曲勝利， 董準(zhǔn)勤， 陳 濤

(山東恒邦冶煉股份有限公司, 山東 煙臺(tái) 264109)

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綜合利用與環(huán)保

富氧底吹煉銅煙氣干法收砷存在的問題及解決方法

曲勝利， 董準(zhǔn)勤， 陳 濤

(山東恒邦冶煉股份有限公司, 山東 煙臺(tái) 264109)

對(duì)富氧底吹煉銅煙氣干法驟冷收砷技術(shù)應(yīng)用中的難點(diǎn)進(jìn)行闡述，分析了影響煙氣露點(diǎn)的主要因素，介紹了生產(chǎn)實(shí)踐中的解決方法。干法驟冷收砷技術(shù)應(yīng)用于富氧底吹煉銅系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了銅冶煉系統(tǒng)砷元素的無害化處理。

銅冶煉； 富氧底吹； 干法收砷； 煙氣驟冷； 露點(diǎn)

0 前言

目前銅冶煉煙氣收砷技術(shù)有濕法收砷和干法收砷兩種，其中濕法收砷工藝使用較早，如電熱回轉(zhuǎn)窯蒸餾法、新住友法[1]，用于處理含砷煙灰或含砷污酸污水，可提取高純度的As2O3，但具有建設(shè)投資大，回收成本高等不足。干法收砷技術(shù)是通過冷卻的方式將砷從煙氣中分離并收集，其中驟冷收砷技術(shù)是采用驟冷塔使煙氣快速降溫，通過布袋除塵器收集從煙氣中析出的As2O3。

驟冷收砷技術(shù)與兩段焙燒技術(shù)相結(jié)合在黃金冶煉中發(fā)揮著巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，然而對(duì)于銅、鉛等有色金屬冶煉，由于工藝條件不同，溫度、爐窯內(nèi)氣氛、煙氣成分等有較大的變化，在這種復(fù)雜條件下驟冷收砷技術(shù)的應(yīng)用存在較大困難。山東恒邦冶煉股份有限公司采用富氧底吹造锍捕金工藝處理復(fù)雜多金屬礦，基于對(duì)富氧底吹造锍捕金工藝特點(diǎn)的掌握和干法驟冷收砷技術(shù)較為深入的研究，公司成功地將干法驟冷收砷技術(shù)應(yīng)用于銅冶煉系統(tǒng)。

1 影響因素分析

影響富氧底吹熔煉系統(tǒng)應(yīng)用干法驟冷收砷技術(shù)的關(guān)鍵問題是煙氣的露點(diǎn)高，而影響煙氣露點(diǎn)的主要因素有以下幾方面。

1.1 爐型

爐型不同，即使燃料相同，煙氣露點(diǎn)也可能有較大差異。因?yàn)闋t型不同，燃燒溫度不一樣，火焰溫度越高，SO3轉(zhuǎn)化率越高，露點(diǎn)溫度也越高。

1.2 爐料含水量

爐料中的水分會(huì)在高溫下汽化進(jìn)入煙氣從而影響煙氣的露點(diǎn)，隨著爐料含水量的增加，煙氣露點(diǎn)升高?？傮w來講，含水量對(duì)露點(diǎn)的影響并不大，并且富氧底吹爐入爐爐料一般含水在8%～11%，對(duì)煙氣露點(diǎn)影響有限。

1.3 過量空氣系數(shù)

銅冶煉工藝有別于沸騰焙燒工藝，制酸煙氣降溫收塵設(shè)備配置為：富氧底吹熔煉爐→余熱鍋爐→電除塵器→驟冷塔→布袋除塵器→煙氣制酸。富氧底吹爐出口煙氣溫度高達(dá)950 ℃，經(jīng)過余熱鍋爐要降至380 ℃以下，在此降溫過程中，由于直升煙道與鍋爐漏風(fēng)提供氧氣，煙氣中的可燃物質(zhì)會(huì)發(fā)生二次燃燒，煙氣中的部分二氧化硫在煙塵催化下即轉(zhuǎn)化為三氧化硫，三氧化硫含量增加導(dǎo)致煙氣露點(diǎn)升高。

一般制酸煙氣中SO3含量在0.03%～0.3%之間[3]，本公司富氧底吹熔煉系統(tǒng)硫酸凈化工段外排稀酸量為400 m3/d，酸濃6.86%，進(jìn)入硫酸工段的煙氣SO3量在266.56 m3/h，而電除塵出口煙氣量約在58 000 m3/h，則SO3含量為0.46%左右。當(dāng)驟冷塔噴水量在100 L/min時(shí)，根據(jù)И.А.Bapahoba公式[4]：

T=186+20lgφH2O+26lgφSO2

(1)

式中：φH2O、φSO2分別為煙氣中水蒸氣和SO3的體積百分含量，%

計(jì)算的煙氣露點(diǎn)在205 ℃左右。為了避開玻璃態(tài)砷的生成溫度區(qū)間(175～250 ℃)[4]，一般干法驟冷收砷控制驟冷塔出口溫度150 ℃，這給干法驟冷收砷應(yīng)用帶來了很大的困難。開車初期運(yùn)行情況不穩(wěn)定，驟冷塔底部出現(xiàn)大量稀酸，對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p害，同時(shí)影響銅系統(tǒng)開車率。

2 解決方法

2.1 設(shè)備改造

煙氣在驟冷塔內(nèi)的停留時(shí)間由驟冷塔的容積決定[5]。原設(shè)計(jì)驟冷塔高15 m，熔煉系統(tǒng)技術(shù)改造升級(jí)后，處理能力提高，煙氣量增加，因此在不改變驟冷塔直徑的情況下，對(duì)驟冷塔進(jìn)行加高，以保證煙氣在驟冷塔內(nèi)有足夠的停留時(shí)間，使霧化煙氣中的水分蒸發(fā)完全，避免在驟冷塔底部形成稀酸、泥漿。

由于煙氣露點(diǎn)高，容易結(jié)露產(chǎn)生稀酸，腐蝕布袋除塵器濾袋及箱體，濾袋采用聚苯硫醚材質(zhì)，布袋除塵器鋼骨架采用內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合材料制作，同時(shí)將布袋反吹使用的壓縮空氣改為熱風(fēng)噴吹。

2.2 控制煙氣中SO3含量

在底吹熔煉爐內(nèi)加一部分塊煤降低煙氣中的O2含量，減少煙氣中SO3生成。同時(shí)減少富氧底吹爐下料口、出煙口、直升煙道等部位的漏風(fēng)量，降低余熱鍋爐及電除塵等設(shè)備的漏風(fēng)率，盡可能抑制SO3的生成，以降低煙氣露點(diǎn)。

2.3 加入藥劑

經(jīng)過理論分析與試驗(yàn)論證，影響干法驟冷收砷主要原因是煙氣中的SO3含量較高，因此在驟冷塔噴水降溫的同時(shí)，向驟冷塔內(nèi)噴入一種藥劑，將煙氣中的大部分SO3脫除，使煙氣露點(diǎn)溫度低于布袋出口溫度。在對(duì)藥劑使用量進(jìn)行摸索，對(duì)驟冷塔出口溫度進(jìn)行調(diào)整后，目前應(yīng)用效果良好。

3 生產(chǎn)實(shí)踐

目前，底吹爐投料量100 t/h，投料含砷可達(dá)2.5%，底吹熔煉各工段系統(tǒng)負(fù)壓正常，干法收砷系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)見表1。

表1主要工藝指標(biāo)

序號(hào)指標(biāo)單位指標(biāo)值1煙氣流量m3/h580002驟冷塔出口溫度℃160～1703驟冷塔耗水量L/min90～1204噴槍數(shù)量支45噴槍入口水壓MPa0.296噴槍入口風(fēng)壓MPa0.327布袋出口溫度℃125～140

布袋除塵器所收集的粗砷，經(jīng)砷提純系統(tǒng)處理產(chǎn)出99%的砷產(chǎn)品直接外售，少量砷渣返回系統(tǒng)配料。

由于煙氣中的砷不能全部析出，部分砷隨煙氣進(jìn)入硫酸凈化工段的稀酸中，稀酸含砷在1 000 mg/L以下，減輕了污水處理系統(tǒng)的壓力。水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的砷渣返回系統(tǒng)配料，經(jīng)富氧底吹爐熔煉脫砷，干法驟冷收砷，完成含砷物料的循環(huán)處理。

4 結(jié)語

(1)影響富氧底吹熔煉煙氣干法驟冷收砷的關(guān)鍵因素是煙氣的露點(diǎn)高，主要原因是煙氣中三氧化硫含量高，露點(diǎn)溫度高達(dá)205 ℃，驟冷塔出口溫度低于該溫度即會(huì)產(chǎn)生大量稀酸，嚴(yán)重影響設(shè)備運(yùn)行。

(2)理論分析以及實(shí)踐證明，控制熔煉煙氣O2含量可減少SO3生成，在煙氣中噴入藥劑可以除去大部分SO3，降低熔煉煙氣的露點(diǎn)溫度，從而實(shí)現(xiàn)銅冶煉煙氣的干法驟冷收砷。

(3)干法驟冷收砷技術(shù)在銅冶煉系統(tǒng)應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)有害元素砷的綜合利用，其在有色冶金行業(yè)有著更廣闊的應(yīng)用前景。

[1] 姚亮,李旭鵬.有色冶煉煙氣驟冷收砷技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].中國有色冶金,2014,(3):41-42.

[2] 劉少武,齊焉等.硫酸生產(chǎn)技術(shù)[M].南京：東南大學(xué)出版社,1993:300-301.

[3] 李鵬飛,佟惠玲.煙氣露點(diǎn)計(jì)算方法比較和分析[J].鍋爐技術(shù),2009,40(6):6-7.

[4] 徐潔書.兩段焙燒技術(shù)處理高砷硫精礦探討[J].硫酸工業(yè),2009,(3):40-41.

[5] 李新軍.影響干法驟冷收砷效果的因素[J].硫酸工業(yè),2015,(2):47-48.

Problem analysis and solution of arsenic recovery by dry quenching off-gas in bottom-blowing copper smelting & converting process

QU Sheng-li, DONG Zhun-qin, CHEN Tao

This paper expounds difficult problems existing in the recovery of arsenic by quenching offgas in bottom-blowing copper smelting & converting process, analyzes the main factors influencing dew point and provides solutions during production practices. The adoption of arsenic recovery by dry quenching method in bottom-blowing copper smelting system can realize harmless disposal of arsenic element in copper smelting system.

copper smelting; oxgen-enriched bottom-blowing; arsenic recovery by dry method; off-gas quenching; dew point

曲勝利(1966—)， 男， 山東煙臺(tái)人， 博士， 高級(jí)工程師，從事技術(shù)管理工作。

2016-06-16

TF811； TQ126.4

B

1672-6103(2016)05-0052-03