一種處理銻砷物料的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬有色金屬冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種銻砷物料的處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)是產(chǎn)銻大國(guó)，也是世界上銻資源最豐富的國(guó)家，銻儲(chǔ)量占世界銻儲(chǔ)量的 32. 9%。但經(jīng)過(guò)幾十年的開(kāi)采，單銻型礦石的可利用的查明資源儲(chǔ)量逐年減少，后備基地不 足，因而必須轉(zhuǎn)向混合型銻礦如鉛銻礦、銻砷礦等的開(kāi)發(fā)和利用?；旌闲弯R礦的開(kāi)采和利用 產(chǎn)生了大量的銻砷合金。砷是一種極有害的雜質(zhì)元素，在常壓下?lián)]發(fā)與空氣中的氧發(fā)生反 應(yīng)生成三氧化二砷（As 2O3)即砒霜，毒性很大，會(huì)對(duì)操作人員身體造成損害。不僅影響冶煉 系統(tǒng)中的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，更給環(huán)境造成嚴(yán)重污染。由于銻砷位于元素周期表中同一主族，銻 和砷的金屬狀態(tài)能夠無(wú)限互溶，給銻砷合金除砷帶來(lái)困難。
[0003] 目前粗銻除砷的主要方法有堿性精煉除砷法，加鋁除砷法、水溶液電解精煉除砷 法等。
[0004] 氧化堿性精煉除砷法為目前粗銻除砷的主要方法。在1073~1123K溫度下，按砷 含量計(jì)算加入Na 2CO3或加入NaOH :Na2C03=l :3的混合熔劑，向銻液中鼓入空氣，砷被氧化成 As2O5，再與造渣劑Na2CO3反應(yīng)，生成砷酸鈉（Na 3AsO4)和少量亞砷酸鈉（Na3AsO3)而與銻分 離。
[0005] 該方法產(chǎn)生的砷堿渣有毒，其堆放和處理都存在問(wèn)題。同時(shí)，在精煉過(guò)程中銻也生 成銻酸鈉進(jìn)入砷堿渣，一般每kg砷要帶走5-10 kg銻，銻的消耗量大，進(jìn)一步分離較為復(fù) 雜。
[0006] 加鋁除砷法是在一定工況下，主要利用砷鋁在熔融狀態(tài)下可以形成砷鋁合金的原 理除砷，多在粗錫精煉時(shí)應(yīng)用，反應(yīng)如下[As] + [Al]=AlAs(s)。該方法產(chǎn)生的（AlAs)浮渣有 毒，且Al價(jià)格昂貴，生產(chǎn)成本高。
[0007] 水溶液電解法較傳統(tǒng)的電解除砷提高了電流密度，降低了電解溫度，同時(shí)加入了 乙二胺四乙酸二鈉來(lái)抑制砷在陽(yáng)極的溶解和在陰極的析出，可獲得合格的陰極銻，最后砷 進(jìn)入陽(yáng)極泥中。該法尚在實(shí)驗(yàn)室研宄階段，生產(chǎn)能力小，電耗高，電解質(zhì)加入了氫氟酸，對(duì)電 解槽材質(zhì)要求較高，同時(shí)還需解決電解液循環(huán)等問(wèn)題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008] 本實(shí)用新型的目的是提供一種處理銻砷物料的裝置，以解決銻砷物料冶煉過(guò)程中 有害雜質(zhì)砷難以去除的問(wèn)題。
[0009] 本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：一種處理銻砷物料的裝置，包括爐體、爐蓋、爐 身，爐體內(nèi)設(shè)有筒形耐火材料層，所述耐火材料層的中心放置有石墨坩堝，耐火材料層頂部 放置有揮發(fā)物收集槽，揮發(fā)物收集槽位于石墨坩堝的頂部外側(cè)，揮發(fā)物收集槽與石墨坩堝 之間留有間隙，耐火材料層的底部通過(guò)真空泵管與真空泵連接，石墨坩堝與耐火材料層之 間設(shè)有加熱系統(tǒng)，爐蓋和爐身之間設(shè)有密封圈。
[0010] 優(yōu)選的，所述爐蓋和爐身帶有夾套，夾套內(nèi)設(shè)有水冷卻管，水冷卻管接水冷系統(tǒng)。
[0011] 優(yōu)選的，所述石墨坩堝的底部設(shè)有測(cè)溫?zé)犭娕肌?br>[0012] 優(yōu)選的，所述加熱系統(tǒng)為加熱電阻絲。
[0013] 本實(shí)用新型的基本原理：利用本實(shí)用新型裝置處理銻砷物料，實(shí)質(zhì)上是真空蒸餾 分離過(guò)程。由于砷的沸點(diǎn)接近615°C，銻的沸點(diǎn)1635°C，銻和砷的飽和蒸汽壓差異大。圖1 為Sb-As系二元相圖，由圖可以看出，Sb-As系在全組成范圍內(nèi)不生成化合物，液態(tài)時(shí)完全 相互溶解，固態(tài)時(shí)也相互溶解，在含Asl9. 5%處形成共沸混合物。在一定壓力下，共沸混合 物有一定組成，不能用分餾方法來(lái)分離共沸混合物；但當(dāng)外壓改變時(shí)，共沸混合物的組成亦 變，在個(gè)別情況下分餾也可達(dá)到分離提純，特別是在富銻端，含As < 19. 5%的粗銻不會(huì)影響 砷的揮發(fā)除去。因此，利用銻和砷飽和蒸汽壓的差異，控制合適的蒸餾溫度低、蒸餾時(shí)間和 壓強(qiáng)(真空度)，即可實(shí)現(xiàn)銻砷物料的蒸餾分離。蒸餾后砷蒸氣冷凝以金屬砷的形式產(chǎn)出，毒 性最小，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，避免了傳統(tǒng)粗銻除砷工藝中砷鹽帶來(lái)的二次污染。
[0014] 本實(shí)用新型基于真空冶金原理，采用一種真空蒸餾裝置處理銻砷物料，實(shí)現(xiàn)了銻 砷物料中砷和銻的有效分離，處理過(guò)程清潔高效、無(wú)廢水廢渣產(chǎn)生，避免了砷的二次污染， 同時(shí)金屬回收率高；獲得的金屬銻和金屬砷產(chǎn)品，金屬砷的毒性低，可有效解決粗銻精煉時(shí) 雜質(zhì)砷帶來(lái)的二次污染，實(shí)現(xiàn)銻砷物料的清潔化處理，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高企業(yè)利潤(rùn)。
[0015] 本實(shí)用新型整個(gè)處理過(guò)程無(wú)廢渣廢水產(chǎn)生，且卸料時(shí)砷為金屬砷，相比砷的氧化 物其毒性最低。整個(gè)銻砷分離工藝流程短，不需要添加其他化學(xué)試劑就能得到金屬砷和金 屬銻兩種有價(jià)產(chǎn)品，與火法精煉和電解精煉相比，本實(shí)用新型更有優(yōu)勢(shì)。
[0016] 本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)銻砷合金中有害元素砷的去除，粗銻中砷經(jīng)一次蒸餾即可降到 1%以下，且銻回收率較高，分離效果明顯。采用本實(shí)用新型裝置處理含砷較多的銻砷合金物 料，無(wú)有害廢水廢渣產(chǎn)生，處理過(guò)程節(jié)能、環(huán)保。
[0017] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0018] (1)處理過(guò)程清潔環(huán)保，無(wú)二次污染。本實(shí)用新型在真空環(huán)境下完成，處理過(guò)程完 全密封。有害元素砷在真空爐內(nèi)先以砷蒸氣的形式揮發(fā)，最后冷凝成金屬砷集中在揮發(fā)物 收集槽，相比傳統(tǒng)除砷法無(wú)有害廢水廢渣產(chǎn)生，無(wú)二次污染。
[0019] (2)本實(shí)用新型真空度為300Pa_500Pa，屬于低真空度。
[0020] (3)工藝流程短：本實(shí)用新型只需一次蒸餾即可實(shí)現(xiàn)銻砷物料中有害雜質(zhì)砷的去 除，工藝流程簡(jiǎn)短。
[0021] (4)產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價(jià)值高。傳統(tǒng)的銻砷分離后砷以砷鹽的形式產(chǎn)出，砷鹽有毒有害，經(jīng) 濟(jì)價(jià)值低。本實(shí)用新型砷的產(chǎn)品為金屬砷，毒性小，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高。
[0022] (5)金屬回收率高。本實(shí)用新型在真空爐內(nèi)進(jìn)行，真空環(huán)境下?tīng)t體完全密封，處理 過(guò)程金屬質(zhì)量平衡，沒(méi)有損失，金屬回收率高。
[0023] (6)能耗低。本實(shí)用新型處理銻砷物料，真空度低；處理裝置只采用電加熱。因此， 相比傳統(tǒng)法能耗低。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1是Sb-As系二元相圖；
[0025] 圖2是一種處理銻砷物料的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 附圖標(biāo)記含義如下：爐體（1)、爐蓋（2)、爐身（3)、揮發(fā)物收集槽（4)、耐火材料層 (5)、石墨坩堝（6)、加熱電阻絲（7)、測(cè)溫?zé)犭娕迹?)、真空泵管（10)、密封圈（11)、水冷卻管 (12)〇
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0028] -種處理銻砷物料的裝置，包括爐體1、爐蓋2、爐身3,爐體1內(nèi)設(shè)有筒形耐火材料 層5,耐火材料層5的中心放置有石墨坩堝6,耐火材料層5頂部放置有揮發(fā)物收集槽4,揮 發(fā)物收集槽4位于石墨坩堝6的頂部外側(cè)，揮發(fā)物收集槽4與石墨坩堝6之間留有間隙，耐 火材料層5的底部通過(guò)真空泵管10與真空泵連接，真空泵為現(xiàn)有裝置，附圖未標(biāo)出；石墨坩 堝6與耐火材料層5之間設(shè)有加熱系統(tǒng)，本實(shí)施方式中加熱系統(tǒng)采用加熱電阻絲7,但不限 于該種加熱方式，還包括感應(yīng)加熱方式等。爐蓋2和爐身3之間設(shè)有密封圈11。外用螺栓 鏈接，便于拆卸、加料和取料。石墨坩堝6的底部設(shè)有測(cè)溫?zé)犭娕?。
[0029] 爐蓋2和爐身3帶有夾套(采用雙層不銹鋼材質(zhì))，夾套內(nèi)設(shè)有水冷卻管12,水冷卻 管12接水冷系統(tǒng)(現(xiàn)有裝置，附圖未標(biāo)出）。
[0030] 為安全起見(jiàn)，先抽真空再加熱，加熱前打開(kāi)水冷卻系統(tǒng)，防止?fàn)t內(nèi)石墨材料在高溫 環(huán)境時(shí)燒壞。邊抽真空邊升溫。
[0031] 砷以金屬砷的形式優(yōu)先揮發(fā)最終冷凝在揮發(fā)物收集槽，銻則以金屬銻的形式冷凝 在石墨坩堝內(nèi)，沒(méi)有廢水廢渣產(chǎn)出，無(wú)二次污染。
[0032] 實(shí)例.所用原料為一種銻砷合金，其主要化學(xué)成分為銻和砷，有少量的鉛，成分見(jiàn) 表1，主要技術(shù)參數(shù)：蒸餾溫度950°C，保溫時(shí)間30min，真空度500Pa。
[0033]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種處理銻砷物料的裝置，其特征在于：它包括爐體（1)、爐蓋（2)、爐身（3)，爐體 (1)內(nèi)設(shè)有筒形耐火材料層（5 )，所述耐火材料層（5 )的中心放置有石墨坩堝（6 )，耐火材料 層（5)頂部放置有揮發(fā)物收集槽（4)，揮發(fā)物收集槽（4)位于石墨坩堝（6)的頂部外側(cè)，揮發(fā) 物收集槽（4)與石墨坩堝（6)之間留有間隙，耐火材料層（5)的底部通過(guò)真空泵管（10)與 真空泵連接，石墨坩堝（6)與耐火材料層（5)之間設(shè)有加熱系統(tǒng)，爐蓋（2)和爐身（3)之間 設(shè)有密封圈（11)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理銻砷物料的裝置，其特征在于：所述爐蓋（2)和爐身 (3 )帶有夾套，夾套內(nèi)設(shè)有水冷卻管（12 )，水冷卻管（12 )接水冷系統(tǒng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種處理銻砷物料的裝置，其特征在于：所述石墨坩堝 (6)的底部設(shè)有測(cè)溫?zé)犭娕迹?)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種處理銻砷物料的裝置，其特征在于：所述加熱系統(tǒng)為加 熱電阻絲（7)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種處理銻砷物料的裝置，以解決銻砷物料冶煉過(guò)程中有害雜質(zhì)砷難以去除的問(wèn)題。該裝置包括爐體、爐蓋、爐身，爐體內(nèi)設(shè)有筒形耐火材料層，所述耐火材料層的中心放置有石墨坩堝，耐火材料層頂部放置有揮發(fā)物收集槽，揮發(fā)物收集槽位于石墨坩堝的頂部外側(cè)，揮發(fā)物收集槽與石墨坩堝之間留有間隙，耐火材料層的底部通過(guò)真空泵管與真空泵連接，石墨坩堝與耐火材料層之間設(shè)有加熱系統(tǒng)。本實(shí)用新型基于真空冶金原理，實(shí)現(xiàn)了銻砷合金物料中銻和砷的有效分離，處理過(guò)程清潔高效、無(wú)廢水廢渣產(chǎn)生，避免了砷的二次污染，同時(shí)金屬回收率高。
【IPC分類】C22B30-02, C22B9-02
【公開(kāi)號(hào)】CN204417566
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520044509
【發(fā)明人】陳正, 惠應(yīng)武, 郭鍵柄, 張琪
【申請(qǐng)人】蘭州有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年1月22日