砷冰铁混炼处理含砷烟尘的冶炼装置及方法与流程

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种砷冰铁混炼处理含砷烟尘的冶炼装置及方法。

背景技术：

在自然界中，砷通常以毒砂、砷磁黄铁矿、砷铁矿、硫砷铜矿、雄黄等矿物，富集于铜、铅、锌、镍、钴、金和银等有色金属矿石中。在有色冶金过程中，产出许多高砷固体物料，如焙烧与熔炼烟尘。这些物料含砷高达5-50％，还含有大量的有价金属，直接返回冶炼流程，导致砷在系统中的循环累积，因此，通常应单独处理脱砷。砷属剧毒、致癌元素，其应用逐步萎缩，面对日趋严格的环保标准，如何处理各种高砷物料，已成为威胁有色冶金产业生存的重大问题。

目前处理含砷烟尘的方法主要是两类，一是火法分离，二是湿法分离。火法生产中，主要是利用砷的氧化物与其他元素氧化物沸点的不同，使砷与其他元素分离。cn103602835a公布了一种置换还原法获得粗砷和粗锑，cn103602834a公布了一种选择性氧化-还原获得纯度不高的as2o3和粗锑，cn104294053a公布了一种含砷烟尘还原挥发砷的方法，获得三氧化二砷的纯度达到97.0％以上。但是如果烟尘中含有与砷元素性质接近的金属(如锑)，则获得的三氧化二砷纯度不高。湿法生产中主要有水浸、酸浸、碱浸三种工艺，但是均只能获得纯度不高的三氧化二砷、砷酸钠等产品，且对有价金属粉回收未做进一步研究。

从烟尘中脱砷、提取有价金属的研究论文和相关专利报道很多，但存在有价金属综合回收率低，砷产品市场有限，存在潜在的安全隐患。因此，现有技术还有待改进和发展。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种砷冰铁的混炼处理含砷烟尘的冶炼装置及方法。本发明方法能够有效从含砷烟尘中回收有价金属铅和铜的同时获得安全含砷产品砷冰铁，具有环保、经济、节能、资源利用率高等优点。

本发明所采用的技术方案为：

一种砷冰铁混炼处理含砷烟尘的冶炼装置，包括连接设置的富氧侧吹炉和保温前床；

所述富氧侧吹炉包括炉体，所述炉体的下部设置出料口和废渣排出口，所述炉体的顶部设置烟尘进口和剩余烟尘输出通道，所述炉体的中部设置用于向所述炉体输入氧气的进风口和用于向所述炉体喷射粉煤的第一喷煤口，所述第一喷煤口低于所述进风口设置；

所述保温前床包括前床本体和保温盖炉顶，所述保温盖炉顶盖合于所述前床本体的顶部，所述前床本体内具有熔池，所述保温盖炉顶上设有用于向所述前床本体喷射粉煤的第二喷煤口和进料口，所述进料口与所述富氧侧吹炉的出料口连通设置，所述前床本体上设置多个排料口和排渣口，所述排渣口高于所述排料口设置；所述第二喷煤口、进料口、排渣口、排料口均与所述熔池连通。

所述进风口设置多个，所述多个进风口沿所述炉体的周向均匀设置。

所述排料口包括由上至下依次设置的冰铜排出口、砷冰铁排出口、铅排出口。

所述冰铜排出口、砷冰铁排出口、铅排出口均为虹吸口。

所述前床本体由耐火砖堆砌而成；

所述前床本体的形状为长方体、所述前床本体的外壁上设有钢壳；

所述钢壳的外壁上设有用于加固的多个加强筋，多个所述加强筋均为钢槽；

所述前床本体的底部设有用于承托所述前床本体的底座。

一种基于所述装置进行砷冰铁混炼处理含砷烟尘的冶炼方法，包括如下步骤：

(s1)炼铅炼铜工业排出的含砷烟尘通过烟尘进口送入炉体中；

(s2)在进风口送入富氧空气，通过第一喷煤口喷入粉化好的烟煤，调节氧过剩系数α值为1.1-1.5，使粉化好的烟煤在炉体内充分燃烧，对含砷烟尘加热并保持其温度为1300-1350℃，得到熔融态的金属混炼粗品；

(s3)步骤(s2)所得金属混炼粗品从出料口输出并经保温前床的进料口送入保温前床的熔池中，通过第二喷煤口向熔池中喷入粉化好的烟煤，使粉化好的烟煤在熔池内充分燃烧，对金属粗品加热并保持其温度为1300-1350℃，使其进行沉淀分离，形成由上至下依次为熔渣层、冰铜层、砷冰铁层、铅层的分离层，位于最上层的熔渣从排渣口排出，冰铜、砷冰铁、铅从各自的排料口排出并收集，冶炼完成。

冰铜为铜锍、铅锍、铁锍的混合熔融体，之前报道过，可作为有价金属产品直接用于工业生产中。

砷冰铁是本发明人在长期研究中发现的一种金属熔融体，安全无毒，不会对环境造成污染，可作为机械配重使用，主要含fe、as、cu、pb及少量杂质，其中含fe质量分数为69-74％、含as质量分数为25-30％、含cu质量分数≦1％、含pb质量分数为≦1％。

步骤(s2)中，未反应的烟尘通过所述剩余烟尘输出通道输出后，再次从进料口送入炉体进行二次炼制。

步骤(s2)中，所述富氧空气通入的风速为260-350m/s。

步骤(s2)中，所述过氧系数α值为1.2-1.4，所述加热温度为1300℃。

步骤(s3)中，进行沉淀分离时，所述加热温度为1300℃。

本发明的有益效果为：

本发明所述的砷冰铁混炼处理含砷烟尘的冶炼装置，包括连接设置的富氧侧吹炉和保温前床，通过先利用富氧侧吹炉对炼铅炼铜含砷烟尘在特定条件下进行炼制，得到金属混炼粗品送入保温前床在设定条件下进行沉淀分离，实现有价金属的完全分离，位于最底层的铅和位于第二层的冰铜直接作为产品用于工业生产中，位于第三层的砷冰铁安全无毒，可用于机械配重行业，有效解决了现有技术中含砷烟尘处理难度大，易对环境造成污染等问题；本发明装置在实现对含砷烟尘进行有效处理的同时，实现有价金属的综合回收。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种实施例提供的砷冰铁混炼处理含砷烟尘冶炼装置的结构示意图；

图2是本发明所述保温前床的右视图。

图中1-炉体，11-出料口，12-废渣排出口，13-烟尘进口，14-剩余烟尘输出通道，15-进风口，16-第一喷煤口，2-前床本体，21-第二喷煤口，22-进料口，23-排渣口，24-冰铜排出口，25-砷冰铁排出口，26-铅排出口，27-耐火砖，28-熔池，3-保温盖炉顶，31-炉顶观察孔，4-钢壳，5-加强筋，6-底座。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种砷冰铁混炼处理含砷烟尘的冶炼装置，如图1所示，包括连接设置的富氧侧吹炉和保温前床。

所述富氧侧吹炉包括炉体1，所述炉体1的高度为5.6m；所述炉体1的下部设置出料口11和废渣排出口12，所述炉体1的顶部设置烟尘进口13和剩余烟尘输出通道14，所述剩余烟尘输出通道14的长度为128-132m。所述炉体1的中部设置用于向所述炉体1输入氧气的进风口15和用于向所述炉体1喷射粉煤的第一喷煤口16，所述第一喷煤口16低于所述进风口15设置。作为可以选择的实施方式，本实施例中所述进风口15与水平线的夹角为14.6°，即鼓风角度为14.6°；所述第一喷煤口16与水平线的夹角θ为15°。所述进风口15设置多个，所述多个进风口15沿所述炉体1的周向均匀设置。

所述保温前床包括前床本体2和保温盖炉顶3；本实施例中，所述前床本体2由耐火砖27堆砌而成；所述前床本体2的形状为长方体、所述前床本体2的外壁上设有钢壳4；所述钢壳4的外壁上设有用于加固的多个加强筋5，多个所述加强筋5均为钢槽。所述前床本体2的底部设有用于承托所述前床本体2的底座6。

所述保温盖炉顶3盖合于所述前床本体2的顶部，所述保温盖炉顶3的中心贯穿设置炉顶观察孔31。所述前床本体2内具有熔池28，所述保温盖炉顶3上设有用于向所述前床本体2喷射粉煤的第二喷煤口21(见图2)和进料口22，所述进料口22与所述富氧侧吹炉的出料口11连通设置，所述前床本体2上设置多个排料口和排渣口23，所述排渣口23高于所述排料口设置；所述第二喷煤口21、进料口22、排渣口23、排料口均与所述熔池28连通。作为可以选择的实施方式，本实施例中所述第二喷煤口21与水平线的夹角δ为14.6°。所述排料口包括由上至下依次设置的冰铜排出口24、砷冰铁排出口25、铅排出口26，且所述冰铜排出口24、砷冰铁排出口25、铅排出口26均为虹吸口。

进一步，本实施例还提供基于所述装置进行砷冰铁混炼处理含砷烟尘的冶炼方法，包括如下步骤：

(s1)炼铅炼铜工业排出的含砷烟尘通过烟尘进口13送入炉体1中；

(s2)在进风口15送入富氧空气，所述富氧空气通入的风速为260m/s，所述富氧空气的鼓风角度为14.6°；通过第一喷煤口16喷入粉化好的烟煤，调节氧过剩系数α值为1.1，使粉化好的烟煤在炉体1内充分燃烧，对含砷烟尘加热并保持其温度为1300℃，得到熔融态的金属混炼粗品；未反应的烟尘通过所述剩余烟尘输出通道14输出后，再次从进料口22送入炉体1进行二次炼制；

(s3)步骤(s2)所得金属混炼粗品从出料口11输出并经保温前床的进料口22送入保温前床的熔池28中，通过第二喷煤口21向熔池28中喷入粉化好的烟煤，喷射角度δ为15°，以使粉化好的烟煤在熔池28内充分燃烧，对金属粗品加热并保持其温度为1300℃，使其进行沉淀分离，形成由上至下依次为熔渣层、冰铜层、砷冰铁层、铅层的分离层，位于最上层的熔渣从排渣口23排出，冰铜、砷冰铁、铅从各自的排料口排出并收集，冶炼完成。

实施例2

本实施例提供一种砷冰铁混炼处理含砷烟尘的冶炼装置，包括连接设置的富氧侧吹炉和保温前床。

所述富氧侧吹炉包括炉体1，所述炉体1的高度为5.6m；所述炉体1的下部设置出料口11和废渣排出口12，所述炉体1的顶部设置烟尘进口13和剩余烟尘输出通道14，所述剩余烟尘输出通道14的长度为128-132m。所述炉体1的中部设置用于向所述炉体1输入氧气的进风口15和用于向所述炉体1喷射粉煤的第一喷煤口16，所述第一喷煤口16低于所述进风口15设置。作为可以选择的实施方式，本实施例中所述进风口15与水平线的夹角为14.6°，即鼓风角度为14.6°；所述第一喷煤口16与水平线的夹角θ为30°。所述进风口15设置多个，所述多个进风口15沿所述炉体1的周向均匀设置。

所述保温前床包括前床本体2和保温盖炉顶3；本实施例中，所述前床本体2由耐火砖27堆砌而成；所述前床本体2的形状为长方体、所述前床本体2的外壁上设有钢壳4；所述钢壳4的外壁上设有用于加固的多个加强筋5，多个所述加强筋5均为钢槽。所述前床本体2的底部设有用于承托所述前床本体2的底座6。

所述保温盖炉顶3盖合于所述前床本体2的顶部，所述保温盖炉顶3的中心贯穿设置炉顶观察孔31。所述前床本体2内具有熔池28，所述保温盖炉顶3上设有用于向所述前床本体2喷射粉煤的第二喷煤口21和进料口22，所述进料口22与所述富氧侧吹炉的出料口11连通设置，所述前床本体2上设置多个排料口和排渣口23，所述排渣口23高于所述排料口设置；所述第二喷煤口21、进料口22、排渣口23、排料口均与所述熔池28连通。作为可以选择的实施方式，本实施例中所述第二喷煤口21与水平线的夹角δ为14.6°。所述排料口包括由上至下依次设置的冰铜排出口24、砷冰铁排出口25、铅排出口26，且所述冰铜排出口24、砷冰铁排出口25、铅排出口26均为虹吸口。

进一步，本实施例还提供基于所述装置进行砷冰铁混炼处理含砷烟尘的冶炼方法，包括如下步骤：

(s1)炼铅炼铜工业排出的含砷烟尘通过烟尘进口13送入炉体1中；

(s2)在进风口15送入富氧空气，所述富氧空气通入的风速为350m/s，所述富氧空气的鼓风角度为14.6°；通过第一喷煤口16喷入粉化好的烟煤，调节氧过剩系数α值为1.5，使粉化好的烟煤在炉体1内充分燃烧，对含砷烟尘加热并保持其温度为1350℃，得到熔融态的金属混炼粗品；未反应的烟尘通过所述剩余烟尘输出通道14输出后，再次从进料口22送入炉体1进行二次炼制；

(s3)步骤(s2)所得金属混炼粗品从出料口11输出并经保温前床的进料口22送入保温前床的熔池28中，通过第二喷煤口21向熔池28中喷入粉化好的烟煤，喷射角度δ为45°，以使粉化好的烟煤在熔池28内充分燃烧，对金属粗品加热并保持其温度为1350℃，使其进行沉淀分离，形成由上至下依次为熔渣层、冰铜层、砷冰铁层、铅层的分离层，位于最上层的熔渣从排渣口23排出，冰铜、砷冰铁、铅从各自的排料口排出并收集，冶炼完成。

实施例3

本实施例提供一种砷冰铁混炼处理含砷烟尘的冶炼装置，包括连接设置的富氧侧吹炉和保温前床。

所述富氧侧吹炉包括炉体1，所述炉体1的高度为5.6m；所述炉体1的下部设置出料口11和废渣排出口12，所述炉体1的顶部设置烟尘进口13和剩余烟尘输出通道14，所述剩余烟尘输出通道14的长度为128-132m。所述炉体1的中部设置用于向所述炉体1输入氧气的进风口15和用于向所述炉体1喷射粉煤的第一喷煤口16，所述第一喷煤口16低于所述进风口15设置。作为可以选择的实施方式，本实施例中所述进风口15与水平线的夹角为14.6°，即鼓风角度为14.6°；所述第一喷煤口16与水平线的夹角θ为30°。所述进风口15设置多个，所述多个进风口15沿所述炉体1的周向均匀设置。

所述保温前床包括前床本体2和保温盖炉顶3；本实施例中，所述前床本体2由耐火砖27堆砌而成；所述前床本体2的形状为长方体、所述前床本体2的外壁上设有钢壳4；所述钢壳4的外壁上设有用于加固的多个加强筋5，多个所述加强筋5均为钢槽。所述前床本体2的底部设有用于承托所述前床本体2的底座6。

所述保温盖炉顶3盖合于所述前床本体2的顶部，所述保温盖炉顶3的中心贯穿设置炉顶观察孔31。所述前床本体2内具有熔池28，所述保温盖炉顶3上设有用于向所述前床本体2喷射粉煤的第二喷煤口21和进料口22，所述进料口22与所述富氧侧吹炉的出料口11连通设置，所述前床本体2上设置多个排料口和排渣口23，所述排渣口23高于所述排料口设置；所述第二喷煤口21、进料口22、排渣口23、排料口均与所述熔池28连通。作为可以选择的实施方式，本实施例中所述第二喷煤口21与水平线的夹角δ为14.6°。所述排料口包括由上至下依次设置的冰铜排出口24、砷冰铁排出口25、铅排出口26，且所述冰铜排出口24、砷冰铁排出口25、铅排出口26均为虹吸口。

进一步，本实施例还提供基于所述装置进行砷冰铁混炼处理含砷烟尘的冶炼方法，包括如下步骤：

(s1)炼铅炼铜工业排出的含砷烟尘通过烟尘进口13送入炉体1中；

(s2)在进风口15送入富氧空气，所述富氧空气通入的风速为260m/s，所述富氧空气的鼓风角度为14.6°；通过第一喷煤口16喷入粉化好的烟煤，调节氧过剩系数α值为1.2，使粉化好的烟煤在炉体1内充分燃烧，对含砷烟尘加热并保持其温度为1300℃，得到熔融态的金属混炼粗品；未反应的烟尘通过所述剩余烟尘输出通道14输出后，再次从进料口22送入炉体1进行二次炼制；

(s3)步骤(s2)所得金属混炼粗品从出料口11输出并经保温前床的进料口22送入保温前床的熔池28中，通过第二喷煤口21向熔池28中喷入粉化好的烟煤，喷射角度δ为30°，以使粉化好的烟煤在熔池28内充分燃烧，对金属粗品加热并保持其温度为1300℃，使其进行沉淀分离，形成由上至下依次为熔渣层、冰铜层、砷冰铁层、铅层的分离层，位于最上层的熔渣从排渣口23排出，冰铜、砷冰铁、铅从各自的排料口排出并收集，冶炼完成。

实施例4

本实施例提供一种砷冰铁混炼处理含砷烟尘的冶炼装置，包括连接设置的富氧侧吹炉和保温前床。

所述富氧侧吹炉包括炉体1，所述炉体1的高度为5.6m；所述炉体1的下部设置出料口11和废渣排出口12，所述炉体1的顶部设置烟尘进口13和剩余烟尘输出通道14，所述剩余烟尘输出通道14的长度为128-132m。所述炉体1的中部设置用于向所述炉体1输入氧气的进风口15和用于向所述炉体1喷射粉煤的第一喷煤口16，所述第一喷煤口16低于所述进风口15设置。作为可以选择的实施方式，作为可以选择的实施方式，本实施例中所述进风口15与水平线的夹角为14.6°，即鼓风角度为14.6°；所述第一喷煤口16与水平线的夹角θ为15°。所述进风口15设置多个，所述多个进风口15沿所述炉体1的周向均匀设置。

所述保温前床包括前床本体2和保温盖炉顶3；本实施例中，所述前床本体2由耐火砖27堆砌而成；所述前床本体2的形状为长方体、所述前床本体2的外壁上设有钢壳4；所述钢壳4的外壁上设有用于加固的多个加强筋5，多个所述加强筋5均为钢槽。所述前床本体2的底部设有用于承托所述前床本体2的底座6。

所述保温盖炉顶3盖合于所述前床本体2的顶部，所述保温盖炉顶3的中心贯穿设置炉顶观察孔31。所述前床本体2内具有熔池28，所述保温盖炉顶3上设有用于向所述前床本体2喷射粉煤的第二喷煤口21和进料口22，所述进料口22与所述富氧侧吹炉的出料口11连通设置，所述前床本体2上设置多个排料口和排渣口23，所述排渣口23高于所述排料口设置；所述第二喷煤口21、进料口22、排渣口23、排料口均与所述熔池28连通。作为可以选择的实施方式，本实施例中所述第二喷煤口21与水平线的夹角δ为14.6°。所述排料口包括由上至下依次设置的冰铜排出口24、砷冰铁排出口25、铅排出口26，且所述冰铜排出口24、砷冰铁排出口25、铅排出口26均为虹吸口。

进一步，本实施例还提供基于所述装置进行砷冰铁混炼处理含砷烟尘的冶炼方法，包括如下步骤：

(s1)炼铅炼铜工业排出的含砷烟尘通过烟尘进口13送入炉体1中；

(s2)在进风口15送入富氧空气，所述富氧空气通入的风速为300m/s，所述富氧空气的鼓风角度为14.6°；通过第一喷煤口16喷入粉化好的烟煤，调节氧过剩系数α值为1.4，使粉化好的烟煤在炉体1内充分燃烧，对含砷烟尘加热并保持其温度为1300℃，得到熔融态的金属混炼粗品；未反应的烟尘通过所述剩余烟尘输出通道14输出后，再次从进料口22送入炉体1进行二次炼制；

(s3)步骤(s2)所得金属混炼粗品从出料口11输出并经保温前床的进料口22送入保温前床的熔池28中，通过第二喷煤口21向熔池28中喷入粉化好的烟煤，喷射角度δ为15°，以使粉化好的烟煤在熔池28内充分燃烧，对金属粗品加热并保持其温度为1300℃，使其进行沉淀分离，形成由上至下依次为熔渣层、冰铜层、砷冰铁层、铅层的分离层，位于最上层的熔渣从排渣口23排出，冰铜、砷冰铁、铅从各自的排料口排出并收集，冶炼完成。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

技术总结

本发明涉及一种砷冰铁混炼处理含砷烟尘的冶炼装置及方法，所述冶炼装置包括连接设置的富氧侧吹炉和保温前床，通过先利用富氧侧吹炉对炼铅炼铜含砷烟尘在特定条件下进行炼制，得到金属混炼粗品送入保温前床在设定条件下进行沉淀分离，实现有价金属的完全分离，位于最底层的铅和位于第二层的冰铜直接作为产品用于工业生产中，位于第三层的砷冰铁安全无毒，可用于机械配重行业，有效解决了现有技术中含砷烟尘处理难度大，易对环境造成污染等问题；本发明装置在实现对含砷烟尘进行有效处理的同时，实现有价金属的综合回收。

技术研发人员：梁瑞兵;梁超

受保护的技术使用者：梁瑞兵;梁超

技术研发日：2017.11.16

技术公布日：2018.02.09