兩段焙燒除砷技術簡介一、砷的簡介1、砷的性質砷是一種兩性元素，可以顯金屬性，也可以顯非金屬性。而且它可以呈三價砷和五價砷，它的比較穩定的氧化物就是As2O3，這就是所說的白砷，或叫白砒，是一種劇毒物質，容易揮發。As2O3是一種很特殊的物質，它有三態：氣態、變態和固態。在300℃以上呈氣態存在，在175—250℃時，它可以形成玻璃砷，在低于150℃時呈固態。人們利用容易揮發的特點，將它從系統中分離出來。在硫化礦物中，砷主要以砷黃鐵礦(FeAsS)、雌黃(As2S3)和雄黃(As2S2)形態存在。在加熱時，它們離解成As蒸汽揮發，并在氧氣中很快氧化成As2O3。控制爐窯的氣氛，使它在還原性氣氛中，As2O3以氣態的形態留在煙氣中

，由于還原氣氛中O2不足，所以As2O3一般不再變化。如果在高溫氧化的氣氛中，As2O3容易氧化成難揮發的As2O5，而As2O5很容易與其他氧化物，如PbO、FeO、ZnO等生成比較穩定的砷酸鹽，而這種砷酸鹽只有在很高的溫度下才能分解，多數都留在焙砂和煙塵中。因此，制取As2O3，O2是關鍵，一定要在還原氣氛中，而不能在氧化氣氛中。云南某廠焙燒爐內是氧化氣氛，所以砷大部分在焙砂和煙塵中，給電解帶來很大麻煩，而煙氣中白砷很少，不能正常收砷。2、白砷的提取及煙氣凈化

從煙氣中提取白砷，分為兩步：即高溫段收塵，低溫段收砷。高溫段收塵是普通的煙氣凈化，不外乎余熱鍋爐、旋風收塵、電收塵或其它干法收塵設備，但不能用濕法收塵。為提高As2O3的純度，應當盡量在高溫段把煙塵全部收下來，但無論采用何種凈化方式，凈化后煙氣溫度不能低于300℃。

低溫度收砷的煙氣溫度一般在120—130℃，煙氣從300℃以上的溫度降到120—130℃，而且要驟冷。所謂驟冷，就是要使煙氣在極短的時間內，通過250—175℃這一溫度段，以免形成玻璃砷。玻璃砷是一種類似水玻璃的物質，粘性很大，容易粘結在關閉上，或堵塞設備，使系統不能正常生產。煙氣冷卻方式有很多，有直接冷卻和間接冷卻，冷卻介質又分為空氣冷卻和水冷卻。

空氣直接冷卻也能達到效果，但是卻明顯降低SO2濃度，同時設備和管路都增大，因此，這種方法在我國煙氣普遍制酸的情況下是不可取的。

我國現普遍采用驟冷塔噴霧冷卻的方法。就是在高溫電收塵后面設置一臺驟冷裝置，煙氣從塔頂部進入，從塔的下部側面排出，在塔的上部煙氣入口端安裝噴嘴（一般是三個噴嘴）。該種噴嘴是一種水的壓縮空氣同時進入的雙通道噴嘴，進入的水噴出后完全霧化，利用這種霧氣的蒸發潛熱使煙氣降溫。使用驟冷塔冷卻效果好，煙氣量增加不大，而且噴進的水汽在制酸可洗滌下來，只有少量壓縮空氣進入系統，不影響SO2濃度。二、工藝概述

對于砷黃鐵礦不能采用一段焙燒，因為在氧過剩的情況下，原料中的鐵將形成三氧化二鐵，砷就會成為砷酸鐵固定在三氧化二鐵中對金形成新的包裹，在氰化浸出時抑制了金的提取。

所謂二段焙燒就是一段爐內進行缺氧焙燒，在氧氣稍微不足的條件下焙燒含砷金精礦，使原料中的鐵生成四氧化三鐵，這樣砷、硫就會揮發出來，從而達到脫砷、脫硫的目的。二段爐內進行硫酸化焙燒，以利于礦石中有價金屬的綜合回收。實驗表明，溫度控制在550—700℃，進氣的氧量為完全焙燒的90%—97%時，鐵轉化為四氧化三鐵。3FeS2+(8-n)O2=Fe3O4+(6-n)SO2+n/2S2+Q3FeS2+(5-m)O2=Fe3O4+(3-m)SO2+m/2S2+Q12FeAsS+29O2=4Fe3O4+3As4O6+12SO2+Q

一段爐的煙氣進入二級旋風收塵器，第一級旋風收塵器除材質外與目前的通用設備沒有特別之處，在第二級旋風收塵器增加了空氣噴咀，給入空氣使S2變成SO2，As4變成As4O6，這就是我們常說的沸騰爐煙氣后燃燒室，這也是與其它流程的不同之處。一段爐的焙砂和旋風收塵器收下的粉塵進入二段爐，在二段爐進行硫酸化焙燒。一段焙砂中殘留有3%—5%的FeS2在二段爐反應時就會有足夠的SO3分壓使有價金屬轉變為硫酸鹽。由于硫的燃燒以及四氧化三鐵轉變為三氧化二鐵是放熱反應，靠自熱可以滿足二段焙燒爐操作溫度的要求。

二段爐旋風收塵起的煙氣與一段爐第二級旋風收塵器的煙氣混合在一起進入煙氣處理系統。三、原料

由于我國沒有含金砷黃鐵礦的大型礦山，所以二段焙燒用的金精礦來源復雜，北起黑龍江，南至廣西云南，東起山東，西至新疆，遍及二十多個省。山東等冶煉廠開始使用來自朝鮮、南亞、歐洲、南美、非洲等十多個國家的精礦，礦物成分非常復雜。某廠所用含砷金精礦化學成份表成份AuAgCuPbZeFeSAsSbCSiO2A12O3CaO%151.0135.01.50.20.227.025.03.80.11.532.03.40.4250.0150.02.52.01.035.035.0-6.0-2.04.04.03.0四、焙燒爐

還原爐和氧化爐與現有的沸騰爐結構基本相同。內襯保溫磚，耐火磚，爐頂采用整體澆注以延長爐子壽命，特別是偶爾出現正壓時不會從爐頂散發有害氣體。

第一次從瑞典引進的還原爐內徑4.7m，工作高度12m，床面積17.3m2，床能力11.56t/m2·d。氧化爐內徑4.2m，工作高度8m，床面積13.8m2,床能力9.88t/m2·d。排料方式均為爐底排料。

2、沸騰床層高度

瑞典奧圖泰公司采用爐底排料的辦法控制沸騰層高度，即爐底排料管上安裝翻板閥，根據爐內的壓差自動控制翻板閥進行排料。這種排料方法的最大好處是根據原料的特性，通過調整爐內的壓差來控制物料在爐內的停留時間，這種辦法對處理不同原料的能力較強，但是對儀表和控制系統要求很高。

國內的沸騰爐習慣于溢流排料，通過溢流口所砌磚的層數來調整溢流口的高度，一般控制在1.1—1.5m。由于一段爐對焙砂的質量要求很高，往往在試車階段在調整風量的同時還要調整溢流口的高度。六、收塵

收塵問題是二段焙燒中很關鍵的一環，按奧圖泰提供的技術，一段爐產生的煙氣，進入第二級旋風收塵器，在第二級旋風收塵器通入空氣與煙氣中的S、As進行反應，第二級旋風收塵器變成了一個燃燒室。根據第二級旋風收塵器的溫度自動調整一段爐的給料量。

二級旋風收塵器后接噴霧冷卻塔，將煙氣溫度降到380℃以滿足電收塵器的要求。按理說，煙氣進入噴霧冷卻塔經過噴水進行絕熱蒸發，應該降溫，但在實際操作中不但不降溫，有時還升溫，這說明在后燃燒室As、S并沒有反應完全，而且帶入噴霧冷卻塔繼續反應。各溫度下氣體的As2O3飽和濃度溫度（℃）500387280180150120100濃度（g/Nm3）884032104902.090.350.0230.0058從表中可以看出在150℃條件下，布袋收塵器后煙氣每標立方米含As2O3量比120℃多了一個數量級，這給污酸處理，砷渣的堆存以及環境保護帶來一系列的問題，因此，驟冷塔煙氣溫度的控制室非常重要的。在砷的回收問題上，瑞典奧圖泰公司的許多經驗是值得我們學習的。1、為防止噴霧塔塔壁結露，塔體進行加熱，塔上部控制在300℃，塔下部控制在150℃。加熱可以采用蒸汽加熱或者電加熱。2、布袋收塵器殼體也要加熱，溫度控制在150℃。3、在120—150℃之間，含砷煙氣腐蝕性很強，驟冷塔、布袋收塵器以及他們之間的聯結管道必須使用耐腐蝕材料。4、布袋的反吹風也必須加熱，以保證布袋在反吹風時也不會結露。八、目前采用兩段焙燒的廠家處理含砷的有色金屬礦和金礦我國剛剛起步，還處在摸索階段，國內五大黃金集團中：山東國大集團在2003年由北京礦院設計一套180噸/日兩段焙燒生產線試生產；山東恒邦集團在2004購買波利登技術建設一套200噸/日漿式進料兩段焙燒系統，隨后又自行改造一套干式進料兩段焙燒系統；福建紫金集團2007年由北京礦冶院設計日處理200噸漿式進料兩段焙燒系統2008年投產；中金集團2007年由長春黃金設計院在湖南平江設計一套200噸/日漿式兩段焙燒系統2008年投產；中金集團又在陜西潼關在建一套兩段焙燒系統。九、結語

二段焙燒作為含砷金精礦的預處理工藝是一個很好的方法，特別是綜合回收有價金屬