本實(shí)用新型涉及一種冶煉含砷煙氣水閃蒸干法除砷的裝置，具體來說是采用裝置中的閃蒸塔實(shí)現(xiàn)水閃蒸使冶煉含砷煙氣降溫，將三氧化二砷除去，且能避免污酸和泥砷產(chǎn)生帶來的二次污染，屬于冶金環(huán)保領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

國內(nèi)外企業(yè)為了充分利用資源，采用品位較低高含砷的精礦作為冶煉原料，在冶煉過程中所產(chǎn)生的煙氣含有大量的三氧化二砷。目前從煙氣中去除砷的方法普遍采用濕法急冷方式除砷，急冷設(shè)備為驟冷塔，驟冷塔內(nèi)采用0.4～0.6Mpa的壓力水噴射循環(huán)冷卻，將煙氣溫度降低，經(jīng)過袋濾器收砷后的煙氣用排煙機(jī)送到制酸系統(tǒng)，在驟冷塔水循環(huán)冷卻過程中，有部分SO₂和As₂O₃溶于水中，形成較多的污酸，污酸含有As離子，需要對污酸進(jìn)行處理，污酸采用二段處理，一段采用硫化法，將污酸投加Na₂S溶液去除As離子，反應(yīng)后污酸自流進(jìn)硫化段濃密機(jī)進(jìn)行沉降分離，濃密機(jī)上清液進(jìn)入污酸池，底流經(jīng)泵加壓送至硫化段壓濾機(jī)，經(jīng)壓濾機(jī)脫水后，硫化渣外售或返冶煉系統(tǒng)，盡管如此，砷還是要二次處理。濕法急冷方式除砷采用驟冷塔冷卻的缺點(diǎn)是：（1）增加了二次收砷的麻煩；（2）該法采用硫化鈉沉淀，處理成本高；（3）增加了污水處理負(fù)荷，設(shè)備加大，增加了石膏處理量。

閃蒸是指高壓的飽和水進(jìn)入比較低壓的容器中，由于壓力的突然降低，這些飽和水變成一部分的容器壓力下的飽和水蒸氣和飽和水，而在化工生產(chǎn)過程中閃蒸塔可以實(shí)現(xiàn)物料粗略的氣液相分離，在進(jìn)入常壓爐前先經(jīng)過閃蒸塔粗略分離，可以減少常壓爐的負(fù)荷。同時閃蒸塔能夠通過控制塔內(nèi)的氣壓實(shí)現(xiàn)氣液相相變溫度的變化，達(dá)到分離具有相近相變溫度的物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。采用閃蒸的方法來除砷的特點(diǎn)是：（1）無污酸水排出，污水處理裝置負(fù)荷降低，無二次污染，對環(huán)境保護(hù)具有重要意義，無需硫化鈉和石灰等沉淀劑，污水處理成本下降，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益；（2）閃蒸塔能夠通過調(diào)整流量實(shí)現(xiàn)液滴粒徑的調(diào)節(jié)，提高氧化砷晶體的純度；（3）水從水泵到尾氣經(jīng)過了“沸騰—水滴—蒸汽”的過程，其中的“放熱—吸熱”提高了水的吸熱能力。

目前，關(guān)于用水閃蒸干法除砷的裝置及方法未見到報道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種冶煉含砷煙氣水閃蒸干法除砷的裝置，包括電除塵器2、閃蒸塔3、脈沖布袋除塵器4、水泵5、閥門6、霧化器7、卸料架10、溫度監(jiān)測儀11、單片機(jī)12、流量計13；煙氣入口1設(shè)置在電除塵器2下部，電除塵器2包括兩個電場和兩個絕緣子室，電除塵器2上部的絕緣子室設(shè)有煙氣出口并與閃蒸塔3連接，閃蒸塔3內(nèi)部設(shè)有霧化器7，霧化器7與水泵5連接，水泵5上設(shè)有閥門6和溫度監(jiān)測儀11，溫度監(jiān)測儀11還分別與閃蒸塔3下部的煙氣出口、單片機(jī)12連接，單片機(jī)12與流量計13連接，流量計13與閥門6連接，閃蒸塔3下部煙氣出口連接脈沖布袋除塵器4，布袋除塵器4上設(shè)有煙氣出口9，電除塵器2、閃蒸塔3、脈沖布袋除塵器4底部均設(shè)有卸料器。

所述霧化器7和水泵5之間設(shè)有加熱器8。

所述單片機(jī)12為常規(guī)市購單片機(jī)，如ATMEL單片機(jī)、PHLIPIS51PLC系列單片機(jī)、TI公司單片機(jī)、MOTOROLA單片機(jī)或三星單片機(jī)。

所述加熱器8為電加熱管。

所述流量計13包括了流量檢測單元和流量控制單元，如市購CMFI型科氏質(zhì)量流量計。

使用所述裝置進(jìn)行冶煉含砷煙氣水閃蒸干法除砷的方法，具體步驟如下：

（1）將冶煉含砷煙氣從煙氣入口1進(jìn)入雙電場的電除塵器4中，在電場作用下將金屬Cu、Fe、Zn、Pb以及SiO₂、CaO、 MgO、 Al₂O₃ 等非金屬和金屬氧化物固體物收集下來后，進(jìn)入電除塵器2底部的卸料器中回收，煙氣進(jìn)入閃蒸塔3；

（2）步驟（1）的煙氣進(jìn)入閃蒸塔3后，沸騰的水經(jīng)過霧化器7霧化，水從沸騰狀態(tài)變?yōu)殪F滴后體積變大，放熱，霧化后的霧滴與進(jìn)入的煙氣接觸，煙氣溫度高于霧滴，霧滴吸收煙氣釋放的熱量變?yōu)樗魵?，煙氣溫度?20～330℃迅速降低至120～130℃，煙氣中水蒸汽含量提高，三氧化二砷晶體小顆粒析出，閃蒸塔3內(nèi)水是蒸汽狀態(tài)，不會凝結(jié)，所以三氧化二砷晶體小顆粒不會長大而被滯留在閃蒸塔，而是隨著煙氣氣流進(jìn)入脈沖布袋除塵器4，此時煙氣中二氧化硫露點(diǎn)溫度為69～70℃，不會結(jié)露凝結(jié)，在降溫過程中相變溫度點(diǎn)處于120～330℃之間的雜質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的同時聚集到一起，形成較大的重顆粒，在閃蒸塔3的下半部分由重力和離心力的作用進(jìn)入閃蒸塔3底部的卸料器從而被去除，完成一個三級除塵過程，增大了閃蒸塔3出口氣流中三氧化二砷的純度，實(shí)現(xiàn)了用閃蒸塔通過溫度控制的作用達(dá)到氣液分離、固相純化的作用，溫度監(jiān)測儀11對閃蒸塔3出來的煙氣進(jìn)行監(jiān)控，如果煙氣溫度沒有達(dá)到要求，則溫度監(jiān)測儀11將信號反饋給單片機(jī)12，單片機(jī)12控制流量計13來調(diào)節(jié)閥門6打開的大小，繼而控制水量來調(diào)整吸熱量；

（3）步驟（2）降溫后的煙氣進(jìn)入脈沖布袋除塵器4，煙氣降溫，晶體三氧化二砷直接被截留在布袋上，除砷后的煙氣從煙氣出口9排出送往下一處理工序。

所述閃蒸塔3中的霧化器7將水霧化后霧滴的大小小于100μm，水在極短時間內(nèi)迅速蒸發(fā)，霧滴越小蒸發(fā)速度越快。

所述通過水泵的水壓為0.3～0.35MPa，水在霧化前處于沸騰狀態(tài)（對應(yīng)壓力下水的沸點(diǎn)可以計算出來），降低了水的表面張力，霧滴直徑減小，實(shí)際上熱水通過霧化器7進(jìn)入常壓閃蒸塔3已達(dá)到水的汽化溫度，水被迅速汽化，利用水滴迅速汽化蒸發(fā)的蒸發(fā)潛熱吸收煙氣的熱量，使煙氣的溫度迅速降低至需要的溫度，渡過非晶系三氧化二砷的固化范圍，從而最大限度地得到晶體三氧化二砷。

經(jīng)測試得到，SO₂進(jìn)入閃蒸塔3后的露點(diǎn)溫度約為70℃左右，而要求閃蒸塔3出來的煙氣的溫度為120～130℃，此溫度比該條件下SO₂的露點(diǎn)溫度高50～60℃，這樣的情況下，SO₂不會變成硫酸凝結(jié)沉降，為后續(xù)制酸保留更多原料，也能夠讓閃蒸塔3底部的卸料器內(nèi)不會有硫酸產(chǎn)生而面臨污酸排出。

由溫度監(jiān)測儀11、單片機(jī)12、流量計13控制調(diào)節(jié)閥門6的開度來調(diào)節(jié)水量，水量由煙氣的出口溫度所決定，即溫度監(jiān)測儀11監(jiān)控水泵5進(jìn)水和經(jīng)過閃蒸塔3出口煙氣的溫度差，根據(jù)熱量守恒原理（C_煙氣M_煙氣△T_煙氣=C_水M_水△T_水+K_{熱損失常數(shù)}，K_{熱損失常數(shù)}為塔體熱損失和水霧化膨脹熱損失，塔體熱損失可以通過實(shí)測得到，水霧化膨脹熱損失可以通過計算得到），因?yàn)檫M(jìn)入霧化器的水的溫度是確定的，則可以計算將煙氣降低到指定溫度范圍內(nèi)所需的水量，達(dá)到控溫和節(jié)能的目的。

所述水泵5的水的來源為冶煉過程中經(jīng)過熱交換后的熱水或普通自來水，如果是沸騰的水則可以直接進(jìn)入霧化器7使用。

本實(shí)用新型的有益效果：

（1）使用本實(shí)用新型所述裝置無污酸水排出，污水處理負(fù)荷降低，無二次污染，對環(huán)境保護(hù)具有重要意義，未使用硫化鈉和石灰等沉淀劑，污水處理成本下降，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

（2）閃蒸塔能夠通過調(diào)整流量實(shí)現(xiàn)液滴粒徑的調(diào)節(jié)，提高氧化砷晶體的純度。

（3）水從水泵到尾氣經(jīng)過了“沸騰—水滴—蒸汽”的過程，其中的“放熱—吸熱”提高了水的吸熱能力，即熱水（沸騰態(tài)）變?yōu)橐旱畏懦鲲@熱，然后吸收煙氣熱量，也就是可以吸收到達(dá)到飽和狀態(tài)的潛熱，這樣就能夠吸收更多熱量，提高了水的吸熱能力。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-煙氣入口，2-電除塵器，3-閃蒸塔，4-脈沖布袋除塵器，5-水泵，6-閥門，7-霧化器，8-加熱器，9-煙氣出口，10-卸料架，11-溫度監(jiān)測儀，12-單片機(jī)，13-流量計。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本實(shí)用新型，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于如下所述內(nèi)容。

實(shí)施例1

本實(shí)施例所述冶煉含砷煙氣水閃蒸干法除砷的裝置，如圖1所示，包括電除塵器2、閃蒸塔3、脈沖布袋除塵器4、水泵5、閥門6、霧化器7、加熱器8、卸料架10、溫度監(jiān)測儀11、單片機(jī)12、流量計13；煙氣入口1設(shè)置在電除塵器2下部，電除塵器2包括兩個電場和兩個絕緣子室，電除塵器2上部的絕緣子室設(shè)有煙氣出口并與閃蒸塔3連接，閃蒸塔3內(nèi)部設(shè)有霧化器7，霧化器7與加熱器8連接，加熱器8和水泵5連接，水泵5上設(shè)有閥門6和溫度監(jiān)測儀11，溫度監(jiān)測儀11還分別與閃蒸塔3下部的煙氣出口、單片機(jī)12連接，單片機(jī)12與流量計13連接，流量計13包括了流量檢測單元和流量控制單元，為市購CMFI型科氏質(zhì)量流量計，流量計13與閥門6連接，閃蒸塔3下部煙氣出口連接脈沖布袋除塵器4，布袋除塵器4上設(shè)有煙氣出口9，電除塵器2底部設(shè)有4個卸料器，每個電場下方均設(shè)有兩個，閃蒸塔3底部設(shè)有一個卸料器，脈沖布袋除塵器4底部設(shè)有一個卸料器10。

使用所述裝置進(jìn)行冶煉含砷煙氣水閃蒸干法除砷的方法，煙氣為氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉銅含砷煙氣，煙氣量65000Nm³/h，從廢熱鍋爐出口煙氣溫度為350℃，具體步驟如下：

（1）將氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉銅含砷煙氣從煙氣入口1進(jìn)入雙電場的電除塵器4中，在電場作用下將金屬Cu、Fe、Zn、Pb，以及SiO₂、CaO、 MgO、 Al₂O₃ 等非金屬和金屬氧化物固體物收集下來后到電除塵器2底部的卸料器中回收，煙氣溫度約為320℃，進(jìn)入閃蒸塔3；

（2）步驟（1）的煙氣進(jìn)入閃蒸塔3后，水泵5將水加壓至0.3Mpa，抽到加熱器8中，將水溫提高至136℃，水處于沸騰狀態(tài)，水加熱后經(jīng)過霧化器7霧化，水霧化后霧滴的大小小于100μm，水從沸騰狀態(tài)變?yōu)殪F滴后體積變大，放出少量熱量，霧化后的霧滴與進(jìn)入的煙氣接觸，煙氣溫度高，霧滴吸收煙氣釋放的大量熱量變?yōu)樗魵猓瑹煔鉁囟葟?20℃下降至270℃，通過水霧蒸發(fā)后煙氣溫度迅速降低至120℃，煙氣中水蒸汽含量提高，三氧化二砷晶體小顆粒析出，閃蒸塔3內(nèi)水是蒸汽狀態(tài)，不會凝結(jié)，所以三氧化二砷晶體小顆粒不會長大而被滯留在閃蒸塔，而是隨著煙氣氣流進(jìn)入脈沖布袋除塵器4，此時煙氣中二氧化硫的露點(diǎn)溫度為69～70℃，二氧化硫不會結(jié)露凝結(jié)，在降溫過程中相變溫度點(diǎn)處于120-320℃之間的雜質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的同時聚集到一起，形成較大的重顆粒，在閃蒸塔3的下半部分由重力和離心力的作用進(jìn)入閃蒸塔3底部的卸料器從而被去除，完成一個三級除塵過程，增大了閃蒸塔3出口氣流中三氧化二砷的純度，實(shí)現(xiàn)了用閃蒸塔通過溫度控制的作用達(dá)到氣液分離、固相純化的作用，溫度監(jiān)測儀11對閃蒸塔3出來的煙氣進(jìn)行監(jiān)控，如果煙氣溫度沒有達(dá)到要求，則溫度監(jiān)測儀11將信號反饋給單片機(jī)12，單片機(jī)12控制流量計13來調(diào)節(jié)閥門6打開的大小，繼而控制水量來調(diào)整吸熱量；

（3）步驟（2）降溫后的煙氣進(jìn)入脈沖布袋除塵器4，煙氣降溫，晶體三氧化二砷顆粒直接被截留在布袋上，除砷后的煙氣從煙氣出口9排出送往硫酸系統(tǒng)制酸。

本實(shí)施例煙氣中砷的脫除率達(dá)到97%，得到的三氧化二砷晶體純度達(dá)到99%。

實(shí)施例2

使用實(shí)施例1所述裝置進(jìn)行冶煉含砷煙氣水閃蒸干法除砷的方法，煙氣為諾蘭特富氧鼓風(fēng)煉銅煙氣，煙氣量55000Nm³/h, 從廢熱鍋爐出口煙氣溫度為350℃，具體步驟如下：

（1）將氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉銅含砷煙氣從煙氣入口1進(jìn)入雙電場的電除塵器4中，在電場作用下將金屬Cu、Fe、Zn、Pb，以及SiO₂、CaO、 MgO、 Al₂O₃ 等非金屬和金屬氧化物固體物收集下來后，到電除塵器2底部的卸料器中回收，煙氣溫度約為330℃，進(jìn)入閃蒸塔3；

（2）步驟（1）的煙氣進(jìn)入閃蒸塔3后，水泵5將水加壓至0.35Mpa，抽到加熱器8中，將水溫提高至140℃，水處于沸騰狀態(tài)，水加熱后經(jīng)過霧化器7霧化，水霧化后霧滴的大小小于80μm，水從沸騰狀態(tài)變?yōu)殪F滴后體積變大、放出少量熱量，霧化后的霧滴與進(jìn)入的煙氣接觸，煙氣溫度高，霧滴吸收大量熱量變?yōu)樗魵?，將煙氣溫度?30℃下降至280℃，通過水霧蒸發(fā)后煙氣溫度迅速降低至125℃，煙氣中水蒸汽含量提高，使三氧化二砷小晶體析出，閃蒸塔3內(nèi)水是蒸汽狀態(tài)，不會凝結(jié)，所以三氧化二砷小晶體不會長大被滯留在閃蒸塔，隨著氣流進(jìn)入脈沖布袋除塵器4，而此時煙氣露點(diǎn)溫度為69～70℃，二氧化硫不會結(jié)露凝結(jié)，在降溫過程中相變溫度點(diǎn)處于125-330℃之間的雜質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的同時聚集到一起，形成較大的重顆粒，在閃蒸塔3的下半部分由重力和離心力的作用進(jìn)入閃蒸塔3底部的卸料器從而被去除，完成一個三級除塵過程，增大了閃蒸塔3出口氣流中三氧化二砷的純度，實(shí)現(xiàn)了用閃蒸塔通過溫度控制的作用達(dá)到氣液分離、固相純化的作用，溫度監(jiān)測儀11對閃蒸塔3出來的煙氣進(jìn)行監(jiān)控，如果煙氣溫度沒有達(dá)到要求，則溫度監(jiān)測儀11將信號反饋給單片機(jī)12，單片機(jī)12控制流量計13來調(diào)節(jié)閥門6打開的大小，繼而控制水量來調(diào)整吸熱量；

（3）步驟（2）降溫后的煙氣進(jìn)入脈沖布袋除塵器4，煙氣降溫，晶體三氧化二砷顆粒直接被截留在布袋上，除砷后的煙氣從煙氣出口9排出送往硫酸系統(tǒng)制酸。

本實(shí)施例煙氣中砷的脫除率達(dá)到98%，得到的三氧化二砷晶體純度達(dá)到99%。

實(shí)施例3

實(shí)施例所述裝置，包括電除塵器2、閃蒸塔3、脈沖布袋除塵器4、水泵5、閥門6、霧化器7、卸料架10、溫度監(jiān)測儀11、單片機(jī)12、流量計13；煙氣入口設(shè)置在電除塵器2下部，電除塵器2包括兩個電場和兩個絕緣子室，電除塵器2上部的絕緣子室設(shè)有煙氣出口并與閃蒸塔3連接，閃蒸塔3內(nèi)部設(shè)有霧化器7，霧化器7與水泵5連接，水泵5上設(shè)有閥門6和溫度監(jiān)測儀11，溫度監(jiān)測儀11還分別與閃蒸塔3下部的煙氣出口、單片機(jī)12連接，單片機(jī)12與流量計13連接，流量計13包括了流量檢測單元和流量控制單元，為市購CMFI型科氏質(zhì)量流量計，流量計13與閥門6連接，閃蒸塔3下部煙氣出口連接脈沖布袋除塵器4，布袋除塵器4上設(shè)有煙氣出口9，電除塵器2底部設(shè)有4個卸料器，每個電場下方均設(shè)有兩個，閃蒸塔3底部設(shè)有一個卸料器，脈沖布袋除塵器4底部設(shè)有一個卸料器10。

利用所述裝置進(jìn)行冶煉含砷煙氣水閃蒸干法除砷的方法，煙氣為頂吹浸沒冶煉，富氧鼓風(fēng)煙氣量45000～5500Nm³/h，從廢熱鍋爐出口煙氣溫度為340～350℃，具體步驟如下：

（1）將氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉銅含砷煙氣從煙氣入口1進(jìn)入雙電場的電除塵器4中，在電場作用下將金屬Cu、Fe、Zn、Pb，以及SiO₂、CaO、 MgO、 Al₂O₃ 等非金屬和金屬氧化物固體物收集下來后，到電除塵器2底部的卸料器中回收，煙氣溫度約為330℃，進(jìn)入閃蒸塔3；

（2）步驟（1）的煙氣進(jìn)入閃蒸塔3后，采用1.0Mpa的余熱鍋爐的熱水，余熱鍋爐的熱水溫度175～180℃，水處于沸騰狀態(tài)，水量為7850～7950kg/h，熱水通過水泵后壓力降到0.32MPa，沸騰水溫相應(yīng)下降到140℃，此時不需要對水進(jìn)行加熱，根據(jù)煙氣出口溫度，控制水量，沸騰的水被水泵5壓制霧化器7進(jìn)行霧化蒸發(fā)，進(jìn)過水泵的水的壓力為0.32Mpa，水溫將至其沸點(diǎn)133℃左右，被霧化器7霧化后霧滴的大小小于70μm，水從沸騰狀態(tài)變?yōu)殪F滴后體積變大，放出少量熱量，煙氣溫度高于霧滴，通過水霧蒸發(fā)后霧滴吸收大量熱量變?yōu)樗魵猓瑹煔鉁囟妊杆俳档椭?30℃，煙氣中水蒸汽含量提高，使三氧化二砷小晶體析出，閃蒸塔3內(nèi)水是蒸汽狀態(tài)，不會凝結(jié)，所以三氧化二砷小晶體不會長大被滯留在閃蒸塔，隨著氣流進(jìn)入脈沖布袋除塵器4，而此時煙氣露點(diǎn)溫度為69～70℃，二氧化硫不會結(jié)露凝結(jié)，滿足煙氣對溫度的要求，在降溫過程中相變溫度點(diǎn)處于130-330℃之間的雜質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的同時聚集到一起，形成較大的重顆粒，在閃蒸塔3的下半部分由重力和離心力的作用進(jìn)入閃蒸塔3底部的卸料器從而被去除，完成一個三級除塵過程，增大了閃蒸塔3出口氣流中三氧化二砷的純度，實(shí)現(xiàn)了用閃蒸塔通過溫度控制的作用達(dá)到氣液分離、固相純化的作用，溫度監(jiān)測儀11對閃蒸塔3出來的煙氣進(jìn)行監(jiān)控，如果煙氣溫度沒有達(dá)到要求，則溫度監(jiān)測儀11將信號反饋給單片機(jī)12，單片機(jī)12控制流量計13來調(diào)節(jié)閥門6打開的大小，繼而控制水量來調(diào)整吸熱量；

（3）步驟（2）降溫后的煙氣進(jìn)入脈沖布袋除塵器4，煙氣降溫，晶體三氧化二砷顆粒直接被截留在布袋上，除砷后的煙氣從煙氣出口9排出送往硫酸系統(tǒng)制酸。

本實(shí)施例煙氣中砷的脫除率達(dá)到99%，得到的三氧化二砷晶體純度達(dá)到99%。