曲勝利， 董準勤， 陳 濤

(山東恒邦冶煉股份有限公司, 山東 煙臺 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， 董準勤， 陳 濤

(山東恒邦冶煉股份有限公司, 山東 煙臺 264109)

對富氧底吹煉銅煙氣干法驟冷收砷技術(shù)應(yīng)用中的難點進行闡述，分析了影響煙氣露點的主要因素，介紹了生產(chǎn)實踐中的解決方法。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

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，然而對于銅、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雜多金屬礦，基于對富氧底吹造锍捕金工藝特點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高，而影響煙氣露點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，煙氣露點也可能有較大差異。因為爐型不同，燃燒溫度不一樣，火焰溫度越高，SO3轉(zhuǎn)化率越高，露點溫度也越高。

1.2 爐料含水量

爐料中的水分會在高溫下汽化進入煙氣從而影響煙氣的露點，隨著爐料含水量的增加，煙氣露點升高。總體來講，含水量對露點的影響并不大，并且富氧底吹爐入爐爐料一般含水在8%～11%，對煙氣露點影響有限。

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提供氧氣，煙氣中的可燃物質(zhì)會發(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致煙氣露點升高。

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。當驟冷塔噴水量在100 L/min時，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，%

計算的煙氣露點在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。開車初期運行情況不穩(wěn)定，驟冷塔底部出現(xiàn)大量稀酸，對設(shè)備造成嚴重損害，同時影響銅系統(tǒng)開車率。

2 解決方法

2.1 設(shè)備改造

煙氣在驟冷塔內(nèi)的停留時間由驟冷塔的容積決定[5]。原設(shè)計驟冷塔高15 m，熔煉系統(tǒng)技術(shù)改造升級后，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，對驟冷塔進行加高，以保證煙氣在驟冷塔內(nèi)有足夠的停留時間，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)襯不銹鋼復合材料制作，同時將布袋反吹使用的壓縮空氣改為熱風噴吹。

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。同時減少富氧底吹爐下料口、出煙口、直升煙道等部位的漏風量，降低余熱鍋爐及電除塵等設(shè)備的漏風率，盡可能抑制SO3的生成，以降低煙氣露點。

2.3 加入藥劑

經(jīng)過理論分析與試驗論證，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，向驟冷塔內(nèi)噴入一種藥劑，將煙氣中的大部分SO3脫除，使煙氣露點溫度低于布袋出口溫度。在對藥劑使用量進行摸索，對驟冷塔出口溫度進行調(diào)整后，目前應(yīng)用效果良好。

3 生產(chǎn)實踐

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

表1主要工藝指標

序號指標單位指標值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高，主要原因是煙氣中三氧化硫含量高，露點溫度高達205 ℃，驟冷塔出口溫度低于該溫度即會產(chǎn)生大量稀酸，嚴重影響設(shè)備運行。

(2)理論分析以及實踐證明，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溫度，從而實現(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：東南大學出版社,1993:300-301.

[3] 李鵬飛,佟惠玲.煙氣露點計算方法比較和分析[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， 山東煙臺人， 博士， 高級工程師，從事技術(shù)管理工作。

2016-06-16

TF811； TQ126.4

B

1672-6103(2016)05-0052-03