[发明专利]一种砷碱渣资源化利用设备及其方法

说明书

一种砷碱渣资源化利用的设备，包括电热还原炉、粉料锁风计喂料装置、喷氨装置、换热器、残氨整理装置、离心风机和储氨装置。所述砷碱渣资源化利用的方法，包括以下步骤：将预热的砷碱渣粉物料送入的电热还原炉内，将氨直接喷吹入炉内物料中进行还原反应，还原反应所得的单质锑从还原炉底部出口放出，得粗锑，残渣从还原炉边部排渣口排出，得碱性渣，喷吹还原升华的单质砷蒸气随引风机牵引的热废气流一起进入冷却器冷凝固化，得粗砷，废气进入残氨整理装置余氨收集循环利用。本发明工艺流程简单，易于自动化控制，投资较小，处理量大，安全环保；砷碱渣的处理分离彻底，可以将极难妥善处理的砷碱渣作为生产砷、锑、碱的原料。

技术领域

本发明涉及一种砷碱渣处理设备及方法，具体涉及一种砷碱渣资源化利用设备及其方法。

背景技术

砷碱渣是火法炼锑的锑精炼除砷过程中所产生的一种含砷酸钠、锑酸钠、碳酸钠的冶炼废渣，因砷酸钠剧毒且易溶于水，极易导致环境污染事件，一直以来难以妥善处理的固体危险废弃物，一定程度上制约了锑冶炼行业的健康发展。

对于难以妥善处理的砷碱渣，国内外科技工作者持续地进行了大量的研究和实践，现有砷碱渣处理的各种技术方法大致可概括为固化填埋、湿法处理和火法处理三大类方法。

砷碱渣的固化填埋方法包括釆用水泥固化、石灰/钙盐固化、铁盐固化、塑料固化、沥青固化、熔融/玻璃化固化等然后填埋，固化填埋虽然能够在一定程度上、一定时间内实现砷的固定，但这些固化填埋方法都存在固化前后增容比大、后期需要大量土地填埋、且存在长期污染隐患等问题。

砷碱渣的湿法处理方法主要是利用砷碱渣中砷酸钠和亚砷酸钠能溶于水，而亚锑酸钠和锑酸钠难溶或不溶于水的性质实现砷锑分离，使砷溶出，然后采用化学沉淀法如砷酸钙沉淀、砷酸铁沉淀、硫化砷沉淀等，或直接结晶砷酸钠与纯碱混合盐的办法进一步处理浸出液。湿法处理方法可概括为：

1）砷酸钠混合盐法：用热水浸出破碎砷碱渣物料，分离为含锑浸出渣和溶液，浸出渣烘干后送鼓风炉处理，溶液经完全蒸发干燥后为砷酸钠混合盐（含有砷酸钠、碳酸钠、硫酸钠和少量锑），主要作为玻璃澄清剂。

2）钙渣法：将砷碱渣湿式破碎，然后，用热水搅拌浸出，其中的绝大部份砷酸钠和碳酸钠进入溶液，分离为含锑浸出渣和浸出液，浸出渣烘干后送鼓风炉处理，浸出液加消石灰苛化，再分离为钙渣（砷酸钙含碳酸钙）和烧碱溶液。砷的沉淀率虽可达98％，但钙渣中砷在水溶液中仍然达13～126mg/L，在酸性环境下溶解度更大，依然是必须要处理的有毒危险固废，而烧碱溶液经蒸发浓缩后制成液碱或片碱，含砷高达3％左右，返回用作粗锑精炼脱砷剂效果很不理想，造成砷在冶炼系统的循环。

3）CO₂分离砷碱工艺：采用热水氧化浸出破碎或者湿磨的砷碱渣，分离为浸出液（含碳酸钠、砷酸钠、硫酸钠、硫代锑酸钠等的溶液）、及浸出渣（含锑酸钠、亚锑酸钠和金属锑及其他二氧化硅等脉石矿物的固体物）。然后，用二氧化碳将浸出液中的碳酸钠转化为溶解度较低的碳酸氢钠，分离出结晶的碳酸氢钠（含砷）后，再在溶液中加入脱砷剂沉淀出砷酸钠（含碱）。碳酸氢钠在95℃以上转化为碳酸钠（含砷）回用于锑精炼除砷。

4）中和—硫化沉砷：用热水氧化浸溶破碎或湿磨的砷碱渣，分离为（含锑）浸出渣、浸出液，浸出渣干燥返回鼓风炉处理；然后，在含砷酸钠、亚砷酸钠、碳酸钠、硫酸钠等可溶性物质的浸出液中加入大量的酸中和其中的碱，调节溶液至酸性，再加H₂S、Na₂S等硫化物将溶液中的砷转化为硫化砷沉淀（As₂S₃）。该方法不但需要消耗大量的酸去中和浸出液中的碱，残液仍含有一定量的砷和大量无机盐。

5）砷酸铵金属盐沉淀法：破碎或湿磨砷碱渣氧化水浸后，固液分离为含碳酸钠和砷酸钠的浸出液和含锑浸出渣；然后，浸出液中加入金属铵络合离子溶液及晶体生长促进剂进行反应、陈化、结晶、沉淀，再固液分离出砷酸铵金属盐；再将溶液加热脱铵，再通入二氧化碳反应析出碳酸氢钠晶体，分离出的碳酸氢钠经热分解为碳酸钠回用。