[发明专利]从烟道粉尘中脱砷和/或锑的方法

说明书

本发明涉及处理来自高温冶金法的含砷和/或锑的烟道粉尘的方法，其中将还原 剂加到烟道粉尘中、烟道粉尘与还原剂一起加热和将挥发性组分分离。本发明还包括实施 本发明方法的装置。

铜(Cu)、镍(Ni)、锌(Zn)或类似的有色金属是从硫化物矿石获得的。这些金属本身 是有价值产物，可以各种方式进一步加工，但要进一步处理则其必须为是非常纯的形式存 在。通过高温冶金法来产生这样的纯度。高温冶金可理解为或者通过氧化法即加入氧气的 加热法或通过还原法即炉内无氧气氛加热法对矿石或已获得金属做进一步热处理。

现在用铜矿石熔炼作为例子，简要描述典型的高温冶金法：一般使用硫化物浮选 产物形式的精矿作起始物质。这些浮选产物一般包含大约三分之一为铜、另外三分之一为 铁和其余三分之一为硫。还包含低浓度的多种其它元素，尤其是砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、镉 (Cd)和铅(Pb)。当实施高温冶金法时，可得到三个相，即冰铜相、熔渣相和废气相。废气相不 仅含有气态化合物还有烟道粉尘。杂质在各相的分布是由所进行的平衡反应获得的。

在第一处理步骤中通过选择性氧化反应使一部分铁从铜精矿分离出去而获得熔 渣相。在显著高于1000℃的温度下，然后通过加入砂使氧化的铁成为液体熔渣。

有价值产物铜累积在冰铜相且份数也高于其在分离出的熔渣相中的份数。

由于高温，杂质尤其是砷和锑是以气体形式排出。含重金属的废气随后必须至少 部分地在废热锅炉和电力废气清洗中从这些杂质中释放出去。在处理过程中，通过再凝结 而形成颗粒。连同废气中所包含的夹带颗粒一起，它们形成所谓的烟道粉尘。

除了已经提到的杂质，这些烟道粉尘还含有较高量的铜(20-30％w/w)。为提高处 理效率，因而烟道粉尘本身必须也要提供给熔炼过程以分离出有价值的产物铜。同时，必须 要进行这样的熔炼过程以避免杂质的富集。

DE102010011242A1中描述了这样的烟道粉尘再处理方法，按照该专利，这些 含砷和/或锑的粉尘于500-1000℃之间的温度在惰性气氛下且通过加入硫进行处理，由此 固相与气相分离。然后将该气相进行进一步的清洗。

所述方法涉及未处理的烟道粉尘再循环到熔炉。然而，砷和/或锑含量较高(2- 10％w/w)时特别难以实施。由于化学反应是一个平衡反应，因此，所含的砷和锑部分进入熔 渣。但是，熔渣中高含量的砷和/或锑会使得这种熔渣不再能够容易地处置或者甚至不能作 为有价值产物用于道路建设，而是必须作为有害废物处置。如果再循环烟道粉尘中含有2- 10％w/w的砷，杂质收集在熔炉的熔渣相，会产生所述的在熔渣处置或矿渣利用方面的困 难。

因此，本发明的目的是提供一种处理烟道粉尘的方法，使得所含的有价值产物如 铜从烟道粉尘回收而有毒的杂质尤其是砷和锑被去除，且在熔炉中得到的熔渣适合用于道 路建设。

此目的是通过具有权利要求1特征的方法解决的。在该方法中，将还原剂加到烟道 粉尘中并将烟道粉尘与还原剂的混合物共同加热，由此分离出易挥发组分。含碳化合物加 入作为还原剂是决定性的。此方法的优点是在没有很大增加熔渣负荷的条件下也可除去较 高含量的砷和锑。同时，所包含的有价值金属的回收率非常高，由此可显著增加本方法的效 率。

优选地，本方法是在流化床中进行，因为这可以确保最佳传质和传热。

特别优选的是使用循环流化床，因为在循环流化床中密相和位于其上的也存在颗 粒的气体区之间的温度差可以很小。按照本发明，所述温差不大于20℃，特别优选在0-10℃ 之间。温差小一方面确保除去砷和/或锑所必需的温度。另一方面，不会达到其它固体的熔 化温度，从而避免形成聚结。这种聚结会损害本方法，因为它们会导致颗粒尺寸不均匀，由 此又不能够保证所有颗粒在流化床流态化。

为确保可靠操作，特别是使用流化床方法时，已进一步发现有利的做法是首先将 烟道粉尘成粒。通常，烟道粉尘主要是以小于10μm的粒径存在。在微粒化阶段，生成尺寸 100-500μm的颗粒(基于颗粒的60-100wt％)。因颗粒尺寸均匀和因直径较大而使步骤简化， 这有利于热处理。在流化床中，所有颗粒可同等可靠地流态化。

另外有利的做法是在成粒过程和/或与粘结剂混合过程中已添加含碳化合物作为 还原剂。