金属铁粉存在颗粒粒度细小(小于0.037mm占比65％以上)、颗粒形状不规则、比表面积大和反应活性高等特点，可将其用于参与铜置换反应，将浸出液中的铜置换出来，且具有反应速率快等优点。具体的，置换反应条件优选为加硫酸调整铜置换在pH为2-4的条件下进行优选的，加入金属铁粉的量可以为置换反应所需理论量的1.1倍以上。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际情况、浸出液中铜离子的含量情况以及处理要求对置换条件参数进行调整。并且铜置换反应完成后采用压滤机进行固液分离，得到含铜大于90％的海绵铜和铜置换后液。

根据本实用新型的一个实施例，铜置换的温度可以为50-70摄氏度，时间可以为30-60min。发明人发现，铜置换的温度高，置换反应快，但铁损耗大；温度低，则反应慢，所需浸出时间长，置换效果差。若浸出时间过短，则反应未完全，海绵铜含铁杂质高，品质差；若浸出时间过长，则工艺周期长，处理量低。

S1100：将铜置换后液、氧化剂和硫酸铁供给至除砷装置中进行除砷反应

该步骤中，将铜置换后液、氧化剂和硫酸铁供给至除砷装置中进行除砷反应，以便得到铁砷渣和除砷后液。发明人发现，通过向铜置换后液中加入氧化剂可将铜置换后液中的低价砷和亚铁离子氧化成高价，在合适的pH条件下，即pH为2-4时，高价铁与高价砷可形成砷酸铁沉淀析出，固液分离后得到含砷更低的除砷后液。由此，实现了对铜置换后液的除砷。主要反应如下：Fe³⁺+AsO₄ ^3-＝FeAsO₄↓。需要说明的是，在除砷的过程中可根据溶液中砷离子与铁离子的含量，补加硫酸铁，以保证溶液中铁/砷摩尔比大于1.2。

根据本实用新型的一个实施例，氧化剂主要为氧气配合二氧化锰、臭氧或H₂O₂。由此，可显著提高铜置换后液的除砷效果。

根据本实用新型的再一个实施例，除砷处理的温度可以为70-90摄氏度。发明人发现，除砷处理的温度高，除砷反应快，但能耗大；而温度低，则反应慢，除砷效果差。

S1200：将除砷后液和硫酸铵供给至除铁装置中进行除铁反应

该步骤中，将除砷后液和硫酸铵供给至除铁装置中进行除铁反应，以便得到铁矾渣和除铁后液。发明人发现，为降低溶液中铁离子对后续硫酸锌产品的影响，当除砷后液中铁的循环累积含量大于8g/L时，需要对除砷后液进行除铁处理。具体的，可向除砷后液中加入硫酸铵进行除铁，在除铁的pH为2左右、温度为90摄氏度左右的溶液中时，除砷后液中的三价铁离子可以与铵离子和硫酸根离子反应，生成易于沉淀过滤的黄铵铁矾结晶颗粒，同时产生硫酸，固液分离后得到铁矾渣和除铁后液。由此，通过选用硫酸铵对除砷后液进行除铁，即可实现除铁又不会给后续硫酸锌产品带入杂质。

S1300：将除铁后液供给至浓缩结晶装置中进行浓缩结晶

该步骤中，将除铁后液供给至浓缩结晶装置中进行浓缩结晶，以便得到粗硫酸锌和母液，并将母液返回至S100的无氧酸浸装置中作为酸液使用。发明人发现，除铁后液中锌含量很高，通过加热蒸发浓缩至溶液比重大于1.5g/cm³时放到结晶池内冷却可结晶，经过滤可得到粗硫酸锌晶体和母液。母液中含锌10-30g/L，同时母液中含有大量的硫酸，可将母液返回无氧酸浸装置中作酸液使用，充分利用母液中的硫酸，并回收残余的锌。

根据本实用新型的实施例，参考图9，上述采用湿法火法联合处理含砷烟尘的系统实施湿法火法联合处理含砷烟尘的方法进一步包括：

S1400：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和除尘后烟气。具体的，含铅锌粉尘的主要成分为铅的氧化物或硫酸盐，其次为锌的氧化物或硫酸盐，产品纯度较高，其余杂质含量小于2wt％。由此，实现了铅、锌的高效回收。

S1500：将含铅锌粉尘和硫酸供给至酸浸装置中进行酸浸处理

该步骤中，将含铅锌粉尘和硫酸供给至酸浸装置中进行酸浸处理，以便得到硫酸铅和酸浸后液，并将酸浸后液供给至S1300中的浓缩结晶装置中进行浓缩结晶处理。发明人发现，酸浸采用硫酸作溶剂，锌会以硫酸锌的形式富集于溶液中，铅会以硫酸铅的形式富集于沉淀中，固液分离后可分别得到酸浸后液(硫酸锌溶液)和硫酸铅。其中，硫酸铅产品中PbSO₄含量大于93％，且由于含铅锌粉尘纯净度较高，所以采用硫酸酸浸后，锌的作业浸出率可高达99％以上，酸浸后液中锌含量大于60g/L。

根据本实用新型的一个实施例，硫酸与含铅锌粉尘的液固比并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的一个具体实施例，硫酸与铅锌粉尘的液固比可以为(1.5-5)：1。发明人发现，硫酸与含铅锌粉尘的液固比高，浸出快，但所得硫酸锌溶液较稀，不利于后续浓缩结晶；而若液固比低则所需要浸出时间更长。

根据本实用新型的再一个实施例，酸浸处理的温度可以为10-35摄氏度，时间可以为 20-60min。发明人发现，酸浸处理的温度温度高，则反应快，浸出所需的时间短，但对设备腐蚀大；温度低则浸出慢，浸出所需时间长。浸出时间过短则浸出不完全，影响回收率和硫酸铅产品质量；时间过长，则浸出已经完成，影响处理量。

下面参考具体实施例，对本实用新型进行描述，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实用新型。

实施例

将某烟尘(含铜3.67wt％，含铅5.41wt％，含锌9.98wt％，含砷4.13wt％)制浆浸出，浸出条件为：稀硫酸无氧浸出，液固比为2：1。浸出温度为30-35摄氏度，浸出30min。固液分离得含砷浸出渣(含铜2.14wt％，含铅9.01wt％，含锌2.5wt％，含砷4.82wt％)和浸出液(含铜11.93g/L，含铅0.01g/L，含锌42.4g/L，含砷6.19g/L)。

含砷浸出渣烘干后，按重量比例配入8％白云石、30％褐铁矿(粒度1mm左右)、25％无烟煤(含固定碳74％)和少量粘结剂。混匀后制备球团，球团烘干至含水率小于0.5wt％。之后送入转底炉内进行焙烧。转底炉焙烧制度如表1所示。

从转底炉的第一烟道收集得含三氧化二砷90.79wt％的三氧化二砷粉尘，从转底炉第二烟道收集得含铅锌粉尘，含铅50.79wt％，含锌17.76wt％。含铅锌粉尘采用硫酸按液固比3： 1进行浸出，得到含锌大于80g/L的酸浸后液和含铅大于66wt％的硫酸铅固体。

热态焙烧产物排出转底炉后进行水淬和湿式磨矿。磨矿时矿浆浓度为75wt％，得到粒度为0.037mm以下占比85％以上的矿浆，矿浆采用在80A/m的磁场强度下磁选，得到磁选精矿和磁选尾矿，磁选磁选精矿过滤、烘干后，最终得到含铁大于93wt％的金属铁粉。磁选尾矿采用摇床进行重选，得到重选精矿和重选尾矿含砷渣，重选精矿经过滤、烘干后，最终得到含铜85.11wt％的铜精矿。

浸出液中加入金属铁粉置换铜，控制pH为2左右，在70摄氏度下置换30min，得到含铜91.01wt％的海绵铜，铜置换后液中含铜0.9g/L，含铁18.49g/L，含砷6.43g/L，含锌41.12g/L。铜置换后液在pH为2左右，温度80摄氏度左右的条件下加入氧化剂双氧水并配合通入氧气，沉淀铜置换后液中的砷离子，固液分离得到铁砷渣和除砷后液，除砷后液中含砷0.05g/L，含铁8.46g/L，含锌40.05g/L。除砷后液在pH为2左右，温度90摄氏度左右的条件下加入硫酸铵，沉淀除砷后液中的铁离子，固液分离得到铁矾渣和除铁后液，除铁后液中含锌41.77g/L，含铁0.06g/L。最后将除铁后液和酸浸后液加热蒸发浓缩，浓缩至溶液比重大于1.5g/cm³，放到结晶池内冷却结晶，结晶后过滤，得到粗硫酸锌晶体和母液，母液中含锌15-20g/L，将母液返回到含砷烟尘无氧酸浸工艺进行循环使用。

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实用新型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实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种湿法火法联合处理含砷烟尘的系统，其特征在于，包括：

无氧酸浸装置，所述无氧酸浸装置具有含砷烟尘入口、酸液入口、含砷浸出渣出口和浸出液出口；

混料装置，所述混料装置具有含砷浸出渣入口、添加剂入口、还原剂入口、含铁物料入口、粘结剂入口和混合物料出口，所述含砷浸出渣入口与所述含砷浸出渣出口相连；

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。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：

水淬装置，水淬装置具有热态焙烧产物入口和水淬料出口，所述热态焙烧产物入口与所述热态焙烧产物出口相连；

湿磨装置，所述湿磨装置具有水淬料入口和矿浆出口，所述水淬料入口与所述水淬料出口相连；

磁选装置，所述磁选装置具有矿浆入口、金属铁粉出口和磁选尾矿出口，所述矿浆入口与所述矿浆出口相连；

重选装置，所述重选装置具有磁选尾矿入口、含砷渣出口和铜精矿出口，所述磁选尾矿入口与所述磁选尾矿出口相连。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，进一步包括：

铜置换装置，所述铜置换装置具有浸出液入口、金属铁粉入口、海绵铜出口和铜置换后液出口，所述浸出液入口与所述浸出液出口相连，所述金属铁粉入口与所述金属铁粉出口相连；

除砷装置，所述除砷装置具有铜置换后液入口、氧化剂入口、硫酸铁入口、铁砷渣出口和除砷后液出口，所述铜置换后液入口与所述铜置换后液出口相连；

除铁装置，所述除铁装置具有除砷后液入口、硫酸铵入口、铁矾渣出口和除铁后液出口，所述除砷后液入口与所述除砷后液出口相连；

浓缩结晶装置，所述浓缩结晶装置具有除铁后液入口、粗硫酸锌出口和母液出口，所述除铁后液入口与所述除铁后液出口相连，所述母液出口与所述酸液入口相连。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，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、含铅锌粉尘出口和除尘后烟气出口，所述含铅锌烟气入口与所述含铅锌烟气出口相连；

酸浸装置，所述酸浸装置具有含铅锌粉尘入口、硫酸入口、硫酸铅出口和酸浸后液出口，所述含铅锌粉尘入口与所述含铅锌粉尘出口相连，所述酸浸后液出口与所述除铁后液入口相连。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，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。