一种高砷锑铅阳极泥空气和水蒸汽协同焙烧脱砷方法技术

本发明专利技术公开了一种高砷锑铅阳极泥空气和水蒸汽协同焙烧脱砷方法，属于资源综合利用领域。本发明专利技术将铅阳极泥与还原剂混合均匀后加入到反应器内，同时向反应器内通入空气和水蒸汽，控制空气和水蒸汽流量比，进行中低温控氧势焙烧脱砷。焙烧过程铅阳极泥中的砷以三氧化二砷形式挥发进入烟气，烟气通过收集后，得到含砷烟尘，尾气通过进一步处理后排放；焙烧产物可用于后续提取贵金属的流程。砷脱除率大于80％，银回收率大于99％。本发明专利技术实现了铅阳极泥中砷与其他有价金属的初步分离，具有脱砷效率高、作业环境好、能耗低、有价金属回收率高等优点。优点。优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高砷锑铅阳极泥空气和水蒸汽协同焙烧脱砷方法


[0001]本专利技术属于资源综合利用领域，具体涉及一种高砷锑铅阳极泥空气和水蒸汽协同焙烧脱砷方法。

技术介绍

[0002]铅阳极泥是粗铅电解精炼过程产出的一种副产物，产量约占粗铅产量的1.2％～1.8％，是回收金、银、铋、锡、锑和铅等有价金属的重要原料。在我国，约70％的银从铅阳极泥中提取。
[0003]铅阳极泥中砷的含量往往很高，在铅阳极泥回收有价金属过程中不仅给环境带来污染，还会影响其他有价金属的质量与产量，使生产过程变得复杂。故，铅阳极泥处理的第一步通常要进行脱砷。目前，铅阳极泥处理技术主要分为火法处理工艺，湿法处理工艺及二者的联合处理工艺三大类。铅阳极泥的火法处理工艺主要包括还原熔炼和氧化精炼2个部分。根据冶炼主体设备的特点可将铅阳极泥的还原熔炼和氧化精炼技术分两大类，第一类是在一个主体设备中同时完成还原熔炼和氧化精炼两个过程的方法，其代表性技术为卡尔多炉处理方法；第二类是还原熔炼和氧化精炼分开进行的方法，还原熔炼方法包括传统的贵铅炉还原熔炼、电炉熔炼、富氧底吹还原熔炼等，氧化精炼包括传统贵铅灰吹法、富氧熔池氧化精炼技术、底吹氧气转炉技术；该类技术的特点是主流程短，生产周期短，环境友好等。但火法处理方法存在熔炼温度高、作业周期长、能耗高等缺点。湿法处理是铅阳极泥综合回收的另一种有效途径，包括酸浸法和碱浸法。湿法工艺的优点是砷脱除效率较高，但存在含砷废水的处理以及含砷渣(含砷量低、渣量大)的处置费用高等问题。铅阳极泥湿法
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火法联合处理工艺同时具备了湿法和火法处理工艺的优点，但通常适合处理金银含量较低的铅阳极泥。铅阳极泥处理方法多种多样，火法处理工艺仍然占据主导地位。
[0004]我国铅的冶炼工艺从大约20年前的传统烧结焙烧
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还原熔炼工艺逐渐过渡到硫化铅精矿的直接熔炼(即直接炼铅法)。这两种工艺产出的铅阳极泥的物理化学性质具有很大的不同(如物相组成、软熔点等)。其中一个主要的差异是铅阳极泥的软熔点。软熔点较低容易引起焙烧过程物料“板结”或“结团”，从而影响砷脱除效率。专利文献(CN1403603A)公开了高砷铅阳极泥脱砷方法，在密闭回转窑内通入水蒸汽，在水蒸汽流量300～5000mL/min、温度400℃～750℃等条件下进行焙烧，焙烧产生的烟尘通过冷凝系统回收As2O3。在400℃的焙烧温度下，脱砷效率为24.8％；在550℃以上的温度下，脱砷效率达到80％以上。该方法是利用水蒸汽将单质砷氧化为三氧化二砷(As4+6H2O＝2As2O3+6H2)，反应产生的H2可以将As2O5或砷酸盐还原成As2O3，从而实现砷的挥发。文献(吴俊升，陆跃华，周杨霁，等.高砷铅阳极泥水蒸气焙烧脱砷实验研究[J].贵金属,2003,24(4):26
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31.)指出，当焙烧温度大于600℃时，物料容易发生烧结；仅仅依靠提高温度的方法，难以实现残留砷化物分解，提高砷挥发率。也就是说传统炼铅工艺产出的铅阳极泥软熔点较高(600℃以上)，而直接炼铅法产出的铅阳极泥软熔点更低，如某直接炼铅厂铅阳极泥的软熔点为500℃左右，即500℃下焙烧，物料容易“板结”或“结团”。由此可见，不同铅冶炼工艺产出的铅阳极泥的性质是具有很大差
异的，这种差异将导致铅阳极泥脱砷的难度不同。
[0005]传统火法还原熔炼脱砷过程中，存在温度高(800℃～1000℃)、作业周期长(10～12h)、能耗高、作业环境差(还原炉未完全密闭，有毒有害金属不可避免会向环境逸散)等问题。因此，针对铅冶炼工艺变化带来的铅阳极泥性质改变的现状，如何实现铅阳极泥中砷与其它有价金属的高效分离，并具备节能降耗、优化作业环境等优点是迫切需要解决的问题。本专利技术正是基于上述问题，提供了一种环境友好型的高砷锑铅阳极泥空气和水蒸汽协同焙烧脱砷方法，以实现铅阳极泥中砷的高效脱除和节能降耗等目标。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种高砷锑铅阳极泥空气和水蒸汽协同焙烧脱砷方法。针对铅阳极泥中砷主要以金属砷、三氧化二砷和砷酸盐等形态存在，砷锑银含量高，软熔点较低等的特点，通过空气和水蒸汽的协同作用，维持焙烧体系合适的氧势，形成As2O3稳定存在的氧势区，将阳极泥中的单质As氧化转化为易于挥发的As2O3，并使铅阳极泥中以As2O3形式存在的As直接挥发；为避免As2O3氧化转化为不易挥发的砷酸盐，焙烧过程氧势的控制是关键。而且针对铅阳极泥中砷酸盐挥发性低的问题，通过加入少量碳质还原剂，将砷酸盐还原成As2O3而挥发。故，本专利技术可实现铅阳极泥中不同存在形式的砷的高效挥发。但铅阳极泥中锑含量高，由于Ag3Sb等物相的存在，导致焙烧过程Sb携带Ag挥发，致使Ag挥发损失大。因此，对高砷、高锑、高银的铅阳极泥而言，如何减少Sb挥发、避免Ag的挥发损失是一个难点。本申请在中低温条件下尽可能抑制Sb挥发，从而达到Ag高效回收的目的。
[0007]首先，将湿基铅阳极泥进行低温干燥，干燥过程温度小于70℃，以避免产生较多的砷酸盐，进而给后续焙烧脱砷过程带来不利影响。将干燥后的铅阳极泥破碎磨细后与碳质还原剂混合均匀后，加入到焙烧反应器内，反应器可采用密闭回转炉或者膨胀床，这些反应器具有物料与空气和水蒸汽良好接触的功能。向反应器内通入空气和水蒸汽，通入水蒸汽的目的是降低混合气相中氧浓度，可以通过控制空气和水蒸汽的流量比来调节焙烧过程的氧浓度(氧势)。只通入空气时，由于空气中氧浓度较高，容易将单质砷和As2O3氧化为不易挥发的砷酸盐。而只通入水蒸汽时，由于低温下水蒸汽氧化能力较弱，难以将单质砷高效氧化为As2O3。因此，在只通水蒸汽时，想要实现单质砷的氧化，必须提高温度，如将温度提高至550℃以上，但此时铅阳极泥可能发生“板结”和“结团”(如Sb和Ag3Sb可形成共晶，其熔点仅为485℃，当温度高于500℃即形成液相，对物料进行包裹；再如，As
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Sb合金的共晶点为605℃，高于此温度形成液相而对物料进行包裹)，从而影响砷的脱除；另一方面，只通入水蒸汽时，要想实现铅阳极泥中单质砷的直接挥发，必须提高温度(如，温度大于550℃)，才能使单质砷挥发进入气相，然后被水蒸汽氧化为As2O3。因此，只通入水蒸汽时，要想实现砷的挥发，必须相应提高温度，这样才能实现单质砷的直接挥发和砷蒸气被水蒸汽氧化为As2O3。
[0008]本申请采用空气和水蒸汽的混合气相来控制氧势，使铅阳极泥中的单质砷被混合气相中的O2氧化成As2O3而实现挥发。温度457℃时，As2O3的蒸气压可达101.33kPa，本申请正是利用As2O3在较低的温度下具有很高的饱和蒸汽压，通过空气和水蒸汽的协同作用，将铅阳极泥中的单质砷氧化为比单质砷更容易挥发的As2O3，从而在中低温条件下实现砷的高效挥发。但氧势过高，容易导致将As2O3氧化为不易挥发的砷酸盐；而氧势过低，不利于铅阳极泥中单质砷氧化转化为As2O3。焙烧过程的温度宜控制在400℃～470℃，使铅阳极泥在焙烧
过程形成较为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高砷锑铅阳极泥空气和水蒸汽协同焙烧脱砷方法，其特征在于，包括以下步骤：将铅阳极泥与0.5wt％～5wt％的还原剂混合均匀后加入到反应器内，并向反应器内通入空气和水蒸汽，控制空气和水蒸汽流量比为1:20～1:5，在400℃～470℃的温度下进行控氧势焙烧；焙烧过程的烟气通过收集后，得到含砷烟尘，尾气通过进一步处理后排放；焙烧产物用于后续提取贵金属的流程。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：高砷锑铅阳极泥中砷质量分数大于等于10wt％，锑质量分数大于等于30wt％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还原剂为碳质还原剂。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将铅阳极泥与2wt％～5wt％的还原剂混合均匀后加入到反应器内。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：空气流...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旻廷，蒋子为，魏昶，祁聪海，邓志敢，李兴彬，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：