高砷金精礦焙燒煙氣中砷的回收

彭達(dá)順

（北京礦冶研究總院，北京 100070）

高砷金精礦焙燒煙氣中砷的回收

彭達(dá)順

（北京礦冶研究總院，北京 100070）

提出了一種回收高砷金精礦焙燒煙氣中As2O3的清潔新工藝，并建立噴霧塔、洗滌塔和電除霧器構(gòu)成的中試裝置，該裝置除砷效率在83%以上，為濕法收砷工藝流程的開發(fā)和關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

高砷金精礦；收砷；煙氣凈化；環(huán)保

1 概 述

對含碳、砷、銻的難處理金礦，目前國內(nèi)普遍采用以兩段焙燒和干法布袋收砷為核心技術(shù)的二段焙燒工藝進(jìn)行處理，金的回收率達(dá)到87%～91%，但干法布袋收砷工藝存在的缺陷亟需改善：收砷布袋每年更換一次，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用高；生產(chǎn)中個別濾袋破裂，收砷效率將嚴(yán)重下降；工人與As2O3接觸較多影響健康。由于存在以上問題，某公司兩段焙燒提金生產(chǎn)線使用了 “普通空塔—濕式旋風(fēng)”組成的濕法收砷裝置，但投產(chǎn)后旋風(fēng)器及管路多次堵塞、收砷效率低，大多數(shù)As2O3后移到制酸凈化工段，污水廠要處理大量高濃度含砷污酸。為了資源化回收煙氣中的砷，減少含砷廢酸處理量，有必要對現(xiàn)有的濕法收砷工藝進(jìn)行改進(jìn)。

2 新型濕法收砷工藝流程

擬使用的收砷工藝由 “噴霧塔－噴淋洗滌－填料洗滌－高溫電除霧”四部分組成。從焙燒工段電除塵器出來的煙氣，經(jīng)霧化水冷卻后，氣態(tài)As2O3冷凝后團(tuán)聚、增大，形成晶體，經(jīng)稀酸循環(huán)洗滌捕獲，酸中砷濃度逐漸增大，含砷酸液經(jīng)壓濾后將As2O3以濾餅的形式排出。除砷后的煙氣送至制酸凈化工段。該裝置為絕熱封閉稀酸洗滌系統(tǒng)，脫除了煙氣中的砷，并且保持煙氣中的水分，減少了脫砷過程中形成的稀酸量，使循環(huán)稀酸得以形成As2O3過飽和溶液，從而能夠以壓濾的方式得到As2O3濾餅。

為了考察新工藝方案的除砷效果，項(xiàng)目組建立了一套半工業(yè)化試驗(yàn)裝置，從現(xiàn)有兩段焙燒生產(chǎn)線上的電除塵器出口引出約800m3／h的煙氣（占生產(chǎn)線煙氣的6%）進(jìn)行試驗(yàn)。該煙氣的成分見表1，半工業(yè)化試驗(yàn)裝置的主要設(shè)備見表2，工藝流程見圖1。

2.1 噴霧塔

電除塵器出口的煙氣溫度為300～250℃，As2O3以氣態(tài)形式存在于煙氣中。煙氣進(jìn)入噴霧塔后，與霧化水接觸，使水完全汽化，煙氣自身溫度驟冷到120℃，其中的As2O3穿過容易形成粘性玻璃體的溫度區(qū)（175～250℃），迅速冷凝轉(zhuǎn)變成固態(tài)粒狀結(jié)晶體［2］。使用噴霧塔取代普通空塔進(jìn)行洗滌，避免了玻璃態(tài)砷的形成，有效解決了后續(xù)設(shè)備的堵塞問題。

表1 焙燒煙氣成分

表2 濕法收砷半工業(yè)化試驗(yàn)裝置主要設(shè)備

圖1 濕法收砷半工業(yè)化試驗(yàn)裝置工藝流程圖

噴霧塔使用氣液兩相雙流體霧化噴槍，工作氣壓0.3～0.5MPa，工作水壓0.4MPa，水霧平均粒度在30μm以下，霧化效果好，汽化速度快。

2.2 洗滌塔

經(jīng)過霧化冷卻后，As2O3以固體顆粒的形式存在于煙氣中，在填料洗滌塔下部設(shè)置兩級噴淋初步除砷。噴頭采用MP型噴頭，取代常見的螺旋噴頭和碗型噴頭，克服噴頭的堵塞問題，并且噴灑更加均勻，能顯著提高洗滌效率。洗滌液為20%～30%硫酸溶液，噴淋量約8m3／h。洗滌塔操作方式為絕熱飽和蒸發(fā)（不采用板式換熱器冷卻稀酸），保證煙氣中的水分不冷凝析出，以免產(chǎn)生過多的稀酸而全部溶解洗滌下來的As2O3。

2.3 電除霧器

在洗滌塔噴淋洗滌后，煙氣溫度降低到絕熱飽和溫度，大約80℃，大部分的砷被洗滌下來。煙氣攜帶有少量含As2O3的酸霧，此部分As2O3由高溫電除霧器除去。由于煙氣中80%以上的砷已經(jīng)除去，后續(xù)硫酸裝置凈化工序產(chǎn)生的污酸的砷濃度大幅下降，可減輕污水處理裝置的壓力。

2.4 洗滌循環(huán)稀酸的處理

隨著洗滌時間的延長，溶液中As2O3增多并形成沉淀，故在稀酸循環(huán)槽中抽出部分含砷酸液到自動壓濾機(jī)，壓濾后的清液返回循環(huán)槽作為洗滌塔的洗滌液，As2O3濾餅烘干后作為產(chǎn)品出售。

3 半工業(yè)化試驗(yàn)裝置運(yùn)行情況

半工業(yè)化試驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了20d，期間采集了煙氣含砷濃度、循環(huán)液含砷濃度、壓濾濾餅量等數(shù)據(jù)。經(jīng)計(jì)算，除砷效率保持在87.9%～83.1%。隨著循環(huán)酸中砷濃度的逐漸增加，收砷效率有降低的趨勢，及時排出部分含砷溶液進(jìn)行壓濾后，能夠保持稀酸對As2O3的捕獲能力。

使用濕法工藝資源化回收煙氣中的砷，在國內(nèi)還沒有成功案例。本工藝創(chuàng)新性地實(shí)現(xiàn)煙氣除砷和除濕分步進(jìn)行，使用新的煙氣冷卻方法減少了設(shè)備及管道的粘結(jié)；使用高性能噴淋裝置，提高了收砷效率，克服了干法收砷的粉塵污染問題及現(xiàn)有濕法收砷的低效問題，是一種安全環(huán)保的收砷新工藝。

［1］康增奎.我國難處理金礦資源開發(fā)的現(xiàn)狀與問題研究 ［J］.資源與產(chǎn)業(yè)，2009，15 （6）：59～63.

［2］湯桂華.硫酸 ［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999：124.

Recovery of Arsenic from Roasting Flue Gas in High Arsenic Gold Concentrate

PENG Da－shun
（Beijing General Research Institute of Mining ＆ Metallurgy，Beijing 100070，China）

Present a new clean process to recove As2O3from roasting flue gas in high arsenic gold concentrate.The pilot plant consisting of a spray tower，a scrubber and an electrostatic demisting precipitator is set up.Arsenic removal efficiency of the device is more than 83%，which could provide basic datas for developing of wet recycling arsenic process and designing of the key equipment.

high arsenic gold concentrate；arsenic recovery；flue gas purification；environment protection

X758

A

1003－6490（2012）05－0091－03

2012－09－11

彭達(dá)順 （1980－），男，廣西南寧人，工程師，碩士。