硒精煉車間工程設計實踐

池文榮

（中國恩菲工程技術有限公司,北京 100038）

引言

硒是一種用途非常廣泛稀散元素，主要應用于冶金、電子、飼料等行業。隨著科技的發展，硒的下游產品對硒的品位要求也越來越高[1]。所以，如何高效提純粗硒變得越發重要。

1 原料

某廠年產銅陽極泥3600t/a，陽極泥經加壓浸出，卡爾多熔煉后，產出粗硒約100t/a，作為粗硒精煉的原料。化學成分表見表1。

表1 硒精煉原料化學成分(%,g/L)

2 工藝方案

目前國內提純粗硒的工藝主要有氧氣燃燒法、硝酸氧化-液體二氧化硫還原、氧氣氧化-氨還原、真空蒸餾法以及溶劑萃取和離子交換等[2-4]。真空蒸餾工藝設備少，操作簡單，但是原料適應性較差；硝酸氧化-液體二氧化硫還原工藝產品品位高，但是會生成大量二氧化氮，環境不友好；綜合考慮，本項目采用氧化燃燒法，該工藝技術可行，操作簡單[5]，產品質量較為穩定，污染較小。

硒精煉車間采用的工藝流程見圖1。

圖1 硒精煉工藝流程框圖

2.1 粗硒的干燥

粗硒原料一般都含有較多的水分，高時可達40%。為了保證入爐含水量低于1%，需要對粗硒進行干燥處理。粗硒干燥的要求是：物料干燥均勻，并且干燥后含水量少于1%；干燥后成粉狀，不得結塊；物料受熱均勻，干燥溫度不得高于100℃。

近十年來，新建廠房主要采用微波干燥機，不再是傳統的蒸汽干燥機，解決了傳統蒸汽干燥帶來的物料板結、脫水不均勻的問題。同時，現場的操作環境得到了極大地改善。

2.2 粗硒的氧化吸收

粗硒氧化主要是用氧氣做氧化劑，粗硒在氧化爐中與氧氣反應生成二氧化硒。二氧化硒與水反應生成亞硒酸，主要反應方程式如1-1，1-2。

影響粗硒氧化的主要因素是：反應溫度、氧氣流量[6]。

a.反應溫度：目前，各個廠生產反應溫度大都設定在約550±20℃，溫度太低，硒氧化不完全，粗硒會夾帶進二氧化硒中，影響產品質量；溫度太高，爐體氧化腐蝕也加劇[6]。

b.氧氣流量：氧氣流量直接關系到氧化爐中熔融態粗硒的反應速度，所以控制氧氣供應速度顯得極為重要。氧氣供應過少，反應速度過慢；氧氣供應過剩，則氧氣耗量偏大，單位成本偏高。目前生產上，當溫度在570℃時，氧氣的過量系數一般控制在2.78[6]。

粗硒氧化吸收主要設計參數見表2。

表2 氧化吸收的主要設計參數

2.3 凈化除雜

二氧化硒在與水反應過程中，部分粗硒中的汞也進入溶液中，為了脫除這些汞，需要加入10%-15%的硫化銨溶液，反應方程式如1-3。

在加入硫化銨之前，需加入部分氨水，將溶液中和至pH 5,以減少硫化銨的用量。目前，各個廠的操作表明，隨著硫化銨的加入，當pH值達到5時，大部分汞被脫除。需要指出的是，凈化操作需要極為精細，因為當溶液pH值過高，部分硒會以二氧化硒的形式沉淀出來，造成硒的損失[7]。當溶液pH值過低時，汞的脫除率又無法達標。

另外，由于硫化汞等雜質在溫度較低時，是以膠狀物的形式存在的，為了便于過濾操作，溶液在凈化過程中，需要凈化除汞的溫度應不低于70℃[7]。

凈化除雜的主要設計參數見表3。

表3 凈化除雜的主要設計參數

2.4 還原

還原操作一般分兩個階段，第一階段還原80%的亞硒酸，獲得99.99%的精硒.第二階段還原剩下的20%亞硒酸,所得粗硒返回原料干燥工段。在以二氧化硫為還原劑的時，反應方程式為：

為了減少二氧化硫的損耗，同時加快還原反應速度，可以加入壓縮空氣攪拌溶液。還原的主要設計參數見表4。

表4 還原的主要設計參數

3 設備選擇與廠房配置

3.1 主要設備選型

（1）粗硒氧化爐：氧化工序選擇采用Q≥150Kg/d粗硒氧化爐4臺；

（2）反應釜：凈化除雜工序選擇規格為V=3m3的搪瓷反應釜4臺；還原工序選擇規格為V=3m3的搪瓷反應釜6臺；

（3）微波干燥機：粗硒干燥和精錫干燥各采用一臺11200x1210x1800，80kw微波干燥機。

3.2 廠房配置

硒精煉各工序配置在24×24m的三層廠房內。微波干燥機、各工序搪瓷釜配置在三層▽9.900m平面；粗硒氧化爐、各工序吸慮盤主要配置在二層▽5.000m平面；一層主要是配置了各類貯槽、水環式真空泵、漿化洗滌槽、包裝機組等。

4 結語

（1）為了獲得99.99%精硒，凈化除雜、氧化吸收工序操作精度要求較高，需要進一步加強開發相關的自動化成套設備。

（2）二氧化硫作為還原劑，在生產中反應效率低于50%，未反應的二氧化硫在暖通系統與堿中和，增加了成本，所以需要探索其它還原劑。