提高流态化焙烧烟气中砷回收率的方法.pdf
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1、Aug.2023Vol.52.No.4(Sum 301)2023 年 8 月第 52 卷第 4 期(总第 301 期)云南冶金YUNNAN METALLURGY流态化焙烧炉流化焙烧是基于化工冶金工业的固体流态化技术,其基本过程是高硫高砷锡精矿、洗精煤通过皮带送至流态化焙烧炉,高压氧气、空气通炉底特制风帽进入炉内,形成流化焙烧,产出含硫砷低的锡精矿。工艺流程图如图 1所示。某锡冶炼厂流态化焙烧炉主要通过流态化焙烧将物料中硫、砷、锑等杂质元素的脱除,为顶吹炉提供优质物料。锡精矿在流态化焙烧过程中,采用氧化焙烧或氧化还原焙烧,通过炉底鼓风,配入一定的无烟煤,使有害杂质硫、砷、锑等呈 SO2、As2O
2、3、Sb2O3等气态物质挥发除去。某厂流态化焙烧炉投入使用后,采用干法收砷,将烟气中气态砷或As2O3通过急冷瞬速降温的方法,将烟气中的砷或As2O3冷凝析出,通过布袋除尘器以烟尘形式收集,并回收利用 As2O3烟尘。但收集烟尘含砷效果不理想,布袋尘含砷 10%耀20%(图 2),布袋收集烟尘含砷低,收砷效率低,给后续系统污酸污水增加了处理砷的难度。通过调整配煤比(即煤量与投入流态化焙烧炉入炉物料量比例)、焙烧温度、布袋温度等控制参数,烟尘含砷提高到 55%,进一步将砷富集于烟尘中,提高烟尘含砷,较好的实现砷与烟气的分离。1物料含砷情况锡在地壳中的含量约为 0.000 6%,锡矿床分*收稿日期
3、:2023-01-09作者简介:严航(1989-),男,云南石屏人,工程师,主要从事有色冶炼技术研究工作。通信作者:袁海滨(1984-),男,江西吉安人,高级工程师,主要从事冶炼技术研发与管理工作,E-mail:。基金项目:云南省科技厅技术创新人才资助项目(202205AD160028)。Aug.2023Vol.52.No.4(Sum 301)2023 年 8 月第 52 卷第 4 期(总第 301 期)云南冶金YUNNAN METALLURGY提高流态化焙烧烟气中砷回收率的方法*严航,白金龙,袁海滨,邱文顺(云南锡业股份有限公司锡业分公司,云南 个旧 661000)摘要:针对锡精矿在流态化焙
4、烧炉焙烧过程中烟尘收砷率较低的情况,从配煤比、焙烧温度、布袋温度等方面做了探讨并提出了改进措施。结果表明:烟尘含砷由 10%耀20%提高到 55%,较好地实现了砷与烟气的分离,提高了焙烧烟气中砷的回收率。关键词:流态化焙烧;布袋除尘器;配煤比;焙烧温度;布袋温度;烟尘含砷中图分类号:TF802.67文献标识码:A文章编号:1006-0308(2023)04-0070-05Improvement Methods on Arsenic Recovery Rate from Fluid-bed Roaster Flue GasYAN Hang,Bai Jin-long,YUAN Hai-bin,QI
5、U Wen-shun(Tin Industry Branch Company,Yunnan Tin Co.,Ltd.,Gejiu,Yunnan 661000,China)ABSTRACT:Arsenic recovery rate is low while fume flue gas generated in roasting process of tin concentrate by fluidized roaster.To solve this problem,we did the exploration on aspects of coal blending ratio,roasting
6、 temperature,bag temperature and so on,andproposed the improvement approaches.Results show the arsenic content in flue gas was increased from 10%20%to 55%,it is realizedbetter separation of arsenic and offgas,the arsenic recovery rate in roasted flue gas was increased.KEY WORDS:fluid-bed roaster;bag
7、 filter;coal blending ratio;roasting temperature;bag temperature;arsenic-bearing flue gas74张杰,等:膏体充填技术在某矿空区治理当中的应用图 1流态化焙烧工艺流程图Fig.1Process flow chart of fluid-bed roaster为脉锡和砂锡两大类,经过长期大规模开采,砂矿资源不断锐减,高品位锡精矿资源不断减少,低锡高杂质精矿居多。现阶段开展的主要为脉矿,脉矿主要特点是矿物成分复杂,其中砷、硫、铁含量高,某厂流态化焙烧炉处理的几种主要物料见表 1。图 2烟尘含砷情况图Fig.2Fac
8、t diagram of arsenic content in flue gasCaSiH2O1.251.247.341.310.818.95物料SnPbAsFeS精矿244.531.510.4816.222.05精矿140.290.662.1424.261.691.722.257.30精矿338.781.111.3814.332.36精矿434.130.523.2713.092.442.724.096.25精矿533.391.840.7711.542.901.444.155.11表 1入炉物料成分表(质量百分比)Tab.1Furnace material composition list(m
9、ass percent)%严航,等:提高流态化焙烧烟气中砷回收率的方法75Aug.2023Vol.52.No.4(Sum 301)2023 年 8 月第 52 卷第 4 期(总第 301 期)云南冶金YUNNAN METALLURGY对比某厂流态化焙烧炉近几年处理物料,特别表现在精矿中杂质元素砷不断升高。外购矿中含砷波动甚至可达到 6%耀7%。在自产矿中,同样表现出含砷波动大、含砷高的情况。2影响砷回收率因素锡精矿往往含硫、砷等影响还原熔炼的技术指标及粗锡质量的杂质,在还原熔炼前必须脱出,否则会对熔炼和精炼带来极不利的影响1。流态化焙烧炉流化焙烧主要以脱出原料中硫含量为主,在流化焙烧中同时脱出
10、部分砷、锑等有害杂质。2.1炉内气氛影响流态化焙烧炉流化焙烧主要以脱出原料中硫含量为主,在流化焙烧中同时脱出部分砷、锑等有害杂质。炉内气氛主要为氧化气氛,氧势较高,易造成砷被进一步氧化为不挥发的五氧化二砷,影响砷的挥发脱除。所以,在锡精矿流化焙烧过程中,对于含砷相对高的锡精矿,在流化焙烧过程中往往需要配入一定比例的洗精煤,提高焙烧温度或降低炉内氧势,防止砷酸盐的形成2。使焙烧过程中的氧大部分变为 SO2、CO2和少量 CO,以减弱其氧化性。2.2焙烧温度影响对于固态精矿而言,焙烧温度越高,精矿脱杂率越高。然而,流态化焙烧炉流化焙烧温度的控制受原料软化点的影响很大,焙烧温度高于精矿软化点时,易结
11、炉底,焙烧温度应比精矿软化点低(50耀100)益为宜3。因精矿物料颗粒受热升温到某一温度时,会软化变形,相互粘结,容易造成炉料结块堵塞风眼,导致死炉。焙烧温度影响着砷的脱出速率及反应终点。2.3烟气系统温度影响在流态化焙烧炉流化焙烧作业过程中,从焙烧炉中产出的烟气、烟尘及蒸汽通过引风机送到表冷、电收尘、骤冷塔及布袋除尘器,通过阶梯降温方法,使三氧化二砷在布袋除尘器中以晶体形式析出,通过布袋将其捕获。因此,控制后续系统温度对砷的回收起到至关重要的作用。烟气通过表冷、电收尘、骤冷塔时,控制好烟气温度,使砷或 As2O3呈气态形式随烟气进入布袋除尘器,在通过控制布袋温度,将砷或 As2O3以晶体形式
12、析出采用布袋回收,而不以气态形式通过布袋流向制酸系统。通过深入研究分析,影响流态化焙烧烟气中砷回收率的主要因素为配煤比、焙烧温度以及布袋温度。3砷回收原理流态化焙烧炉流化焙烧脱除砷是利用 As2O3是一种低沸点氧化物的特殊特性,温度在 465 益以上蒸气压就达到 0.1 MPa,As2O3激烈挥发,升华进入烟气4,具体见表 2。锡精矿中砷主要以毒砂(FeAsS)、砷磁黄铁矿(FeAsS2)、砷铁矿(FeAs2)等形态存在,氧化焙烧时主要靠氧化焙烧除去,其反应如下:4FeAsS=4FeS+4As(1)4FeAsS+10O2=2Fe2O3+As4O6+4SO2(2)4FeAs2+9O2=2Fe2O
13、3+2As4O6(3)4As+3O2=As4O6(4)为了避免生成不挥发 MO As2O5,等物质阻碍砷的去除,常加入少量还原剂造成弱氧化气氛,加入还原剂起到燃烧升温提供热量及还原砷酸盐的作用5:C+O2=CO2(5)CO2+C=2CO(6)2CO+nMOAs2O5=nMO+(1/2n)As3O6+CO2(7)在流态化焙烧炉流化焙烧锡精矿过程中,使砷或 As2O3呈气态形式挥发,在通过骤冷塔鼓入冷空气对烟气温度进行急冷降温,通过低温布袋除尘器将 As2O3以烟尘形式捕获。表 3 为不同温度下烟气中 As2O3的饱和浓度表6。280100温度/益500380饱和度/(g/m3)8 840 3 2
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