一种含砷铜渣焙烧气基还原脱砷的方法技术

本发明专利技术涉及一种含砷铜渣焙烧气基还原脱砷的方法，属于有色冶金行业固体废弃物处理利用领域，解决了现有技术中还原铁产品中砷含量超标的问题。本发明专利技术提供的含砷铜渣焙烧气基还原脱砷的方法包括：步骤1、将含砷铜渣研磨处理，并对渣粉干燥脱除游离水；含砷铜渣中含有氧化砷、硫化砷和砷酸盐；步骤2、将渣粉进行高温焙烧，高温焙烧过程中通入惰性气体，含砷铜渣中的氧化砷和硫化砷高温焙烧分解后以气体形式挥发，非挥发成分形成砷焙烧渣；步骤3、持续向砷焙烧渣中通入还原性气体40min～100min，还原温度为650℃～1200℃，砷焙烧渣中的砷酸盐气化脱除，得到含砷铜渣脱砷后渣料。本发明专利技术能够明显降低渣中砷含量，为后续铜渣的继续处理提供砷含量合格的原料。

【技术实现步骤摘要】
一种含砷铜渣焙烧气基还原脱砷的方法
本专利技术涉及有色冶金行业固体废弃物处理利用
，尤其涉及一种含砷铜渣焙烧气基还原脱砷的方法。
技术介绍
我国90％的铜产量由火法工艺生产，冶炼过程伴随大量高含砷物料的产生，主要有炉渣、烟尘、阳极泥和电解液，为了降低砷在铜冶炼系统中的循环累积，减轻或消除“砷害”对冶炼产品质量或冶炼过程的影响，含砷烟尘、含砷电解液、含砷粗铜和含砷阳极泥已进行了深入地脱砷研究，而含砷铜渣一直以来主要以堆存为主，近些年来伴随着铜渣资源化利用研究的兴起，国内外学者进行了大量研究且取得了较好地结果，研究方向主要集中于提高含砷铜渣中铜、铁元素的回收率。随着研究的深入发现，由铜渣经过直接还原-破碎磁选/高温熔分工艺得到的铁粉、铁水/海绵铁中存在砷含量超标(As＝0.2wt％～0.6wt％)的问题，产品中砷元素的超标严重影响钢材性能，如：降低钢的冲击韧性，焊接性能和高温下钢的热塑性，而且砷元素含量较高的铁产品按杂质元素含量折价很高，影响企业效益。另外，高含砷铁产品销售的困难及低收益性严重影响企业对铜渣资源开发利用的积极性。因此，开发含砷铜渣高效脱砷技术已成为当下迫在眉睫的需求。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种含砷铜渣焙烧气基还原脱砷的方法，用以解决现有技术中还原铁产品中砷含量超标的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种含砷铜渣焙烧气基还原脱砷的方法，包括以下步骤：步骤1、将含砷铜渣研磨处理，并对渣粉干燥脱除游离水；含砷铜渣中含有氧化砷、硫化砷和砷酸盐；步骤2、高温焙烧分解；将渣粉进行高温焙烧，焙烧温度为350℃～1150℃，焙烧时间为15min～120min，高温焙烧过程中通入惰性气体，含砷铜渣中的氧化砷和硫化砷高温焙烧分解后以气体形式挥发，非挥发成分形成砷焙烧渣；步骤3、气基还原；持续向砷焙烧渣中通入还原性气体40min～100min，还原温度为650℃～1200℃，砷焙烧渣中的砷酸盐气化脱除，得到含砷铜渣脱砷后渣料。进一步地，在步骤3中，还原性气体为CO-CO2混合气体，CO气体的体积含量为1.5％～6.5％。进一步地，在步骤1中，含砷铜渣研磨处理后，选取粒径为75～100μm的渣粉在100～105℃条件下烘干3h以上。进一步地，在步骤1中，惰性气体为氮气、氩气或其它不影响硫化砷分解的气氛。进一步地，在步骤2中，惰性气体的流量为2.5～3.5L/min。进一步地，在步骤1中，硫化砷包括AsS、As2S2、As2S3、As4S4或As4S6中的一种或多种。进一步地，在步骤1中，氧化砷包括As4O6、As4O7、As4O8、As4O9、As4O10、As2O3、AsO2或AsO中的一种或多种。进一步地，在步骤1中，砷酸盐包括Mg(AsO2)2、Mg3(AsO4)2、Ca(AsO2)2、Ca3(AsO4)2、FeAsO4、Fe3(AsO4)2、Cu(AsO2)2、Cu3AsO4和Cu3(AsO4)2中的一种或多种。进一步地，在步骤3中，气基还原后的烟气的成分在烟道冷却段分步收集、回收；烟道冷却段的温度低于300℃，尾气通入尾气收集装置，未被收集、回收的气体与收集装置中的氢氧化钙溶液反应。进一步地，在步骤1中，高温焙烧分解产生的烟气中的成分在烟道冷却段分步收集、回收，得到单质砷和硫磺粉。与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：(1)本专利技术通过“高温焙烧分解-气基还原”两步法脱砷，可明显降低渣中砷含量，得到砷含量低于0.07％的含砷铜渣原料，为后续铜渣的继续处理提供砷含量合格的原料，解决含砷铜渣后续经过直接还原-破碎磁选/高温熔分工艺得到的铁粉、铁水/海绵铁中砷含量超标的问题，以达到含砷铜渣综合利用，实现循环经济、节能减排目的。(2)本专利技术提出的在惰性气体氛围下的“高温焙烧分解”步骤，可保证硫化砷充分分解成单质砷和单质硫，在惰性气组分的保护下可有效防止单质砷和硫的再氧化，最后在设计的烟道收集装置中进行回收，得到附加值和纯度较高的金属砷和硫磺粉。(3)针对目前有色铜渣的储量巨大，利用本专利技术提供的“高温焙烧分解-气基还原”两步法脱砷可带来明显的经济效益和减轻有害烟气的处理负担。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为含砷铜渣焙烧气基还原脱砷的工艺流程图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本专利技术一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。本专利技术提供了一种含砷铜渣焙烧气基还原脱砷的方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤1、将含砷铜渣研磨处理，并对渣粉干燥脱除游离水；含砷铜渣中含有氧化砷、硫化砷和砷酸盐；具体地，将含砷铜渣研磨，选取粒径为75～100μm的渣粉在100～105℃条件下烘干，直至试样中大部分游离水水脱除，烘干时间通常大于3h。在上述步骤1中，含砷铜渣为鼓风炉吹炼铜渣、反射炉熔炼铜渣、闪速炉熔炼铜渣、转炉吹炼铜渣和电炉熔炼铜渣中的一种或多种的混合料或者经磨矿浮选铜后剩下的浮选尾渣。含砷铜渣的主要化学成分以质量百分比计为：TFe：20％～50％，SiO2：25-40％，As〉0.01％；其中，含砷铜渣中的砷的存在形式为硫化砷、氧化砷、砷酸盐及砷的金属中间化合物中的一种。其中，硫化砷包括AsS、As2S2、As2S3、As4S4或As4S6中的一种或多种；氧化砷包括As4O6、As4O7、As4O8、As4O9、As4O10、As2O3、AsO2或AsO中的一种或多种；砷酸盐包括Mg(AsO2)2、Mg3(AsO4)2、Ca(AsO2)2、Ca3(AsO4)2、FeAsO4、Fe3(AsO4)2、Cu(AsO2)2、Cu3AsO4和Cu3(AsO4)2中的一种或多种。步骤2、高温焙烧分解利用硫化砷(AsxSy)和氧化砷(AsxOy)的高温热分解特性，在惰性气氛下，惰性气体流量为2.5～3.5L/min，焙烧温度为350℃～1150℃，焙烧时间为15min～120min，高温焙烧过程中通入惰性气体，含砷铜渣中的氧化砷和硫化砷高温焙烧分解后以气体形式挥发，非挥发成分形成砷焙烧渣。本专利技术将焙烧温度严格控制在350℃～1150℃是因为：硫化砷的最低气化温度为350℃，焙烧温度高于此温度时分解反应才可以进行，而铜渣的熔点一般在1200℃左右，高于此温度，熔渣表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含砷铜渣焙烧气基还原脱砷的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、将含砷铜渣研磨处理，并对渣粉干燥脱除游离水；/n所述含砷铜渣中含有氧化砷、硫化砷和砷酸盐；/n步骤2、高温焙烧分解；/n将渣粉进行高温焙烧，焙烧温度为350℃～1150℃，焙烧时间为15min～120min，高温焙烧过程中通入惰性气体，含砷铜渣中的氧化砷和硫化砷高温焙烧分解后以气体形式挥发，非挥发成分形成砷焙烧渣；/n步骤3、气基还原；/n持续向砷焙烧渣中通入还原性气体40min～100min，还原温度为650℃～1200℃，砷焙烧渣中的砷酸盐气化脱除，得到含砷铜渣脱砷后渣料。/n

【技术特征摘要】
1.一种含砷铜渣焙烧气基还原脱砷的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将含砷铜渣研磨处理，并对渣粉干燥脱除游离水；
所述含砷铜渣中含有氧化砷、硫化砷和砷酸盐；
步骤2、高温焙烧分解；
将渣粉进行高温焙烧，焙烧温度为350℃～1150℃，焙烧时间为15min～120min，高温焙烧过程中通入惰性气体，含砷铜渣中的氧化砷和硫化砷高温焙烧分解后以气体形式挥发，非挥发成分形成砷焙烧渣；
步骤3、气基还原；
持续向砷焙烧渣中通入还原性气体40min～100min，还原温度为650℃～1200℃，砷焙烧渣中的砷酸盐气化脱除，得到含砷铜渣脱砷后渣料。


2.根据权利要求1所述的含砷铜渣焙烧气基还原脱砷的方法，其特征在于，在所述步骤3中，还原性气体为CO-CO2混合气体，CO气体的体积含量为1.5％～6.5％。


3.根据权利要求1所述的含砷铜渣焙烧气基还原脱砷的方法，其特征在于，在所述步骤1中，含砷铜渣研磨处理后，选取粒径为75～100μm的渣粉在100～105℃条件下烘干3h以上。


4.根据权利要求1所述的含砷铜渣焙烧气基还原脱砷的方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述惰性气体为氮气、氩气或其它不影响硫化砷分解的气氛。


5.根据权利要求4所述的含砷铜渣焙烧气基还原脱砷的方法，其特征在于，在所述步骤2中，惰...

【专利技术属性】
技术研发人员：万新宇，齐渊洪，王锋，高建军，严定鎏，林万舟，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，钢研晟华科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11