本發(fā)明涉及含砷危廢的處理領(lǐng)域，特別是涉及一種氫氣還原硫化砷渣制取金屬砷的方法。

背景技術(shù)：

在化工、冶金生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量含砷廢水，含砷廢水的處理通常會(huì)采用硫化物沉淀法脫除廢水中的砷，產(chǎn)生硫化砷渣。長(zhǎng)期以來，硫化砷渣大多采用囤積貯存的方式處理，容易造成二次污染，對(duì)環(huán)境造成巨大破壞。目前，國(guó)內(nèi)外常用固化技術(shù)處理硫化砷渣，但由于水泥添加量大，導(dǎo)致處置成本高，而且處理后的增容比大，不利于填埋。一些企業(yè)采用焙燒法處理硫化砷渣回收三氧化二砷，該方法工藝成熟、流程短，但是產(chǎn)品純度低。濕法處理硫化砷渣不產(chǎn)生粉塵、效率高，但是流程復(fù)雜，輔料消耗量大，回收成本較高，而且由于三氧化二砷的生產(chǎn)廠家多，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，經(jīng)濟(jì)效益低。

鑒于硫化砷渣的處理成為冶煉企業(yè)需治理的主要問題，研發(fā)一種硫化砷渣處理回收金屬砷以及生產(chǎn)硫化氫氣體相結(jié)合的方法具有重大的經(jīng)濟(jì)及環(huán)保意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決以上問題，提供了一種氫氣還原硫化砷渣制取金屬砷的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種氫氣還原硫化砷渣制取金屬砷的方法，包括以下步驟：

a、干燥：廢水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的硫化砷渣經(jīng)加熱干燥，控制含水量≤0.2%；

b、揮發(fā)：干燥的硫化砷渣加入揮發(fā)器中，加熱至710℃~780℃；硫化砷升華后進(jìn)入反應(yīng)器中，揮發(fā)器剩余殘?jiān)饕獮榱蚧~，返回銅冶煉系統(tǒng)進(jìn)行配礦處理；

c、還原：反應(yīng)器采用電加熱，控制溫度在750℃~900℃，通入氫氣與硫化砷蒸汽混合進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為2h~5h，氫氣量按照as2s3與h2的物質(zhì)的量之比1：(8~12)通入，反應(yīng)壓力≤0.2mpa；主要發(fā)生以下反應(yīng)：as2s3+3h2=2as+3h2s；

d、凈化：還原反應(yīng)產(chǎn)生的金屬砷蒸汽、硫化氫及殘余的硫化砷蒸汽進(jìn)入凈化器中，溫度控制在630℃~680℃，使殘余的硫化砷蒸汽凝固沉降分離；

e、收砷：凈化后的氣體進(jìn)入砷沉降器，砷沉降器采用水冷，控制溫度≤200℃，金屬砷蒸汽及硫化氫氣體進(jìn)入砷沉降器，金屬砷蒸汽經(jīng)冷卻后凝固，一部分沉降到砷沉降器底部，一部分附著在砷沉降器內(nèi)壁，每隔一段時(shí)間用橡膠錘敲擊砷沉降桶外壁，打開砷沉降器下端溢流螺旋，收集金屬砷；

f、硫化：砷沉降器尾氣外排至緩沖罐中，經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)提升壓力后，返回廢水處理系統(tǒng)，通入含砷廢水反應(yīng)釜，硫化氫與廢水中的金屬離子反應(yīng)，生成硫化渣；

優(yōu)選的，所述的步驟a中的硫化砷渣，主要成份為as：25%~50%，cu：0.8%~5.0%，zn：0.05%~0.5%，pb：0.002%~0.02%，fe：0.05%~0.5%，s：10%~40%，其他：3.5%~34%；

優(yōu)選的，所述的步驟d中所述的凈化過程，凈化器置于反應(yīng)器上部，并與反應(yīng)器聯(lián)通，還原反應(yīng)殘余的硫化砷蒸汽進(jìn)入凈化器冷卻后，凝固沉降，直接落回反應(yīng)器中再次揮發(fā)進(jìn)行還原反應(yīng)；

優(yōu)選的，所述的步驟e中所述的收砷過程，砷沉降器下端采用溢流螺旋放料，防止放料過程中硫化氫氣體溢出或空氣進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)；

優(yōu)選的，所述的步驟f中所述的硫化過程，砷沉降器尾氣主要為硫化氫氣體，加壓后返回水處理系統(tǒng)沉降硫化渣，硫化渣再進(jìn)入本系統(tǒng)還原生產(chǎn)金屬砷及硫化氫，實(shí)現(xiàn)硫化氫氣體的循環(huán)利用。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明一種氫氣還原硫化砷渣制取金屬砷的方法與已有技術(shù)相比具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，1、工藝簡(jiǎn)單，易操作，處理回收成本低；2、可回收金屬砷且純度高，是一種綠色環(huán)保的回收工藝；3、反應(yīng)生成的硫化氫經(jīng)回收，返回廢水處理車間沉降硫化渣，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，有效解決了冶煉行業(yè)中的資源浪費(fèi)與廢渣堆積造成的環(huán)境污染問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實(shí)施工藝

為了更好的理解與實(shí)施，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：一種氫氣還原硫化砷渣制取金屬砷的方法，包括以下步驟：

a、干燥：硫化砷渣加熱干燥，含水量為0.15%。硫化渣的主要成分：as：45.2%，cu：2.5%，zn：0.32%，pb：0.01%，fe：0.35%，s：31.2%，其他：20.27%。

b、揮發(fā)：干燥的硫化砷渣加入揮發(fā)器中，加熱至750℃；硫化砷升華后進(jìn)入反應(yīng)器中，揮發(fā)器剩余殘?jiān)饕獮榱蚧~，返回銅冶煉系統(tǒng)進(jìn)行配礦處理；

c、還原：反應(yīng)器采用電加熱，控制溫度在800℃，通入氫氣與硫化砷蒸汽混合進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為4h，氫氣量按照as2s3與h2的物質(zhì)的量之比1：10通入，反應(yīng)壓力0.1mpa；主要發(fā)生以下反應(yīng)：as2s3+3h2=2as+3h2s。

d、凈化：還原反應(yīng)產(chǎn)生的金屬砷蒸汽、硫化氫及殘余的硫化砷蒸汽進(jìn)入凈化器中，溫度控制在650℃，使殘余的硫化砷蒸汽凝固沉降分離；

e、收砷：凈化后的氣體進(jìn)入砷沉降器，砷沉降器采用水冷，控制溫度180℃，金屬砷蒸汽及硫化氫氣體進(jìn)入砷沉降器，金屬砷蒸汽經(jīng)冷卻后凝固，一部分沉降到砷沉降器底部，一部分附著在砷沉降器內(nèi)壁，每隔2h用橡膠錘敲擊砷沉降桶外壁，打開砷沉降器下端溢流螺旋，收集金屬砷，金屬砷的純度99.5%；

f、硫化：砷沉降器尾氣主要為硫化氫氣體，外排至緩沖罐中，經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)提升壓力至60kpa后，返回廢水處理系統(tǒng)，通入含砷廢水反應(yīng)釜，硫化氫與廢水中的金屬離子反應(yīng)，生成硫化渣。

技術(shù)特征：

1.一種氫氣還原硫化砷渣制取金屬砷的方法，其特征在于包括以下步驟：

a、干燥：廢水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的硫化砷渣經(jīng)加熱干燥，控制含水量≤0.2%；

b、揮發(fā)：干燥的硫化砷渣加入揮發(fā)器中，加熱至710℃~780℃，硫化砷升華后進(jìn)入反應(yīng)器中，揮發(fā)器剩余殘?jiān)饕獮榱蚧~，返回銅冶煉系統(tǒng)進(jìn)行配礦處理；

c、還原：反應(yīng)器進(jìn)行加熱，控制溫度在750℃~900℃，通入氫氣與硫化砷蒸汽混合進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為2h~5h，氫氣量按照as2s3與h2的物質(zhì)的量之比1：(8~12)通入，反應(yīng)壓力≤0.2mpa；主要發(fā)生以下反應(yīng)：as2s3+3h2=2as+3h2s；

d、凈化：還原反應(yīng)產(chǎn)生的金屬砷蒸汽、硫化氫及殘余的硫化砷蒸汽進(jìn)入凈化器中，溫度控制在630℃~680℃，使殘余的硫化砷蒸汽凝固沉降分離；

e、收砷：凈化后的氣體進(jìn)入砷沉降器，砷沉降器采用水冷，控制溫度≤200℃，金屬砷蒸汽及硫化氫氣體進(jìn)入砷沉降器，金屬砷蒸汽經(jīng)冷卻后凝固，一部分沉降到砷沉降器底部，一部分附著在砷沉降器內(nèi)壁，每隔一段時(shí)間用橡膠錘敲擊砷沉降桶外壁，打開砷沉降器下端溢流螺旋，收集金屬砷；

f、硫化：砷沉降器尾氣外排至緩沖罐中，經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)提升壓力后，返回廢水處理系統(tǒng)，通入含砷廢水反應(yīng)釜，硫化氫與廢水中的金屬離子反應(yīng)，生成硫化渣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氫氣還原硫化砷渣制取金屬砷的方法，其特征在于步驟a中所述的硫化砷渣，主要成份為as：25%~50%，cu：0.8%~5.0%，zn：0.05%~0.5%，pb：0.002%~0.02%，fe：0.05%~0.5%，s：10%~40%，其他：3.5%~34%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氫氣還原硫化砷渣制取金屬砷的方法，其特征在于步驟d中所述的凈化過程，所述凈化器置于反應(yīng)器上部，并與反應(yīng)器聯(lián)通，還原反應(yīng)殘余的硫化砷蒸汽進(jìn)入凈化器冷卻后，凝固沉降，直接落回反應(yīng)器中再次揮發(fā)進(jìn)行還原反應(yīng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氫氣還原硫化砷渣制取金屬砷的方法，其特征在于步驟e中所述的收砷過程，砷沉降器下端采用溢流螺旋放料，防止放料過程中硫化氫氣體溢出或空氣進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氫氣還原硫化砷渣制取金屬砷的方法，其特征在于步驟f中所述的硫化過程，砷沉降器尾氣主要為硫化氫氣體，加壓后返回水處理系統(tǒng)沉降硫化渣，硫化渣再進(jìn)入本系統(tǒng)還原生產(chǎn)金屬砷及硫化氫，實(shí)現(xiàn)硫化氫氣體的循環(huán)利用。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種氫氣還原硫化砷渣回收金屬砷的方法，該方法是硫化砷渣經(jīng)過干燥，控制含水量≤0.2%，加熱至710℃~780℃使硫化砷升華，升華后的硫化砷蒸汽與氫氣混合，加熱至750℃~900℃進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)完成后的氣體冷卻至630℃~680℃凈化分離殘余的硫化砷，凈化后的氣體進(jìn)一步冷卻至200℃以下回收金屬砷，尾氣主要為硫化氫氣體，返回水處理車間用于沉降硫化渣。該方法工藝過程簡(jiǎn)單，成本低，可回收純度較高的金屬砷，反應(yīng)生成的硫化氫氣體可循環(huán)利用，有效解決了冶煉行業(yè)中的資源浪費(fèi)與廢渣堆積造成的環(huán)境污染問題，為硫化渣有價(jià)金屬的回收提供了一條新的工藝，實(shí)現(xiàn)資源綜合回收利用。

技術(shù)研發(fā)人員：張俊峰;鄒琳;解維平;王雷;初長(zhǎng)青;李成林;張檜楠;于明飛;趙輝;王宏磊;孫霞

受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東恒邦冶煉股份有限公司;煙臺(tái)恒邦高純新材料有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.01.20

技術(shù)公布日：2021.04.09