朝鲜平北冶炼厂湿法提砷工艺设计.pdf

第5 5 卷第3 期 2003 年8 月 有色金属 N O N F E R R O U SM E T A L S V o l5 5 ．N o3 A u g u s t 2 003 朝鲜平北冶炼厂湿法提砷工艺设计 周晓源，郑子恩，李有刚 长沙有色冶金设计研究院，长沙4 1 0 0 1 1 摘 要介绍朝鲜平北冶炼厂利用我国湿法提砷技术处理古砷烟尘生产A ％0 3 的工艺设计。两段分别水提烟道尘和灰斗 尘，浸出液经澄清、脱色、浓缩结晶、洗_ } 斋等过程产出优质白砷。拄术经济指标为砷回收率，5 8 ％；烟道尘提出率。5 86 ％；灰斗尘 桎出率．8 3 ．1 4 ％；活性炭粉消耗，1 1 9 k g ／t ．白砷；蒸汽消耗．2 4 0 t ／【一白砷；电能消耗，4 6 0 0 k Wh ／t ．白砷。废气、废水和废蕾分别经过 适当的处理，不对环境和操作产生污染和影响。 关键词冶金技术；湿祛提砷；设计；含砷烟尘 中围分类号T Q l 2 64 3 ；T F 8 0 32 ；X 7 5 8 文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 3 0 3 0 0 6 2 0 3 朝鲜平北冶炼厂位于朝鲜平安北道，以低铜高 砷金精矿为原料，生产粗铜1 0 万t ／a 。冶炼工艺过 程为金精矿沸腾焙烧脱硫，电炉熔炼及转炉吹炼生 产粗铜，副产金、银及硫酸。由于原料含砷较高，且 无砷的开路工序，使焙烧产出的含砷烟尘中的砷在 整个冶炼过程中恶性循环，影响正常的生产。因此 如何从含砷烟尘中安全地提取砷成为该厂面临的严 峻课题。朝鲜平北冶炼厂在进行了大量的调查研究 工作的基础上，决定利用中国现有的湿法提砷工艺 进行技术改造，提取砷 A s z 0 3 产品，使系统中砷得 到合理开路。 1工艺流程的确定 朝鲜平北冶炼厂的焙烧和吹炼过程产出的含砷 烟尘分别分布在烟道 尘 、灰斗 尘 、布袋 尘 三个 部位，化学成分变化大，物相组成差异也较大，见表 1 和表2 。 为了确保我国的湿法提砷工艺对提砷原料的适 应性，设计前朝方委托中国南宁冶金研究院进行了 验证试验。试验发现烟道尘不宜酸浸提砷，布袋尘 不宜水浸提砷。因此确定的原则流程为水浸烟道 尘，烟道尘浸出渣作为铁渣返回系统。烟道尘浸出 液用于浸出灰斗尘。灰斗尘的浸出液经净化、脱色、 浓缩结晶、洗涤产出合格自砷产品。灰斗尘浸出渣 与布袋尘一起进行酸浸，酸浸渣作为铁渣返回系统， 酸浸液及酸洗液送废水处理站中和处理后达标排 放，中和渣则送渣场废弃堆存，见图1 。 收稿日期2 0 0 2 1 2 2 3 怍者简介周晓凉 1 9 5 2 一 ，男，长沙市人，高级工程师，硕士生导师 表1含砷烟尘化学成分／％ T a b l el C o r n p a s i t i o no fa s e n i cc o n t a i n i n gd u s t ／％ 成分舳P bF ec u 五～M g s 灰斗尘1 38 931 52 4 9 50 ．3 6l2 70 5 113 3 布袋尘1 20 75 4 6 1 0 6 4O 5 35 ．0 7O ，0 6 4一 烟道尘2 5 ．2 52 0 1 4 9 8 103 775 2 04 5 一 表2 含砷烟尘物相组成／％ T a b l e2M i n e r a lc o m p o s i t i o no fa s e a i c i nd u s t ／％ 由于布袋尘只能酸浸提砷，且直接产出的白砷 品质较差。从节省建设投资、降低生产成本、提高产 品质量等方面考虑，朝方经研究最后确认了只处理 烟道尘和灰斗尘的提砷工艺设计方案，即两段分别 水浸烟道尘和灰斗尘，浸出液经澄清、脱色、浓缩结 晶、洗涤等过程产出优质白砷的流程，见图2 。 2 工艺流程简述 2 ．1 浸出殛过滤 浸出的目的在于使物料中氧化物形态的砷溶于 水，而其它重金属和非金属物质不溶或少溶于水。 氧化砷在水中主要呈亚砷酸 H 3 A s 0 3 形态，浸出溶 液中砷的含量保持在1 6 9 ／L 左右。来自厂区的烟 道尘矿浆和热水高位槽的热水一起注入烟道尘浸出 槽，液固比调至6 1 左右，温度控制在7 5 ℃。浸出 结束后矿浆用泥浆泵送至自动箱式压滤机过滤，滤 渣卸到渣盘，然后送冶炼系统回收金银，滤液自流到 烟道尘浸出液贮槽，为浸出灰斗尘作准备。灰斗尘 万方数据 笙 塑 一 旦壁塑竺塑竺兰苎塑堡[ 堡堂堡翌三兰兰旦一』三一 用电动葫芦吊至灰斗尘仓，经圆盘给料机加入灰斗 尘浸出槽，同时用溶液泵加入部分烟道尘浸出液和 一定量的热水。液固比控制在1 2 1 ，浸出温度 7 5 ℃。浸出结束后矿浆用泥浆泵送至自动箱式压滤 机过滤，滤渣同样卸至渣盘，滤液自流至沉清池，沉 清后的上清液进灰斗尘浸出液贮槽贮存。 图1 试验确定的湿法提砷工艺流程 F i g ．1P r o p p e df l o w s h e e to fa r s e n i ce x t r a c t i o nw i t h h y d r o m e t a l l u r g i e a lp r o c e s sb ye x p e r i m e n t 2 ．2 脱色 脱色主要是进一步除去溶液中微量金属离子以 及吸附溶液中的其它非金属离子和有机物，以得到 合格的溶液。灰斗尘浸出液贮槽的浸出液用液下泵 送至高位槽，再由高位槽流至脱色槽进行脱色，脱色 剂采用活性炭粉，人工加入槽中，脱色时间1 5 m i n ， 从脱色槽中出来的溶液经吸滤盘过滤后送至脱色后 液贮槽，吸滤盘由水环真空泵抽真空。脱色后液用 溶液泵送至脱色后液高位槽。 2 ．3 浓缩结晶、洗涤 来自脱色后液高位槽的脱色后液经列管蒸发器 进行一次蒸发浓缩后，送入二次蒸发槽进一步浓缩， 然后将浓缩液送结晶槽冷却结晶。结晶完毕，晶体和 母液卸至离心机进行离心过滤，滤得的一次晶体经洗 涤除杂后产出含A 龟0 39 9 ％的白砷送干燥包装工序。 滤得的一次母液进行二次浓缩结晶，洗涤后液送环保 处理。二次浓缩结晶产出的二次晶体再洗涤除杂，二 次洗后液与二次结晶后母液均送环保处理，产出的晶 体含A ％q 可达9 8 ％，送干燥包装工序。 2 ．4 干燥包装 经洗涤过滤后的白砷晶体，含水通常为5 ％～ 1 0 ％，必须干燥到含水0 ．5 ％以下。将两工序产出 的合格晶体人工送进装袋称装袋，然后送远红外线 干燥箱干燥，当晶体干燥至含水只有0 ．5 ％时，装袋 晶体经缝袋输送机封袋后送至仓库储存。 2 ．5 主要技术经济指标 朝鲜平北冶炼厂湿法提砷设计所确定的设计技 术经济指标为砷回收率，5 8 ％；烟道尘浸出率， 5 8 ．6 ％；灰斗尘浸出率，8 3 ．1 4 ％；活性炭粉消耗， 1 1 9 k g ／t 一自砷；蒸汽消耗，2 4 0 t ／t 一白砷；电能消耗， 4 6 0 0 k w h ／t 一白砷。 2 ．6 选用的主要设备 朝鲜平北冶炼厂湿法提砷设计所选用的主要处 理设备见表3 。 表3 主要设备 T a b l e3M a i ne q u i p m e n r sf o ra r s e n i ce x t r a c t i o n 3 提砷过程的污染控制 众所周知，白砷 A s 2 0 3 是一种剧毒的物质。其 生产过程中的环境保护和职业安全是不容忽视的问 题。困此设计中针对上述问题采取了一系列的治理 措施以确保安全生产。 3 ．1 废气 白砷生产过程中压滤机、脱色吸滤盘及洗涤吸 滤盘都将产生废气，其主要成分是夹带少量含砷水 溶液及酸雾的水蒸气。对此，生产车间采取了强制 通风措施。通风管高出厂房3 m ，以满足大气污染 综合排放标准 G B l 6 2 9 7 1 9 9 6 Ⅱ级标准要求。 3 ．2 废水 白砷生产过程中产出的各种废水含砷在2 ～ 1 8 9 ／L 之间．总量为3 0 l n 3 ／d 。设计采用二段铁盐一 石灰中和流程处理，使废水含砷达到0 ．3 1 m g ／1 ．，以 万方数据 j 一一立一鱼叁墨一 兰壁． 烟道尘 图2 设计采用的湿法提砷工艺流程 F i g ．2A d o p t e df l o w s h e e to fa r s e n i ce x t r a c t i o n w i t hh y d r o m e t a l l u r g i c a lp r o c e s si nd e s i g n 下，满足废水综台排放标准 G B 8 9 7 8 1 9 9 6 I I 级 标准的要求后排放。 3 ．3 废渣 湿法提砷过程中的废渣主要是废水处理后的沉 砷渣和脱色过程的活性炭渣。因渣含砷过高，达不 到国家允许的直接排放标准，采用水泥固化堆存。 4 问题讨论 从已列出的技术经济指标可知，设计的砷回收 率仅为5 8 ％，主要原因是烟道尘和灰斗尘可溶性砷 氧化物组分较低，入渣砷没有返回提砷系统。其次 是含砷的洗涤后液和二次母液园含有难以除净的微 量有害杂质，返回系统势必要影响产品质量而开路。 当然，白砷的市场价格及成本也是不容忽视的原因。 在经济可行的条件下，继续探索这部分开路砷的回 收技术，从而提高砷的回收率是我国与朝鲜方面今 后继续合作研究开发的课题。 参考 文献 [ 1 ] 肖若珀．砷的提取、环保及应用方向[ M ] 南宁广西金属学会，1 9 9 2 D e s i g no fA r s e n i cE x t r a c t i o nw i t hH y d r o m e t a l l - a r g i e a lP r o c e s s f o rN o r t h e r nP y o n g y a n gS m e l t e ri nK o r e a Z H O U X i a w c u a n ．Z H E N G 矗’⋯L IY o u g a n g “m ⅡH g s l m E n g i n e e r i n ga n d R e m r c h I n s t i t u t e f o r N o n f e r r o u s M e t a l l u r g i c a l i n d u s t r i e s ，C h a n g s h a4 1 0 0 1 1 ，C h i n a A B S T R A C T T h et e c h n o l o g yd e s i g no fa r s e n i cr e c o v e r yf r o mc o p p e rs m e l t i n gd u s tt op r o d u c eA s z 0 3w i t hh y d r o m e t a l l u r g i c a lp r o c e s sf o rN o r t h e mP y o n g y a n gS m e l t e ri nK o r e ai sd e s c r i b e d T h ed u s tf r o mf l u ea n dp r e c i p i t a t o ri s l e a c h e dw i t hw a t e rr e s p e c t i v e l yi nt w os t a g el e a c h i n gp r o c e s sL e a c h i n gs o l u t i o ni ss e t t l e d ，d i s c o l o r e d ，c o n c e n t r a t e d ，a n dt h eA s 2 0 3i sp r o d u c e db yc r y s t a l l i z a t i o n ，w a s h i n g ，e r e ．T h et e c h n i c a li n d e xi nd e s i g ni s a sf o l l o w s a r s e n i cr e c o v e f y ，5 8 ％；l e a c h i n gr a t eo fa r s e n i ci nf l u ed u s t ，5 8 ．6 ％；l e a c h i n gr a t eo fa r s e n i ci np r e c i p i t a t o r d u s t ．8 3 ．1 4 ％。0 n s u m p t i o no fa c t i v a t e dc h a r c o a l ，s t e a ma n dp o w e ra r e1 1 9 k g ，2 4 0 ta n d4 6 0 0 k W 。hp e rt A s 2 0 3 ，r e s p e c t i v e l y T h ew a s t eg a s ，w a t e ra n dr e s i d u ea r ep r o p e r l yt r e a t e di no r d e rt op r o t e c tt h ee n v i r o n m e n t a n do p e r a t o r ． K E YW O R D S m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；a r s e n i ch y d r o m e t a l l u r g i c a le x t r a c t i o n ；d e s i g n ；a l s e 血ce o m a i n i n gd u s t 万方数据