由锑氧粉生产锑白的装置及方法与流程

1.本发明涉及金属冶炼领域，具体而言，涉及一种由锑氧粉生产锑白的装置及方法。


背景技术：

2.锑氧粉是由锑精矿挥发熔炼产生的中间产物，主要用于还原生产粗锑。锑氧粉呈粉末状，其主要成分是sb2o3，还有少量sio2等杂质。锑白是三氧化二锑(化学式：sb2o3)的俗称，主要用于生产主要用于塑料、树脂、橡胶、纺织物、油漆等易燃物的阻燃剂中作阻燃协效剂和石油化工、合成纤维的催化剂。锑白中三氧化二锑含量为99％以上。
3.通常，锑白生产工艺分为火法和湿法，而火法又分为间接法和直接法。目前国内外90％以上的锑白是采用火法间接法生产，间接法生产锑白主要是以精锑为原料通过氧化反应制得。当然，也有间接法生产锑白是以锑氧粉为原料制得，锑氧粉经还原、精炼、氧化挥发等工艺流程生产得到锑白，然而，该工艺流程复杂且生产成本高。
4.因此，有必要提供一种以锑氧粉为原料可直接生产锑白的方法，且其工艺流程简单，生产成本低，锑元素回收率高。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种由锑氧粉生产锑白的装置及方法，以解决现有技术中以锑氧粉为原料间接生产锑白时，其工艺流程复杂且生产成本高的问题。
6.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种由锑氧粉生产锑白的装置。装置包括水平顺次连通的真空炉、冷凝设备及抽真空单元；其中，真空炉包括炉体；炉体内部设置有加热器，且炉体具有锑氧粉入口。
7.进一步地，真空炉的容量为1000～5000kg。
8.进一步地，加热器选自电阻炉丝或电磁感应线圈。
9.进一步地，电磁感应线圈环绕分布在炉体内部侧壁上。
10.进一步地，炉体的内壁设置有保温隔热层，电磁感应线圈环绕分布在保温隔热层的内表面。
11.进一步地，抽真空单元为真空泵。
12.进一步地，冷凝设备为卧式壳管式冷凝器、立式壳管式冷凝器、套管式冷凝器或螺旋板式冷凝器。
13.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种由锑氧粉生产锑白的方法。以锑氧粉为原料，采用上述的装置生产锑白，方法包括以下步骤：步骤s1，将第一部分锑氧粉加入真空炉中进行真空加热挥发，得到氧化锑烟尘和残料；步骤s2，将氧化锑烟尘经过冷凝设备冷凝处理后得到锑白；其中，真空炉内温度为500～700℃，压力为1～100pa。
14.进一步地，锑氧粉的成分包含40～70wt％的sb2o3、30～60wt％的sio2；优选地，按重量百分比计，锑氧粉的成分包含55～60wt％的sb2o3、40～45wt％的sio2，真空炉内温度为600～615℃，压力为35～50pa；或者，按重量百分比计，锑氧粉的成分包含40～54wt％的
sb2o3、46～60wt％的sio2，真空炉内温度为635～650℃，压力为20～35pa；或者，按重量百分比计，锑氧粉的成分包含61～70wt％的sb2o3、30～39wt％的sio2，真空炉内温度为650～700℃，压力为10～20pa。
15.进一步地，真空加热挥发过程中，处理时间为30～180min，优选为50～100min；优选地，真空加热挥发过程中，真空炉的炉体内部功率密度为200～1000w/m3。
16.进一步地，将第一部分锑氧粉加入真空炉前，方法还包括将第一部分锑氧粉依次进行制粒、干燥处理。
17.进一步地，制粒方式为造球或压块。
18.进一步地，方法还包括：将残料和第二部分锑氧粉加入至反射炉中进行还原熔炼反应，生产粗锑；优选地，残料和第二部分锑氧粉之间的重量比为:(0.1～0.2):(0.8～0.9)。
19.进一步地，向反射炉中鼓入还原剂及燃料以进行还原熔炼反应；优选还原剂为煤和/或焦炭；优选燃料为煤、焦炭或天然气中的一种或多种；优选还原熔炼反应的温度为1000～1100℃。
20.进一步地，在真空加热挥发步骤之前，步骤s1还包括：将第一部分锑氧粉加入真空炉之后，同时完成抽真空操作和升温操作；优选升温速率为5～100℃/min。
21.应用本发明的技术方案，通过调整真空炉内温度为500～700℃，压力为1～100pa，进而在该环境下，sb2o3可直接挥发，得到氧化锑烟尘，继而后续氧化锑烟尘进入冷凝设备进行冷凝，得到锑白。同时，该环境下，锑氧粉中其他杂质成分极少甚至不挥发，以固体残料的形式保留在真空炉内以备后续使用。这样，可直接将锑氧粉真空加热挥发得到锑白，其操作工艺流程更简单，生产成本较低，锑白回收率较高，且得到的锑白纯度也较高。
附图说明
22.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
23.图1示出了本发明一种优选的实施例中由锑氧粉生产锑白的装置示意图；以及
24.图2示出了本发明一种优选的实施例中由锑氧粉生产锑白的流程示意图。
25.其中，上述附图包括以下附图标记：
26.10、真空炉；20、冷凝设备；30、抽真空单元；
27.11、炉体；12、加热器；13、转动装置；14、真空炉炉盖；15、炉腔；16、炉底；17、密封法兰；18、特制炉壁；101、锑氧粉入口。
具体实施方式
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
29.正如背景技术部分所描述的，现有技术中以锑氧粉为原料间接生产锑白时，其工艺流程复杂且生产成本高。为了解决这一问题，本发明提供了一种由锑氧粉生产锑白的装置，如图1所示，该装置包括水平顺次连通的真空炉10、冷凝设备20及抽真空单元30；其中，真空炉10包括炉体11；炉体11内部设置有加热器12，且炉体11具有锑氧粉入口101。
30.锑氧粉中，其主要成分是sb2o3，次要成分为sio2等杂质。本发明将锑氧粉加入至真空炉中，通过水平顺次连通的真空炉、冷凝设备及抽真空单元，从而控制真空炉内压力和温度，促使真空炉内温度为500～700℃，压力为1～100pa，进而在该环境下，sb2o3可直接挥发，得到氧化锑烟尘，继而后续氧化锑烟尘通过第二连通通道进入冷凝设备进行冷凝，得到锑白。同时，该环境下，锑氧粉中其他杂质成分不挥发，以固体残料的形式保留在真空炉内以备后续使用。这样，通过本发明的装置，可直接将锑氧粉真空加热挥发得到锑白，其操作工艺流程更简单，生产成本较低，锑白回收率较高，且得到的锑白纯度也较高。
31.在一种优选的实施方案中，如图1所示，装置包括水平顺次连通的真空炉10、冷凝设备20及抽真空单元30。其中，真空炉10包括炉体11、加热器12、转动装置13、真空炉炉盖14、炉腔15、炉底16。真空炉炉盖位于炉体上部，且真空炉炉盖及炉体、炉底环绕构成炉腔。转动装置位于炉体两侧外壁，加热器位于炉体两侧内壁。真空炉炉盖14与炉体11之间设置有密封法兰17及炉壁18。
32.优选地，真空炉的容量为1000～5000kg。基于此，本发明的装置更适宜于工业化生产，可根据生产规模需求选择适配容量的真空炉，这是本领域技术人员在实际操作中可根据实际工况进行选择的。
33.在一种优选的实施方案中，加热器包括但不限于电阻炉丝、电磁感应线圈。更优选地，电磁感应线圈环绕分布在炉体内部侧壁及底壁上。这样，可以促使真空炉内的锑氧粉受热更均匀，进而，锑氧粉中的sb2o3挥发更加充分，锑白的转化率更高。
34.优选地，炉体的内壁设置有保温隔热层。这样，可以有效避免真空炉内热量快速散失，节省能耗且可以保证足够温度促使锑氧粉中的sb2o3更加充分地挥发为氧化锑烟尘。
35.优选地，抽真空单元30为真空泵，这是本领域技术人员可以根据实际工况自行选择的，在此不多赘述。更优选真空泵和冷凝设备通过第一连通通道相连通，且第一连通通道上设置有真空阀门。这样，可以更简便且更精确地控制真空炉内压力。
36.在一种优选的实施方案中，炉体11两侧设置有转动装置13。转动装置可以更有效地实现炉体的倾动，将真空炉10内的残料间断排出。且炉体倾动时，不会带动冷凝装置。本发明在真空加热挥发分离大部分sb2o3之后，再行将残料还原熔炼，也能够显著降低还原熔炼难度，使残留少量sb2o3得以更充分地回收。
37.优选地，炉体11下部还设置有真空炉渣排放口。优选地，冷凝设备20为卧式壳管式冷凝器、立式壳管式冷凝器、套管式冷凝器或螺旋板式冷凝器。这是本领域技术人员可以根据实际工况自行选择的，在此不多赘述。基于此，可以在较短时间内将高温氧化锑烟尘冷却下来，得到白色粉末状锑白。
38.本发明还提供了一种由锑氧粉生产锑白的方法，如图2所示，该方法以锑氧粉为原料，采用上述装置生产锑白，方法包括以下步骤：步骤s1，将第一部分锑氧粉加入真空炉10中进行真空加热挥发，得到氧化锑烟尘和残料；步骤s2，将氧化锑烟尘经过冷凝设备20冷凝处理后得到锑白；其中，真空炉10内温度为500～700℃，压力为1～100pa。
39.基于前文的各项原因，本发明将锑氧粉加入至真空炉10中，并控制真空炉10内压力和温度，促使真空炉10内温度为500～700℃，压力为1～100pa，进而在该环境下，促使sb2o3可直接挥发，得到氧化锑烟尘，继而后续氧化锑烟尘在冷凝设备20中进行冷凝，得到锑白。同时，该环境下，锑氧粉中其他杂质成分不挥发，以固体残料的形式保留在真空炉10内
以备后续使用。这样，通过本发明的方法，可直接将锑氧粉真空加热挥发得到锑白，其操作工艺流程更简单，生产成本较低，且得到的锑白纯度较高，锑元素回收率也较高。
40.出于进一步提高锑白纯度的目的，在一种优选的实施方案中，按重量百分比计，锑氧粉的成分包含40～70wt％的sb2o3、30～60wt％的sio2；优选地，按重量百分比计，锑氧粉的成分包含55～60wt％的sb2o3、40～45wt％的sio2，真空炉内温度为600～615℃，压力为35～50pa；优选地，按重量百分比计，锑氧粉的成分包含40～54wt％的sb2o3、46～60wt％的sio2，真空炉内温度为635～650℃，压力为20～35pa；优选地，按重量百分比计，锑氧粉的成分包含61～70wt％的sb2o3、30～39wt％的sio2，真空炉内温度为650～700℃，压力为10～20pa。
41.基于促使锑氧粉中的sb2o3能够更加充分地挥发为氧化锑烟尘，进而提高锑白的产量，优选真空加热挥发过程中，处理时间为30～180min，更优选为50～60min。优选地，真空加热挥发过程中，真空炉10的炉体11内部功率密度为200～1000w/m3。基于此，可以进一步平衡真空炉内压力环境和温度环境，促使锑氧粉中的sb2o3的挥发程度更大，且挥发过程更稳定。
42.优选地，将第一部分锑氧粉加入真空炉10前，该方法还包括：将第一部分锑氧粉依次进行制粒、干燥处理。制粒可以防止锑氧粉在真空炉10中飞溅，有效地避免锑氧粉未经充分挥发即以粉末的形式进入后续冷凝设备20中，干燥处理可以去除锑氧粉中多余的水分。这样操作，可以进一步提高锑白的纯度。在一种优选的实施方案中，制粒方式为造球或压块。
43.在一种优选的实施方案中，该方法还包括：将残料和第二部分锑氧粉混合后，加入至反射炉中进行还原熔炼反应，生产粗锑。将真空炉10内的残料混合第二部分锑氧粉后一并加入至反射炉中进行还原反应，继续生产粗锑。真空加热挥发处理后，残料中不可避免地会残留少量的sb2o3，基于上述操作，可以将挥发后的残料进一步加以利用，用于生产粗锑，提高锑元素的回收率。尤其需要说明的是，本发明在真空加热挥发分离大部分sb2o3之后，再行将残料还原熔炼，也能够显著降低还原熔炼难度，使残留少量sb2o3得以更充分地回收。
44.优选地，向反射炉中鼓入还原剂及燃料以进行还原反应；优选还原剂为h2、co、煤粉或焦粉中的一种或多种；优选燃料为无烟煤和/或天然气。优选还原熔炼反应的温度为1000～1100℃。这样，可以更好地提供反射炉内的还原氛围，进而促使更多的残料中的sb2o3转化为粗锑，进一步提高锑元素的回收率。
45.基于进一步平衡真空炉10内压力及温度的目的，在真空加热挥发步骤之前，步骤s1还包括：将第一部分锑氧粉加入真空炉10之后，同时完成抽真空操作和升温操作；优选升温速率为5～100℃/min。
46.以下结合具体实施例对本技术作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本技术所要求保护的范围。
47.实施例1
48.原料来源：锑氧粉是由锡矿山闪星锑业有限责任公司锑冶炼厂鼓风炉车间所产，其成分如下：
49.物料名称sb2o3sal2o3sio2caofeofe2o3mgo锑氧粉(g)58.260.25
‑
40.260.0500.021.050.11
50.采用图1所示的装置图由上述原料生产锑白，步骤如下：
51.将100kg上述锑氧粉压块(尺寸：20
×
20
×
36mm)并干燥，得到锑氧块。
52.将上述锑氧块加入真空炉中，通过真空泵及加热器对真空炉抽真空并同时加热(升温速率为20℃/min)，使炉内压力为40pa，温度为600℃。在上述条件下保持30min，锑氧粉在真空炉内进行真空加热挥发。
53.产生的氧化锑烟尘进入冷凝设备进行冷凝，得到锑白56.3kg，锑白中sb2o3含量为99.4％，锑白回收率为96.6％。
54.产生的残料从真空炉中取出，将上述残料和100kg上述锑氧粉混合后，一起加入至反射炉中，并同时向反射炉中鼓入燃料煤粉及还原剂无烟煤进行还原反应，得到粗锑，锑元素回收率为70.2％。
55.实施例2
56.和实施例1的区别仅在于真空炉内温度为615℃。得到锑白56.8kg，锑白中sb2o3含量为99.5％，锑白回收率为97.5％。锑元素回收率为71.5％。
57.实施例3
58.和实施例1的区别仅在于真空炉内压力为35pa。
59.得到锑白56.5kg，锑白中sb2o3含量为99.6％，锑白回收率为97.0％。锑元素回收率为70.9％。
60.实施例4
61.和实施例1的区别在于原料来源及真空炉内温度及压力。
62.原料：锑氧粉成分如下：
63.物料名称sb2o3sal2o3sio2feo锑氧粉(g)53.710.050.1345.260.85
64.真空炉内温度为650℃，压力为35pa。
65.得到锑白51.7kg，锑白中sb2o3含量为99.7％，锑白回收率为96.0％。锑元素回收率为70.6％。
66.实施例5
67.和实施例4的区别仅在于真空炉内温度为635℃，压力为20pa。
68.得到锑白51.9kg，锑白中sb2o3含量为99.6％，锑白回收率为96.4％。锑元素回收率为71.1％。
69.实施例6
70.和实施例1的区别在于原料来源及真空炉内压力。
71.原料来源：锑氧粉其成分如下：
72.物料名称sb2o3sal2o3sio2feo锑氧粉(g)41.70.050.1337.3620.76
73.真空炉内压力为35pa。
74.得到锑白40.5kg，锑白中sb2o3含量为99.6％，锑白回收率为97.1％。锑元素回收率为71.0％。
75.实施例7
76.和实施例6的区别仅在于真空炉内压力为20pa，温度为650℃。
77.得到锑白40.2kg，锑白中sb2o3含量为99.6％，锑白回收率为96.4％。锑元素回收率为70.9％。
78.实施例8
79.和实施例1的区别仅在于真空炉内保持时间为180min。
80.得到锑白55.2kg，锑白中sb2o3含量为99.5％，锑白回收率为94.7％。锑元素回收率为70.5％。
81.实施例9
82.和实施例1的区别仅在于真空炉内保持时间为15min。
83.得到锑白55.8kg，锑白中sb2o3含量为99.5％，锑白回收率为95.8％。锑元素回收率为70.2％。
84.实施例10
85.和实施例1的区别在于原料来源及真空炉内温度及压力。
86.原料：锑氧粉成分如下：
87.物料名称sb2o3sal2o3sio2feo锑氧粉(g)65.710.050.1333.261.39
88.真空炉内温度为650℃，压力为10pa。
89.得到锑白55.7kg，锑白中sb2o3含量为99.7％，锑白回收率为95.6％。锑元素回收率为70.6％。
90.实施例11
91.和实施例10的区别仅在于真空炉内温度为700℃，压力为20pa。
92.得到锑白55.9kg，锑白中sb2o3含量为99.8％，锑白回收率为96.0％。锑元素回收率为71.6％。
93.对比例1
94.和实施例1的区别仅在于真空炉内温度为1000℃。
95.得到锑白49.0kg，锑白中sb2o3含量为95.5％，锑白回收率为84.1％。锑元素回收率为60.3％。
96.对比例2
97.得到锑白50.1kg，和实施例1的区别仅在于真空炉内压力为80pa。
98.锑白中sb2o3含量为94.4％，锑白回收率为86.0％。锑元素回收率为60.2％。
99.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。