富氧底吹炼铜烟气干法收砷存在的问题及解决方法

曲胜利， 董准勤， 陈 涛

(山东恒邦冶炼股份有限公司, 山东 烟台 264109)



综合利用与环保

富氧底吹炼铜烟气干法收砷存在的问题及解决方法

曲胜利， 董准勤， 陈 涛

(山东恒邦冶炼股份有限公司, 山东 烟台 264109)

对富氧底吹炼铜烟气干法骤冷收砷技术应用中的难点进行阐述，分析了影响烟气露点的主要因素，介绍了生产实践中的解决方法。干法骤冷收砷技术应用于富氧底吹炼铜系统，实现了铜冶炼系统砷元素的无害化处理。

铜冶炼； 富氧底吹； 干法收砷； 烟气骤冷； 露点

0 前言

目前铜冶炼烟气收砷技术有湿法收砷和干法收砷两种，其中湿法收砷工艺使用较早，如电热回转窑蒸馏法、新住友法[1]，用于处理含砷烟灰或含砷污酸污水，可提取高纯度的As2O3，但具有建设投资大，回收成本高等不足。干法收砷技术是通过冷却的方式将砷从烟气中分离并收集，其中骤冷收砷技术是采用骤冷塔使烟气快速降温，通过布袋除尘器收集从烟气中析出的As2O3。

骤冷收砷技术与两段焙烧技术相结合在黄金冶炼中发挥着巨大的技术优势，然而对于铜、铅等有色金属冶炼，由于工艺条件不同，温度、炉窑内气氛、烟气成分等有较大的变化，在这种复杂条件下骤冷收砷技术的应用存在较大困难。山东恒邦冶炼股份有限公司采用富氧底吹造锍捕金工艺处理复杂多金属矿，基于对富氧底吹造锍捕金工艺特点的掌握和干法骤冷收砷技术较为深入的研究，公司成功地将干法骤冷收砷技术应用于铜冶炼系统。

1 影响因素分析

影响富氧底吹熔炼系统应用干法骤冷收砷技术的关键问题是烟气的露点高，而影响烟气露点的主要因素有以下几方面。

1.1 炉型

炉型不同，即使燃料相同，烟气露点也可能有较大差异。因为炉型不同，燃烧温度不一样，火焰温度越高，SO3转化率越高，露点温度也越高。

1.2 炉料含水量

炉料中的水分会在高温下汽化进入烟气从而影响烟气的露点，随着炉料含水量的增加，烟气露点升高。总体来讲，含水量对露点的影响并不大，并且富氧底吹炉入炉炉料一般含水在8%～11%，对烟气露点影响有限。

1.3 过量空气系数

铜冶炼工艺有别于沸腾焙烧工艺，制酸烟气降温收尘设备配置为：富氧底吹熔炼炉→余热锅炉→电除尘器→骤冷塔→布袋除尘器→烟气制酸。富氧底吹炉出口烟气温度高达950 ℃，经过余热锅炉要降至380 ℃以下，在此降温过程中，由于直升烟道与锅炉漏风提供氧气，烟气中的可燃物质会发生二次燃烧，烟气中的部分二氧化硫在烟尘催化下即转化为三氧化硫，三氧化硫含量增加导致烟气露点升高。

一般制酸烟气中SO3含量在0.03%～0.3%之间[3]，本公司富氧底吹熔炼系统硫酸净化工段外排稀酸量为400 m3/d，酸浓6.86%，进入硫酸工段的烟气SO3量在266.56 m3/h，而电除尘出口烟气量约在58 000 m3/h，则SO3含量为0.46%左右。当骤冷塔喷水量在100 L/min时，根据И.А.Bapahoba公式[4]：

T=186+20lgφH2O+26lgφSO2

(1)

式中：φH2O、φSO2分别为烟气中水蒸气和SO3的体积百分含量，%

计算的烟气露点在205 ℃左右。为了避开玻璃态砷的生成温度区间(175～250 ℃)[4]，一般干法骤冷收砷控制骤冷塔出口温度150 ℃，这给干法骤冷收砷应用带来了很大的困难。开车初期运行情况不稳定，骤冷塔底部出现大量稀酸，对设备造成严重损害，同时影响铜系统开车率。

2 解决方法

2.1 设备改造

烟气在骤冷塔内的停留时间由骤冷塔的容积决定[5]。原设计骤冷塔高15 m，熔炼系统技术改造升级后，处理能力提高，烟气量增加，因此在不改变骤冷塔直径的情况下，对骤冷塔进行加高，以保证烟气在骤冷塔内有足够的停留时间，使雾化烟气中的水分蒸发完全，避免在骤冷塔底部形成稀酸、泥浆。

由于烟气露点高，容易结露产生稀酸，腐蚀布袋除尘器滤袋及箱体，滤袋采用聚苯硫醚材质，布袋除尘器钢骨架采用内衬不锈钢复合材料制作，同时将布袋反吹使用的压缩空气改为热风喷吹。

2.2 控制烟气中SO3含量

在底吹熔炼炉内加一部分块煤降低烟气中的O2含量，减少烟气中SO3生成。同时减少富氧底吹炉下料口、出烟口、直升烟道等部位的漏风量，降低余热锅炉及电除尘等设备的漏风率，尽可能抑制SO3的生成，以降低烟气露点。

2.3 加入药剂

经过理论分析与试验论证，影响干法骤冷收砷主要原因是烟气中的SO3含量较高，因此在骤冷塔喷水降温的同时，向骤冷塔内喷入一种药剂，将烟气中的大部分SO3脱除，使烟气露点温度低于布袋出口温度。在对药剂使用量进行摸索，对骤冷塔出口温度进行调整后，目前应用效果良好。

3 生产实践

目前，底吹炉投料量100 t/h，投料含砷可达2.5%，底吹熔炼各工段系统负压正常，干法收砷系统运行指标见表1。

表1主要工艺指标

序号指标单位指标值1烟气流量m3/h580002骤冷塔出口温度℃160～1703骤冷塔耗水量L/min90～1204喷枪数量支45喷枪入口水压MPa0.296喷枪入口风压MPa0.327布袋出口温度℃125～140

布袋除尘器所收集的粗砷，经砷提纯系统处理产出99%的砷产品直接外售，少量砷渣返回系统配料。

由于烟气中的砷不能全部析出，部分砷随烟气进入硫酸净化工段的稀酸中，稀酸含砷在1 000 mg/L以下，减轻了污水处理系统的压力。水处理系统产生的砷渣返回系统配料，经富氧底吹炉熔炼脱砷，干法骤冷收砷，完成含砷物料的循环处理。

4 结语

(1)影响富氧底吹熔炼烟气干法骤冷收砷的关键因素是烟气的露点高，主要原因是烟气中三氧化硫含量高，露点温度高达205 ℃，骤冷塔出口温度低于该温度即会产生大量稀酸，严重影响设备运行。

(2)理论分析以及实践证明，控制熔炼烟气O2含量可减少SO3生成，在烟气中喷入药剂可以除去大部分SO3，降低熔炼烟气的露点温度，从而实现铜冶炼烟气的干法骤冷收砷。

(3)干法骤冷收砷技术在铜冶炼系统应用可以实现有害元素砷的综合利用，其在有色冶金行业有着更广阔的应用前景。

[1] 姚亮,李旭鹏.有色冶炼烟气骤冷收砷技术的研究与应用[J].中国有色冶金,2014,(3):41-42.

[2] 刘少武,齐焉等.硫酸生产技术[M].南京：东南大学出版社,1993:300-301.

[3] 李鹏飞,佟惠玲.烟气露点计算方法比较和分析[J].锅炉技术,2009,40(6):6-7.

[4] 徐洁书.两段焙烧技术处理高砷硫精矿探讨[J].硫酸工业,2009,(3):40-41.

[5] 李新军.影响干法骤冷收砷效果的因素[J].硫酸工业,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

曲胜利(1966—)， 男， 山东烟台人， 博士， 高级工程师，从事技术管理工作。

2016-06-16

TF811； TQ126.4

B

1672-6103(2016)05-0052-03