[发明专利]一种从铜冶炼烟灰中回收单质砷的系统及其使用方法

说明书

本发明提供了一种从铜冶炼烟灰中回收单质砷的系统，该系统包括回转窑、输气装置以及加热装置。根据物料的走向，回转窑为窑头端高于窑尾端的倾斜设置，并依次分为加热段、还原段以及收集段。其中，加热装置设置在回转窑内。所述回转窑的窑身上设有加料口、气体入口、排渣口、出料口以及气体出口。本发明针对铜冶炼烟灰和砷的特性，设计出一种可以连续进料、持续生产、操作简单的自动化砷回收装置，得到的单质砷纯度高，铜冶炼烟灰的处理量大，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种回收单质砷的系统及其使用方法，具体涉及一种从铜冶炼烟灰中回收单质砷的系统及其使用方法，属于冶金固体废弃物利用领域。

背景技术

铜冶炼白烟尘是火法炼铜过程中主要副产品之一，富含铜、铅、锌等有价金属和砷杂质，为有效回收铜冶炼烟灰中的有价金属，需将其中的砷进行分离。在铜冶炼烟灰中砷主要以氧化物的形式存在，如果烟灰不经处理，直接返回至冶炼体系，势必会加大入炉原料杂质的含量，恶化炉况，从而降低炉的处理能力，甚至影响正常生产。目前，国内外对冶炼烟灰的综合处理做了大量的研究。国内大部分企业采用湿法浸出的工艺，即首先采用酸浸或碱浸的方法将有价元素或砷一起转移至浸出液中，后采用化学沉淀、溶剂萃取等方法对各元素进行逐级分离，最终砷以废弃物的方式进入渣中，达到砷的无害化处理，未能实现砷的资源化、高值化利用，且生产过程中产生大量的废水，增加了企业的运营成本。而采用焙烧的方式处理含砷的白烟灰则需添加焦炭，处理温度高达1100℃，增加了二氧化碳排放且能耗较高，亦未能实现砷的资源化。

专利201310222752公开了一种氧化砷连续还原制备单质砷的设备及工艺方法，该方法设计了一种由氧化砷负压上料系统、还原料仓、连续下料系统、还原炉和产品出料器等组成的设备，通过通入氢气对氧化砷进行连续还原制备单质砷。工艺可实现生产过程中一次升温不降温连续还原高纯度氧化砷制备出大量的单质砷产品。但该设备及工艺方法主要存在以下缺点：1、该设备及工艺方法所采用的原料为氧化砷，因此制备高纯砷需先制备氧化砷，无法实现从含砷废料中直接提取氧化砷并制备单质砷的工艺。2、反应在加热管中进行，无法物料全程均匀受热。3、该装置处理量偏小且还原段与收集段长度较短，无法有效分离氧化砷和单质砷。4、未反应的氢气未能有效回收。

发明内容

针对现有技术铜冶炼烟灰中砷的高值化回收问题，本发明设计了从铜冶炼烟灰中回收单质砷的系统及其使用方法，充分利用现有的回转窑，使铜冶炼烟灰中的氧化砷气化与其他组份分离，并用氢还原的方式，使氧化砷在还原段还原为单质砷，可一步实现单质砷的富集，实现了铜冶炼烟尘中砷的低碳分离和高值化利用。

一种从铜冶炼烟灰中回收单质砷的系统，该系统包括回转窑、输气装置以及加热装置。根据物料的走向，回转窑为窑头端高于窑尾端的倾斜设置，并依次分为加热段、还原段以及收集段。其中，加热装置设置在回转窑内。所述回转窑的窑身上设有加料口、气体入口、排渣口、出料口以及气体出口。加料口和气体入口各自独立地设置在加热段的头部。气体入口通过第一气体输送管道与输气装置相连接。排渣口设置在加热段的尾部底侧，并靠近加热段与还原段的交界处。出料口和气体出口各自独立地设置在收集段的尾部。

优选的是，所述加料口设置在加热段头部的上侧，其上设置有进料阀。所述出料口设置在收集段尾部的下侧，其上设置有出料阀。所述气体入口设置在加热段头部的上侧或前侧。所述气体出口设置在收集段尾部的上侧或后侧。所述加热段与还原段的交界处设置有环状挡料板，所述环状挡料板设置在位于排渣口下游的加热段尾部内壁上，并靠近排渣口。

优选的是，加热段、还原段以及收集段内均设有独立的加热装置，每一段内的加热装置独立分别控制加热段、还原段以及收集段内的加热温度。作为优选，所述加热装置为电阻丝加热装置，加热段、还原段以及收集段内分别设有电阻丝加热装置。