铜闪速炉烟灰焙烧脱砷研究.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年l 期 9 。 D O I 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i u n ．1 0 0 7 - - 7 5 4 5 ．2 0 1 1 ．0 1 ．0 0 3 铜闪速炉烟灰焙烧脱砷研究 梁勇1 ，李亮星1 ，廖春发1 ，石玉臣2 1 ．江西理工大学材料与化学工程学院。江西赣州3 4 1 0 0 0 I2 ．中铁资源集团有限公司．北京1 0 0 0 3 9 摘要采用火法工艺对铜闪速炉烟灰中的砷进行脱除，通过正交试验考察了焦炭配人量，温度和焙烧时 间对脱砷的影响，得到最佳的脱砷条件焦碳配人量1 2 ％．焙烧温度ll O O ℃．焙烧时间1h 。在该条件 下脱砷率超过8 0 ％．铜回收率大于9 5 ％。 关誓词闪速炉l 烟灰l 焙烧l 脱砷 正交试验 中圈分类号T F 8 1 1 ；T F 8 1文献标识码A文章编号l 0 0 7 7 5 4 5 { 2 0 1 11 0 1 一0 0 0 9 一0 3 S t u d yo nD e - A r s e n i cf r o mD u s to fF l a s hS m e l t i n gF u r n a c e L I A N GY o n 9 1 ．L IL i a n g - x i n 9 1 ，L I A OC h u n f a l ，S H IY u c h e n 2 I ．S c h o o lo fM a t e r i a la n dC h e m i c a lE n g i n e e r i n g ．J i a n g x iU n i v e r s i t yo fS c i e n c e ＆T e c h n o l o g y ，G a a z h o u ．J i a n g x i3 4 1 0 0 0 ．C h i n a I 2 ．C h i n aR a i l w a yR e s o u r c e sG r o u pC o ．。L t d ．B e i j i n g1 0 0 0 3 9 ．C h i n a A b s t r a c t T h ed e - a r s e n i cf r o mt h ed u s to fc o p p e rf l a s hs m e l t i n gf u r n a c ea p p l y i n gt h ep y r o m e t a l l u r g i c a l m e t h o di ss t u d i e d ．T h ee f f e c to ft e m p e r a t u r e ，r o a s t i n gt i m ea n dc o k ea d d i t i v eo nd e - a r s e n i ci si n v e s t i g a t e d u s i n gt h eo r t h o g o n a le x p e r i m e n t ．T h er e s u l t si n d i c a t et h a td e - a r s e n i cr a t ei sa b o v e8 00 Aa n dt h er e c o v e r yo f c o p p e ri sa b o v e9 5 ％u n d e rt h ec o n d i t i o n so f11 0 0 ℃r o a s t i n gt e m p e r a t u r e ，1hr o a s t i n gt i m ea n d1 2 ％ c o k ea d d i t i v e ． K e y w o r d s F l a s hs m e l t i n gf u r n a c eI D u s tI R o a s t i n g ；D e - a r s e n i c ；O r t h o g o n a le x p e r i m e n t 铜冶炼闪速炉电收尘烟灰中通常含有5 ％左右 的砷，目前这种含砷烟灰主要直接返回闪速炉熔炼。 据统计，以烟灰形式进入闪速炉的砷量占进入闪速 炉砷总量的5 0 ％以上，这使得砷在系统内不断循环 和富集，最终对电铜及硫酸的质量产生不可低估的 负面影响，也使得对铜冶金原料中砷含量要求越来 越高u 】。因此，有必要对闪速炉电收尘烟灰进行脱 砷研究。使脱砷后的烟灰良性地返回闪速炉而不影 响相关产品的质量。本文分别采用氧化焙烧和还原 焙烧的方法，将砷转变成易挥发的A s z O 。而除 去L 2 ] ，主要考察了焦炭配人量、焙烧时间和焙烧温度 对烟灰脱砷的影响，确定合理的工艺条件，达到最佳 的脱砷效果。 作者简介粱勇 1 9 7 9 - - ．男，江西南昌人，讲师．硕士． 1试验 1 ．1 试验原料 试验原料为某铜冶炼厂闪速炉电收尘烟灰，主 要元素含量 ％ A s5 ．1 4 、O3 0 ．6 0 ，S1 0 ．0 3 、F e 1 4 ．3 5 、C u2 0 ．6 6 、S b0 ．3 3 、P b3 ．6 1 、B i0 ．8 4 ，物相分 析表明，烟灰中砷主要以砷化铜、砷化铁、砷酸铜及 砷酸铁形式存在。 1 ．2 试验装置及方法 对烟灰进行焙烧脱砷处理，试验装置见图1 。 每次用分析天平精确称量一定量的料 按配比要 求 ，置于小坩埚内，将其置于马弗炉中。用耐火砖 和耐火泥将马弗炉炉口密封，预留一瓷管口，瓷管和 冷却水管相通，冷却水管置于水槽内，组装完毕后， 开启马弗炉，循环水和风机，冷却后的气体或粉尘通 万方数据 l O 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年1 期 过风机抽布袋内。 管 图1 试验装置示意图 F i g ．1 S c h e m a t i cd i a g r a mo fe x p e r i m e n t a l a p p a r a t u s 试验主要考察砷的脱除率，同时，考察了试验条 件下铜的损失情况，砷脱除率和铜回收率按公式1 ～2 计算 M 唑譬铲X 1 0 0 ％ 1 优一g 黼X 1 0 0 ％ ㈤ 式中M A s 脱除率，％；m - C u 回收率，％；G 。， G 。一烟灰烧前和烧后质量，g ；C 。，C 。一烧前和烧后 烟灰中A s 含量，％，c 。，c 。一烧前和烧后烟灰中C u 含量，％。 2 结果与讨论 2 ．1 氧化焙烧脱砷 根据烟灰中砷的物相组成，采用氧化焙烧的方 式氧化物相中的低价砷，使之成为三氧化砷挥发。 考察了焙烧温度和焙烧时间对脱砷率的影响，焙烧 前烟灰质量1 5 0g ，试验结果如表1 所示。 表1 氧化焙烧试验结果 T a b l e1R e s u l t so fo x i d a t i o nr o a s t i n g 分析失重较大的3 6 ～4 0 号试验的焙砂中的砷 及铜的含量。求出试验条件下的砷的脱除率和铜的 回收率。其结果如表2 所示。 由表2 可知，3 6 - - - 4 0 号试验中砷的脱除率最高 还不到4 0 ％，效果不是很好，而铜的回收基本可达 到9 5 ％以上。结果表明，烟灰中的砷多以砷酸盐形 式存在，而非砷化物。烟灰脱砷率不高的原因可能 是烟灰中的砷酸盐没有充分分解，而只是有少量的 砷化物氧化成易挥发的氧化砷除去。在一定条件 下，加入适当的焦碳可以使得砷酸盐分解成氧化砷 脱除[ 3 ] 。 2 ．2 还原焙烧脱砷 。 采用L 。 3 4 正交试验[ 4 J ，因素和水平分别为 焦碳加入量1 0 ％、1 2 ％’、1 5 ％，温度10 0 0 ℃、10 5 0 ℃、11 0 0 ℃，焙烧时间0 ．5h 、1 ．0h 、1 ．5h ，还原焙 烧后所得的焙砂经X 荧光分析，得到焙砂中砷及铜 的含量，通过计算得到砷的脱除率、铜的回收率，试 验结果见表3 。 从表3 可看出，烟灰在加焦碳后，脱砷率有了明 显的提高，这说明加碳对脱砷率有重要的作用，即铜 烟灰中砷的化合物在加碳还原焙烧时转变为易挥发 的A s 。O 。从原料中挥发，而使砷得到脱除。 将正交试验得到的数据进行极差分析，结果表 明，影响脱砷率的各因素重要顺序为焦碳配入量 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年1 期 焙烧时间 焙烧温度。最佳水平组合为焙烧温度件下，烟灰脱砷率超过8 0 ％，铜回收率大于9 5 ％。 11 0 0 ℃，焦碳配人量1 2 ％，焙烧时间1h 。在此条 表2 烟灰中A s 的脱除率及铜的回收率 T a b l e2R e m o v a lo fA sa n dr e c o v e r yo fC ui nt h ed u s t 表3 还原焙烧试验结果 T a b l e3R e s u l t so fr e d u c t i o nr o a s t i n g 3结论 1 该铜冶炼厂闪速炉电收尘烟灰中的砷主要 以砷化铜、砷化铁、砷酸铜及砷酸铁的形式存在，而 且大部分为砷酸盐。在还原性条件下，可将砷酸盐 还原为易挥发的A s O 。，烟灰中的砷得到脱除； 2 焦碳配入量是影响脱砷率的主要因素； 3 最佳还原焙烧脱砷条件焦碳配入量1 2 ％， 温度控制在11 0 0 ℃左右，焙烧时间控制在1h ，脱 砷率不小于8 0 ％，铜回收率大于9 5 ％。 参考文献 E 1 3 余忠珠．铜转炉烟灰综合利用E J 3 ．有色冶炼，1 9 9 7 1 3 7 4 0 ． E 2 3 付一鸣。姜澜，王德全．铜转炉烟灰焙烧脱砷的研究[ J ] ． 有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 0 6 1 4 1 6 ． E 3 3 杨大锦，左以专，彭建蓉，等．高砷红土矿焙烧脱砷试验 研究[ J 3 ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 1 3 5 7 ． E 4 3 曾芳，朱洪涛，张慧敏．粉煤灰处理含铜废水的正交试验 研究E J ] ．华北电力大学学报，2 0 0 3 6 9 4 9 6 ． 万方数据