感应门制作吴红星
【摘 要】分析了锡冶炼过程中砷的来源分布及其对锡冶炼的危害,并依据生产实践量化估算出砷在锡冶炼过程中带来的经济损失.
【期刊名称】《有冶金节能》
【年(卷),期】2017(033)001
【总页数】4页(P14-17)
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【关键词】砷;锡冶炼,来源;危害;经济损失
【作 者】吴红星
【作者单位】云南锡业股份有限公司冶炼分公司,红河661000
【正文语种】中 文
【中图分类】TF802+.63;TF814.3
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砷是锡精矿中的主要有害杂质元素之一。锡矿物中的砷元素大多以硫铁矿(FeAs2S)、砷铁矿(FeAs2)等形态存在于锡矿物中。
近年来，随着矿山产出锡矿石含锡品位的逐渐下降，杂质元素的品位含量日趋升高，且由于锡冶炼规模的不断扩大，进入冶炼系统的砷量逐年增加。锡原矿通过选矿处理后进入国内某冶炼厂的锡精矿中平均含砷品位由90年代的0.67%上升到现今的约1.0%，而锡富中矿的平均含砷品位也达1.4%左右。这些砷在锡冶炼过程中，分布于所有的冶炼产品中，对锡的冶炼带来了危害和经济损失。 对2011—2015年国内某冶炼厂入厂原料含砷的情况统计见表1。
表1可看出，近年来原料中的砷含量在逐年递增。
app数据采集另外，由于冶炼规模的不断扩大而工厂实际脱砷、硫设备脱除砷、硫的能力不变，锡冶炼厂面临砷开路不畅的问题。
对国内某锡冶炼厂原料中砷的含量情况进行的统计分析，见表2。
从原料构成来看，自有矿山原料砷含为1.023%，外购原料含砷量略低，平均为0.96%，二次原料含砷为0.92%。
锡冶炼过程中，杂质砷主要分布在烟尘、粗金属和炉渣中。而且进入烟尘和粗金属的砷大部分都在流程中循环富集，影响着生产的正常进行。砷主要是从粗炼和烟化炉两个系统的入炉原料中带入；含砷返回品主要从精炼系统产出并通过炼前系统沸腾炉、回转窑焙烧后再返回粗炼系统。本文主要针对上述系统砷的分布和循环进行分析。
锡粗炼工艺主要包括反射炉、电炉和澳斯麦特炉，以澳斯麦特炉为例，原料中的砷进入澳斯麦特炉后，约45%的砷以As2O3的形态进入烟尘。粗炼过程中砷、锡、铅的分布见表3。
为回收烟尘中的锡，需将这部分烟尘作为中间物料返回粗炼系统，造成了砷在冶炼过程中的循环，由于不断循环返回，形成庞大的累积数量。对2015年粗炼系统投入物料带入砷量进行统计见表4。从表中可以看出，仅由烟尘累积带入粗炼的砷量就为总砷量的38.7%，成为砷进入粗炼过程的主要来源，其次是焙砂中的砷，其砷量来自配入其中的析渣。
相当一部分砷在锡精矿还原熔炼过程中被还原，以金属砷形态融入粗锡中，在粗锡冷凝过程中生成熔点高于锡的砷锡金属化合物，特别是在粗锡中同时含有大量铁的情况下，由于砷同铁有很强的亲和力，还会生成一系列熔点远高于锡的砷铁金属化合物，在锡的精炼凝析过程中形成大量的浮渣，影响锡的直接回收率。精炼系统中砷的分布及其行为见表5。
此外，由于砷是一种有害元素，作为精锡产品，特别是作为马口铁镀层、食品包装材料和精细合金等，对精锡中砷的含量提出了极其苛刻的要求，为此不得不在锡的精炼过程中进行多层次的除砷作业，进而形成了大量含砷精炼浮渣(如锅渣、炭渣、硫渣、铝渣、扩散尘等)。
锡精矿中有部分砷以砷酸盐形态存在，由于砷酸盐一般有极高的分解温度，使部分砷酸盐来不及分解或还原，直接溶入炉渣中，这部分砷约占砷量的5%左右。在随后的炉渣烟化挥发过程中37%的砷又进入烟尘返回熔炼。烟化炉中砷的分布见表7。
砷导致产生了大量中间品，为了回收这部分锡，生产中不得不进行冗长繁杂的处理，多工序的处理增大了锡的损失，降低了锡的总回收率，从而大幅度增大锡冶炼的作业成本，严重影响了锡冶炼的经济效益。
由于As2O3在热水中溶解度很大，致使部分进入烟气的砷在淋洗塔中被溶解进入洗涤水中，最终进入污水处理系统，致使水处理成本增加。
进入粗炼系统中砷的根本来源是各种精矿和其它含锡物料，而焙烧渣、烟尘、炭渣、浸出渣、烟道尘等均为次生含砷物料，它们之所以产生很大的影响是因为反复循环的积累效应。同时正是由于砷的缘故，原本应成为产品的锡转化成了各种含砷物料，而处理这些含砷物料的费用以及造成锡的损失就是砷带来的直接经济损失。另外，由于大量锡滞留于精炼流程中使锡不能很快变成商品进入市场，造成大量资金的积压。
某厂粗炼及精炼系统产出含砷物料的处理流程主要是：乙锡和锅渣首先需经过熔析处理，产出的离析渣再在回转窑或沸腾炉中焙烧脱砷，焙砂返回顶吹炉还原熔炼；炭渣和顶吹炉烟尘直接返回顶吹炉；炉渣则送往烟化炉处理，烟尘返回顶吹炉；硫渣经隔膜电解，送沸腾炉焙烧，然后硫酸浸出，浸出渣返回粗炼系统。
据实践统计，粗炼系统的含锡100 t的物料，经一次处理有54.38 t锡量变为最终产品，同时产出82.366 t的二次返回品，并至少还要经过四次以上循环处理才能将所有的锡变为产品，并将损失2 t锡(锡的总回收率为98%)。
根据国内某锡冶炼厂生产实际，测算每吨砷产生的几种主要渣量见表8。
由表8可知，进入粗炼系统的每吨砷将产出14 t返回品。
已知：锅渣、乙锡离心机处理作业费用300元/t-Sn；离心析渣焙烧处理费1 350元/t-物料；焙烧处理焙砂产率为82.5%，进入焙砂的锡分配率为85%；硫渣隔膜电解处理费825元/t-物料；渣含锡的价值129 000元/t-Sn；流动资金月贷款利率0.45%。
根据以上数据可计算：
(1)乙锡和锅渣的离心处理费用=(3.22+2.58)×300元/t-Sn=1 740元
(2)离析渣焙烧费用=3.82×1 350元/t-物料=5 157元
羊毛抛光轮(3)离心析渣产出的焙砂与炭渣返回处理费=(3.82×82.5%+1.23)×1 576.23元/t-物料=6 906元
(4)硫渣隔膜电解处理费=0.66×825元/t-物料=544.5元
平均每吨砷新增的直接作业成本合计为14 365.5元。
(1)乙锡和锅渣的离析处理，锡的回收率以98%计，则损失为：
(2)离析渣焙烧处理，锡回收率为99.02%，则损失为：
(3)离析渣和炭渣返回处理，累计锡总回收率为98%，则损失为：
以上合计为23 819.58元。
以乙锡、锅渣、炭渣和硫渣从产出到重新冶炼为金属的处理周期为30天计，由资金积压造成的利息损失为：
以上三项合计为43 427.03元。
由于部分数据不全，一些损失无法定量估算，但明显存在的还有污水、硬头、高砷烟尘等的处理费用和损失等。
综上所述，仅以这些返回品处理费用和金属损失来粗略估算，每吨砷造成的经济损失至少在4.3万元以上。
(1)在锡冶炼过程中，砷主要以金属砷的形态进入粗锡，并在精炼过程中以熔点高于锡的金属化合物砷化铁和砷化锡的形态析出，同时夹带出大量的金属锡，这是高铁锡精矿冶炼过程中大量浮渣产生的主要原因，平均每吨砷产出14 t-浮渣。
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(2)砷在锡冶炼过程中分散于所有的产品中，给脱砷处理带来很大的困难，从而造成大量砷在系统中反复循环，正因为如此，目前返回品(特别是烟尘与炭渣)带入粗炼系统的砷量已成为砷的主要来源。因此，消除砷危害的根本途径在于砷的最初来源(精矿)的炼前脱砷和原料降砷。
(3)粗炼系统产出的烟尘中集中了入炉物料中30%～45%的砷，烟尘砷品位约为入炉物料砷品位的两倍，因此，烟尘脱砷焙烧应是目前使砷从流程中开路最快捷有效的途径。
(4)据估算，每吨砷给锡冶炼过程带来的经济损失至少在4.3万元以上。
综上所述，砷在锡冶炼过程中产生大量的返回品，由于返回品的反复循环处理，不仅降低了熔炼系统的有效处理能力，而且造成锡大量损失，成为冶炼总回收率大幅度降低的主要原因，应引起我们足够的重视。从另一方面看，采取有效措施，强化脱砷处理，特别是完善炼前处理，也是目前冶炼厂大幅度降低成本，提高经济效益的有效途径。
【相关文献】
[1] 黄书泽.砷对锡冶炼过程危害的分析[C].云锡科技论文集，2000.
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