一種管道式反應器濕法生產無砷銻白的系統技術方案

本發明專利技術是一種管道式反應器濕法生產無砷銻白的系統，系統包括破碎機、管道式反應器，平板壓濾機、微濾系統、雙極膜系統；所述破碎機分兩路連接兩個管道式反應器，所述管道式反應器中有濃度為30%的FeCl3溶液；所述管道式反應器為“S”形盤繞的反應管組成，通過支架支撐；每段反應管上設置有溫度補償器和靜態混合器；所述管道式反應器出口連接至雙極膜系統；所述雙極膜系統在正負極之間設置有多個重復單元，每個重復單元包括兩側的雙極膜和中間的陰離子交換膜、陽離子交換膜。本系統是一種經濟高效的銻白生產系統，并且解決了現有技術中存在的設備腐蝕、高能耗等問題。

A Pipeline Reactor System for Wet Production of Arsenic-Free Antimony White

The invention relates to a pipeline reactor system for wet production of arsenic-free antimony white. The system comprises a crusher, a pipeline reactor, a flat plate filter press, a microfiltration system and a bipolar membrane system. The crusher is connected by two pipeline reactors in two ways, and the pipeline reactor contains 30% FeCl3 solution. The pipeline reactor is composed of a \S\ shaped coiled reaction tube. A temperature compensator and a static mixer are arranged on each section of the reaction tube; the outlet of the tubular reactor is connected to the bipolar membrane system; the bipolar membrane system is provided with multiple repetitive units between the positive and negative electrodes, each of which includes the bipolar membrane on both sides and the anion exchange membrane and the cation exchange membrane in the middle. The system is an economical and efficient antimony white production system, and solves the problems of equipment corrosion and high energy consumption in the existing technology.

【技術實現步驟摘要】
一種管道式反應器濕法生產無砷銻白的系統
本專利技術屬于化工濕法生產銻白領域，具體涉及一種利用利用管道式反應器濕法生產銻白并利用雙極膜提純物料的系統。采用管道式反應器濕法生產銻白三氧化二銻屬于無砷銻白，產品品質好，避免了傳統工藝的能耗和污染問題。
技術介紹
當前銻白生產(productionofantimonytrioxide)主要從金屬銻、粗氧化銻和三氯化銻溶液制取三氧化二銻的過程，屬工業銻化合物制取范疇。三氧化二銻商品名為銻白，主要用作生產搪瓷、顏料、油漆、塑料、玻璃、陶瓷、防火織物等原料。生產方法有火法和濕法，主要用火法生產。中國在20世紀40年代開始生產銻白。1958年錫礦山礦務局首先采用金屬銻為原料，用類似反射爐結構的銻白爐生產銻白，產品質量上乘，80年代中國首先用濕法氯化一水解的方法從硫化銻礦或粗氧化銻生產銻白。在此之前，濕法主要用來制取半導體工業用的高純銻白和作催化劑用的活性銻白。隨著科學技術和生產的發展，對銻白的純度、粒度和白度等物理性能提出了新的要求，除工業純銻白外，還生產出了高純銻白、粒度分布范圍小的分級銻白、超細銻白(小于1μm)和微粒銻白(小于0.1μm)等。此外，還生產有使用時不揚塵的無塵銻白，如濕潤狀、糊膏狀和粒狀銻白等。火法生產可用兩種原料，中國、日本、前蘇聯、意大利等多用金屬銻原料，美國、西歐一些國家、玻利維亞等國則多用粗氧化銻原料。金屬銻制取銻白為金屬銻的氧化揮發過程，包括銻熔化和氧化揮發及銻白冷卻等作業，又稱為間接法。方法基于金屬銻氧化反應的自由能變化負值較大，生成的三氧化二銻在操作溫度下有較大蒸氣壓(973K，2613Pa;1073K，61。72Pa;1173K，12572Pa;1273K，22931Pa)。銻氧化為放熱反應：2Sb+3/2O2==Sb2O3其△H298=-642.45kJ/mol。雜質砷和硒也有較大的氧化趨勢，是影響銻白質量的主要雜質元素，如硒會使銻白變紅。中國要求金屬銻原料中的砷和硒含量分別不超過0.05%和0.005%。鉛氧化反應的自由能變化負值較銻小，在操作溫度下PbO的蒸氣壓低于666.6Pa，主要以金屬鉛形態富集在殘銻中。金屬銻生產銻白的工藝流程如圖所示。金屬銻在銻白爐熔池中熔化，保持爐溫在1273±20K，向銻液內部或表面鼓入空氣，使銻氧化成Sb2O3揮發。揮發物在爐頂和冷空氣相遇，三氧化二銻迅速冷卻成固體微粒，先用旋風收塵器分離出異物和粗粒銻白后，再用布袋收塵室收集銻白產品。隨著銻的氧化揮發，熔池中雜質鉛不斷積累，在含量增加到影響銻白質量時排出。影響銻白結晶晶型、白度和粒度等的主要因素有作業溫度、鼓入銻液的空氣量、冷卻風量和爐內氣氛等。作業溫度以調節鼓入的空氣量來控制，空氣量大，銻氧化速度增加，溫度升高;反之亦然。爐內應維持強氧化氣氛，使銻蒸氣完全氧化。大量冷卻風使Sb2O3晶體急劇冷卻，生成以立方晶型為主的Sb2O3晶體。銻白含立方晶型的Sb2O3越多，其白度也越好。快速冷卻還可使銻白顆粒細化。若改變空氣冷卻方式，調整銻蒸氣濃度和加快冷卻速度，可制得超細和微粒銻白。中國錫礦山礦務局冶煉廠用含銻不小于99.65%的金屬銻，在穩定條件下可生產符合中國標準零級的銻白(Sb2O3含量不小于99.50%)，銻直收率大于89%，回收率為98%。銻白爐有多種爐型，如類似反射爐結構的爐型、外加熱輻射式爐型、電爐和等離子體爐等。等離子體爐單臺生產能力小，主要用于生產超細銻白。銻白爐正常生產時，有的靠反應熱維持作業溫度，有的靠外加熱。中國采用的類似反射爐結構的自熱式銻白爐。其結構是在反射爐爐頂沿橫向在爐內懸掛兩個圓柱形反應室，反應室上部出口與冷卻煙道聯通，下部出口對著銻熔體表面。反應室下部的爐底面裝有一根空氣管，上部沿軸線裝有一根出口向下的二次空氣管，一次空氣管向銻熔體內部鼓風，二次空氣管向熔體表面鼓風。粗氧化銻生產銻白在回轉窯內加熱粗氧化銻使氧化銻揮發制取純銻白的方法。粗氧化銻原料由硫化銻精礦回轉窯氧化揮發制備，故稱“雙窯法”，亦稱直接法。回轉窯用輕柴油或天然氣加熱至1473K左右，粗氧化銻中的氧化銻受熱變成Sb2O3蒸氣揮發，用空氣冷卻，然后進入布袋收塵系統收集的銻白，經分級、混合后包裝。控制加入粗氧化銻的量、爐溫和冷卻空氣量，可以產出不同粒度的產品。此法操作溫度較高，除雜質效果不好，砷和大部分鉛進入產品。產品含Sb2O399.3%，砷、鉛含量分別達到0.2%～0.35%和0.1%～0.25%。第一窯要求硫化銻精礦含Sb58%以上，雜質含量要低。方法的優點是生產流程短，機械化、自動化程度高，勞動生產率高。粗氧化銻揮發的金屬回收率為98%，從硫化銻精礦至銻白的金屬回收率為95%。濕法生產三氯化銻溶液經水解、中和制取銻白的方法，過程和酸性濕法煉銻中的銻回收相同。三氯化銻溶液可以是銻精礦的氯化浸出液，粗氧化銻的鹽酸溶解液，或者是脆硫銻鉛精礦處理所得的脫銀、鉛、砷后的三氯化銻溶液。以粗氧化銻為原料用鹽酸溶解所得的三氯化銻溶液含五價銻不多，用于制取銻白一般不需經過還原。純凈的三氯化銻溶液可用堿性溶液直接中和制取，以減少水的用量。濕法生產的銻白化學純度高，零級品率高于90%，表面活性大。還可生產用作催化劑的活性氧化銻。活性三氧化銻易與試劑發生反應，特別適用于進一步生產銻化合物，如銻酸鈉、醋酸銻、膠體五氧化銻等產品。但工業生產的濕法銻白，常因洗滌不充分或雜質影響等原因，其白度一般比火法銻白稍差。火法生產的銻白，其晶型以立方為主，而濕法銻白以斜方為主，光穩定性差，遇光易變色，影響其外觀，用途受到限制。要使斜方晶型轉變為立方晶型，需作特殊處理，如熱處理或添加酒石酸等絡合劑等。
技術實現思路
專利技術目的：本專利技術是一種管道式反應器濕法生產無砷銻白的系統，其目的在于提供一種經濟高效的銻白生產系統，并且解決了現有技術中存在的設備腐蝕、高能耗等問題。技術方案：一種管道式反應器濕法生產無砷銻白的系統，該系統包括破碎機、管道式反應器，平板壓濾機、微濾系統、雙極膜系統；所述破碎機分兩路連接兩個管道式反應器，所述管道式反應器中有濃度為30%的FeCl3溶液；所述管道式反應器為“S”形盤繞的反應管組成，通過支架支撐；每段反應管上設置有溫度補償器和靜態混合器；所述管道式反應器出口連接至雙極膜系統；所述雙極膜系統在正負極之間設置有多個重復單元，每個重復單元包括兩側的雙極膜和中間的陰離子交換膜、陽離子交換膜。所述管道式反應器濕法生產無砷銻白的系統，優選地：所述靜態混合器內設置有多個混合單元，所述混合單元為弧形或螺旋形旋流件。所述管道式反應器濕法生產無砷銻白的系統，優選地：所述靜態混合器長度為管徑的10-25倍。所述管道式反應器濕法生產無砷銻白的系統，優選地：所述溫度補償器每隔5m設置一個。所述管道式反應器濕法生產無砷銻白的系統，優選地：所述管道式反應器豎直安裝。所述管道式反應器濕法生產無砷銻白的系統，優選地：所述管道式反應器入口在下出口在上。優點及效果：1.管道式反應器在高溫和高壓下對輝銻礦侵出，侵出率99.8%；2.壓濾后微濾膜濃縮五價銻離子；3.還原后溶液進入雙極膜中水解，水解產物為鹽酸和產品；4.本系統解決了濕法生產銻白的高壓浸出問題，提高了銻的進出率，通過雙極膜回收產品，解決了傳本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種管道式反應器濕法生產無砷銻白的系統，其特征在于：該系統包括破碎機（1）、管道式反應器（2），平板壓濾機、微濾系統、雙極膜系統（3）；所述破碎機（1）分兩路連接兩個管道式反應器（2），所述管道式反應器（2）中有濃度為30%的FeCl3?溶液；所述管道式反應器為“S”形盤繞的反應管（23）組成，通過支架（24）支撐；每段反應管（23）上設置有溫度補償器（22）和靜態混合器（21）；所述管道式反應器出口連接至雙極膜（3）系統；所述雙極膜系統在正負極之間設置有多個重復單元，每個重復單元包括兩側的雙極膜和中間的陰離子交換膜、陽離子交換膜。

【技術特征摘要】
1.一種管道式反應器濕法生產無砷銻白的系統，其特征在于：該系統包括破碎機（1）、管道式反應器（2），平板壓濾機、微濾系統、雙極膜系統（3）；所述破碎機（1）分兩路連接兩個管道式反應器（2），所述管道式反應器（2）中有濃度為30%的FeCl3溶液；所述管道式反應器為“S”形盤繞的反應管（23）組成，通過支架（24）支撐；每段反應管（23）上設置有溫度補償器（22）和靜態混合器（21）；所述管道式反應器出口連接至雙極膜（3）系統；所述雙極膜系統在正負極之間設置有多個重復單元，每個重復單元包括兩側的雙極膜和中間的陰離子交換膜、陽離子交換膜。2.根據權利要求1所述管...

【專利技術屬性】
技術研發人員：于健康，
申請(專利權)人：遼寧工程技術大學，
類型：發明
國別省市：遼寧,21