DOC《砷钙渣碳热还原分解热力学分析及试验研究》

砷钙渣碳热还原分解热力学分析及试验研究 罗蓉丽1,季登会1,廖亚龙2 (1.

云南锡业研究院有限公司,云南 个旧 661000;

2.昆明理工大学 冶金与能源学院,昆明 650000) 摘要:运用热力学计算软件HSC Chemistry 6.0对砷钙渣碳热还原分解反应进行热力学分析,发现还原气氛下可有效降低CaSO

4、Ca3(AsO4)2的分解温度.根据分析结果在管式炉中进行砷钙渣碳热还原分解试验,并考查反应温度、还原剂量、反应时间对砷钙渣分解的影响.试验结果表明,在温度1

200 ℃、还原剂量25%、反应时间3 h最优条件下,砷挥发率93.75%,脱砷渣中CaO含量78.87%. 关键词:砷钙渣;

还原分解;

热力学 中图分类号:TF02;

TF803.1 文献标志码:A 文章编号:1007-7545(2019)06-0000-00 Thermodynamic Analysis and Experimental Study on Thermal Reduction Decomposition of Arsenic Calcium Slag LUO Rong-li1, JI Deng-hui1, LIAO Ya-long2 (1. Yunnan Tin Research Institute Co., Ltd., Gejiu 661000, Yunnan, China;

2. Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China) Abstract:Thermodynamic analysis of carbon thermal decomposition reaction of arsenic calcium slag was carried out with thermodynamic calculation software HSC Chemistry 6.0. It is found that decomposition temperature of calcium sulfate and calcium arsenate can be reduced effectively under reducing atmosphere. According to analysis results, carbon thermal reduction decomposition test of arsenic calcium slag was carried out in tubular furnace to investigate effects of reaction temperature, reductant dosage and reaction time on decomposition of arsenic calcium slag. The results show that arsenic volatility is 93.75% and content of calcium oxide in residue is 78.87% under the optimum conditions including temperature of

1 200 ℃, reductant dosage of 25%, and reaction time of

3 h. Key words:arsenic calcium slag;

reduction decomposition;

thermodynamics 有色金属火法冶炼过程产生的含硫、含砷烟气,通常先采用稀酸洗涤方式除杂,然后进入制酸系统,产生的含砷污酸经石灰石―石膏法[1]处理后生成大量砷钙渣.目前对砷钙渣的主要处理方式为渣场堆放和填埋. 三防 渣场投资大、容量有限、维护成本高,在某些条件下,含砷废渣会被细菌氧化,极易导致砷的二次污染[2].因此,开展砷钙渣无害化处置或资源化利用具有十分重要的意义. 目前砷钙渣的处置方法主要有稳定化―固化和资源化处理两种.固化技术主要包括水泥固化[3]、陶瓷固化[4]、药剂固化[5]、塑性固化[6]、玻璃固化[7]等.稳定固化方法由于其成本低廉、浸出液中砷含量低,是处理砷渣最常用的方式[8],但是固化体的长期稳定性和潜在风险尚待深入研究[9],并且砷渣利用率较低.资源化利用就是采用适当的工艺和技术将废物进行再生利用,减少废物的排放量和处理量,减小对环境的污染[10].目前处理含砷废渣的资源化利用方法可分为火法和湿法两种流程.火法流程主要是采用不同方式的焙烧,砷以白砷形式回收,白砷还原精炼成单质砷或砷化工产品,具有处理量大、提砷成本较低的优点,但生产过程控制不好砷挥发率低会造成污染.湿法流程主要是采用酸浸[11-12]、盐浸或碱浸[13]等把砷从渣中分离出来,然后再进行无害化处理[14],湿法工艺不产生粉尘,污染少、能耗低、效率高,但流程复杂,实际操作难度大[15-16]. 本研究根据某冶炼厂产生的砷钙渣特点,提出碳热还原分解法,砷化合物分解后以As2O3挥发,CaSO4分解变成固体CaO和二氧化硫气体,其中As2O3能通过烟尘回收利用,二氧化硫生产硫酸或者硫磺,CaO可作为脱硫剂回到废酸处理系统中循环使用[17].本研究在分析砷钙渣物相组成的基础上,开展了砷钙渣吉布斯自由能热力学分析,并探索了砷钙渣碳热还原分解条件. 收稿日期:2019-02-11 基金项目:国家自然科学基金资助项目(U1502271) 作者简介:罗蓉丽(1988-),女,云南普洱人,助理工程师.