一種從含砷煙氣中回收砷的方法及系統(tǒng)技術方案

本發(fā)明專利技術公開了一種從含砷煙氣中回收砷的方法及系統(tǒng)，方法包括以下步驟：S1：含砷煙氣經(jīng)金屬膜收塵后得到除砷煙塵和氧化砷蒸汽；S2：將氧化砷蒸汽與固體捕集劑混合，冷卻后得到混合固體；S3：將所述混合固體進行真空還原，得到金屬砷和還原渣。氧化砷蒸汽與固體捕集劑混合，捕集劑作為凝結核迅速捕集液態(tài)的氧化砷蒸汽，并在混合過程中長大，避免了氧化砷玻璃體的產生。捕集得到的液態(tài)的氧化砷通過自然冷卻凝結成氧化砷固體。

A method and system for recovering arsenic from arsenic-containing flue gas

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種從含砷煙氣中回收砷的方法及系統(tǒng)
本專利技術屬于有色金屬綜合回收
，尤其涉及一種從含砷煙氣中回收砷的方法及系統(tǒng)。
技術介紹
全球砷礦資源探明儲量70%集中在中國。砷主要來源于砷和含砷礦石的開采、選礦、冶煉加工等。砷在元素地球化學分類中屬金屬礦床成礦元素，自然界中的砷大多以硫化物的形式共生或者伴生于金、銅、鉛、鋅、錫、鎳、鈷礦中，目前已經(jīng)查明的含砷的礦物達300多種。在全球15%的銅資源中，平均每50噸銅中就伴生有1噸砷；在10%的錫資源中，平均每1噸錫中就伴生有10噸砷；在5%的黃金資源中，平均每1噸金中伴生的砷高達2000噸以上。在采礦過程中，每開采1噸有色金屬（金除外），附帶采出的砷為0.12~10.8噸；而每開采1噸黃金，帶出的砷高達1700~21000噸。砷主要是伴生在金屬原料中，其中伴生在有色金屬原料中居多。有色金屬冶煉過程中，銅、銻、金、鉛、鋅、錫等礦石的冶煉是最重要的砷污染源。研究表明，有色金屬冶煉業(yè)每年大約排放10.6萬噸砷。其中銅冶煉排放砷占整個有色冶煉行業(yè)排放總量的80%以上，鉛冶煉行業(yè)的砷排放量約占6.4%。我國有色冶煉及回收行業(yè)，大約60%的砷固化在冶煉渣中形成一般固廢，但還有10萬噸金屬量高砷產生，這里高砷物料如果不能進行安全處置，將會給社會帶來嚴重的安全和環(huán)境隱患。含砷物料在高溫富氧無害化回收其他有價金屬的過程中，砷和其他容易揮發(fā)的元素一同進入煙塵，采用金屬膜收塵的過程中，氧化砷以蒸汽形式透過金屬膜收塵，而其他金屬則是以固態(tài)形式收集下來。氧化砷透過金屬膜后，如果不采取工藝干預而是逐漸降溫，則在溫度為170-250℃的區(qū)間內，會形成類似水玻璃的物質——玻璃砷，玻璃砷粘度很大，容易粘結導致設備堵塞，系統(tǒng)不能正常生產。目前，避免產生這種玻璃砷主要的工藝技術是驟冷，但驟冷設備投資大，操作需要嚴格控制，一旦控制不好，有可能系統(tǒng)還是會被玻璃砷粘結而嚴重影響生產。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種從含砷煙氣中回收砷的方法及系統(tǒng)，以解決砷在自然冷卻過程中產生玻璃砷堵塞設備的問題，可取代驟冷等大投資系統(tǒng)，并具有運行穩(wěn)定安全，避免系統(tǒng)易癱瘓的優(yōu)點。為解決上述技術問題，本專利技術采用以下技術方案：一種從含砷煙氣中回收砷的方法，包括以下步驟：S1：含砷煙氣經(jīng)收塵后得到除砷煙塵和氧化砷蒸汽；S2：將氧化砷蒸汽與固體捕集劑混合，冷卻后得到混合固體；S3：將所述混合固體進行真空還原，得到金屬砷和還原渣。本專利技術的關鍵在于：高溫熔煉后的含砷煙氣，溫度一般為450~1000℃，含砷60~300g/m3。氧化砷的熔點為315℃，沸點為457℃，因此高溫熔煉后的砷煙氣中的砷大部分是以氣態(tài)氧化砷存在。含砷煙氣在經(jīng)過收塵工藝之后，溫度會隨收塵時間有所下降。通過收塵所得到的高濃度氧化砷蒸汽溫度下降為350~600℃，為氣液混合相，氧化砷蒸汽與固體捕集劑混合，捕集劑作為凝結核迅速捕集液態(tài)的氧化砷蒸汽，并在混合過程中長大，避免了氧化砷玻璃體（玻璃砷）的產生。捕集得到的液態(tài)的氧化砷通過自然冷卻凝結成氧化砷固體。優(yōu)選采用金屬膜收塵，金屬膜優(yōu)選Al系金屬間化合物非對稱膜。收塵效果好，能得到比較純凈的氧化砷蒸汽。作為上述技術方案的進一步改進：所述固體捕集劑包括碳還原劑。減少了傳統(tǒng)砷還原工藝中氧化砷和碳粉混合的工序，通過真空還原即可得到金屬砷。所述碳還原劑為煤粉或木炭粉中的至少一種。所述固體捕集劑還包括金屬氧化物，所述金屬氧化物的熔點＞1200℃，且所述高熔點氧化物在800~1000℃溫度范圍內不與氧化砷和碳發(fā)生反應。金屬氧化物作為捕集劑的一種，在捕集過程中，同時兼具捕集與降低砷黏度的作用。砷在通過收塵裝置之后，很容易粘結在收塵裝置周圍，通過添加高熔點氧化物，可以有效的緩解砷的在收塵裝置四周的粘結，保持收塵裝置的通暢性。在還原過程中，由于其熔點高，可避免金屬氧化物在氧化砷在還原為金屬砷的過程中揮發(fā)，保證金屬砷的純度，對安全和環(huán)保的保障大大提高。還原過程中氧化砷被還原為金屬砷揮發(fā)，金屬氧化物由于熔點高保持固態(tài)停留在還原爐中，從而單質砷與高熔點金屬氧化物分離，分離后的高熔點金屬氧化物可作為捕集劑循環(huán)使用。所述捕集劑為氧化鈣或氧化鎂中的至少一種。所述碳還原劑與金屬氧化物的質量比為2∶3-5。如果碳的用量過低，還原過程中碳用量不夠，導致氧化砷無法得到充分還原。同時，高熔點氧化物的添加量對于降低黏度的作用存在飽和點，添加量過多反而會對粘度的降低不起作用。在該范圍中既可保證砷的粘度降低，又可使氧化砷被還原為金屬砷。所述固體捕集劑用量為氧化砷蒸汽質量的25%-50%。捕集劑用量過少，凝結核量過少，從而無法對氧化砷蒸汽完全捕集，導致砷回收率下降。捕集劑用量過多，收集成本增加，對物料造成浪費。在該合適的范圍內，基本上能實現(xiàn)氧化砷蒸汽的液化收集，同時在還原過程中保證了碳與金屬氧化物的充分添加。所述氧化砷蒸汽與固體捕集劑在300℃-450℃范圍內混合，該溫度下氧化砷蒸汽主要呈液態(tài)，有利于提高捕集效果。可采用在與固體捕集劑混合之前向氧化砷蒸汽中通入冷風的方式降溫，也可在捕集設備內表面或外表面設置冷卻夾套降溫。將氣態(tài)轉化為液態(tài)蒸汽，利于捕集劑將液態(tài)的氧化砷蒸汽捕集。為確保對氧化砷蒸汽的可靠高效捕集，所述固體捕集劑的粒徑為2mm-10mm。細顆粒的捕集劑作為凝結核更易迅速捕集液態(tài)的氧化砷蒸汽。整個工藝流程發(fā)生的化學反應如下：C(s)+As2O3(g)=As2O3（C）(s)(1)CaO(s)+As2O3(g)=CaO(As2O3)(s)(2)MgO(s)+As2O3(g)=MgO(As2O3)(s)(3)CaO(As2O3)(s)+C(s)=CaO(s)+As(g)+CO2(4)MgO(As2O3)(s)+C(s)=MgO(s)+As(g)+CO2(5)CaO(As2O3)(s)+CO(g)=CaO(s)+As(g)+CO2(6)MgO(As2O3)(s)+CO(g)=MgO(s)+As(g)+CO2(7)捕集劑為一種高熔點還原劑+一種高熔點金屬氧化物的混合物，其作用是高熔點還原劑一方面可以作為捕集液態(tài)氧化砷的凝結核，另一方面可以作為后續(xù)氧化砷金屬還原劑，減少了砷還原中氧化砷和碳粉混合工序。捕集劑中添加氧化鈣或氧化鎂等高熔點物質，一方面也可以作為捕集液態(tài)氧化砷的凝結核，另一方面可避免氧化砷在還原過程中大量揮發(fā)，提高砷的直收率，也避免在砷揮發(fā)中氧化砷的揮發(fā)溢出，對安全和環(huán)保的保障大大提高。還原后的高熔點金屬氧化鈣、氧化鎂等捕集劑可返回捕集工序循環(huán)使用。所述含砷煙氣為含砷物料熔煉后所得。所述步驟S2中，捕集后可采用自然冷卻方式收塵，自然冷卻時間為2~5h。自然冷卻是將液態(tài)的氧化砷冷卻到180℃以下，將液態(tài)砷轉化為固態(tài)，利于后續(xù)的金屬砷的還原。作為一個總的專利技術構思，本專利技術還提供一種上述的從含砷煙氣中回收砷的方法所采用的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括收塵裝置、捕集裝置和還原爐，所述收塵裝置和捕集裝置通過管道連通，所述收塵裝置用于對含砷煙氣進行收塵，收塵后所得的氧化砷蒸汽通過管道進入所述捕集裝置中，所述捕集裝置用于將氧化砷蒸汽與捕集劑混合，以形成混合固體，所述還原爐用于將所述混合固體進行真空還原。收塵裝置優(yōu)選為收塵效果好的金屬膜收塵裝置。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
1.一種從含砷煙氣中回收砷的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：含砷煙氣經(jīng)收塵后得到除砷煙塵和氧化砷蒸汽；S2：將氧化砷蒸汽與固體捕集劑混合，冷卻后得到混合固體；S3：將所述混合固體進行真空還原，得到金屬砷和還原渣。

【技術特征摘要】
1.一種從含砷煙氣中回收砷的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：含砷煙氣經(jīng)收塵后得到除砷煙塵和氧化砷蒸汽；S2：將氧化砷蒸汽與固體捕集劑混合，冷卻后得到混合固體；S3：將所述混合固體進行真空還原，得到金屬砷和還原渣。2.根據(jù)權利要求1所述的從含砷煙氣中回收砷的方法，其特征在于，所述固體捕集劑包括碳還原劑。3.根據(jù)權利要求2所述的從含砷煙氣中回收砷的方法，其特征在于，所述碳還原劑為煤粉或木炭粉中的至少一種。4.根據(jù)權利要求2所述的從含砷煙氣中回收砷的方法，其特征在于，所述固體捕集劑還包括金屬氧化物，所述金屬氧化物的熔點＞1200℃。5.根據(jù)權利要求4所述的從含砷煙氣中回收砷的方法，其特征在于，所述金屬氧化物為氧化鈣或氧化鎂中的至少一種。6.根據(jù)權利要求4所述的從含砷煙氣中回收砷的方法，其特征在于，所述碳還原劑與金屬氧化物的質量比為2∶3-5。7....

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：劉維，張力攀，梁超，彭紅葵，王成軍，龍森，
申請(專利權)人：云南銳異環(huán)境科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：云南,53