一種真空蒸餾分離提純鉍的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種真空蒸餾分離提純鉍的系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用真空蒸餾爐系統(tǒng)對(duì)鉛鉍合金連續(xù)進(jìn)行真空蒸餾分離提純鉍，真空蒸餾爐系統(tǒng)包括熔煉爐和蒸餾爐，熔煉爐和蒸餾爐之間設(shè)有虹吸槽，熔煉爐內(nèi)有熔煉爐體、進(jìn)料漏斗，熔煉爐下部設(shè)有出料管，出料管一端伸入虹吸槽中，虹吸槽通過虹吸管與蒸餾爐上部連接；蒸餾爐包括爐芯和爐芯外圍的蒸餾爐盤，蒸餾爐盤外圍設(shè)有冷凝罩；蒸餾爐在爐芯側(cè)壁處設(shè)有溢流管，爐芯在側(cè)壁上設(shè)有供液態(tài)或氣態(tài)金屬通過的孔隙，爐芯下端設(shè)有出鉛管，蒸餾爐盤和冷凝罩之間區(qū)域的底部通過管道連接有鉍收集器；蒸餾爐設(shè)有吸真空管、冷卻水進(jìn)口和冷卻水出口。
【專利說明】一種真空蒸餾分離提純鉍的系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種利用真空蒸餾技術(shù)分離提純鉍的系統(tǒng)，屬于鉍冶煉分離提純【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]鉍(鉍)，原子序數(shù)83，銀白色或微紅色，有金屬光澤。主要用于制造易熔合金，用于焊錫、保險(xiǎn)絲、消防裝置、自動(dòng)噴水器、鍋爐安全塞等。同時(shí)，鉍合金具有凝固時(shí)不收縮的特性，用于鑄造印刷鉛字和高精度鑄型。另外，碳酸氧鉍和硝酸氧鉍用于治療皮膚損傷和腸胃病。
[0003]鉛鉍合金，在有色冶煉或煉鐵廠中，很多時(shí)候以副產(chǎn)品出現(xiàn)，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值、使用價(jià)值都不大，需將其分離、提純，變成精鉛、精鉍，才能發(fā)揮其使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，經(jīng)過科技工作者和技術(shù)專家的長(zhǎng)期摸索，目前國內(nèi)鉛、鉍分離技術(shù)主要以氯化法和電解法為主。氯化法該法在大型有色金屬冶煉廠使用較多。其生產(chǎn)過程是將鉛鉍合金熔化，向熔體中通人氯氣，鉛優(yōu)先與氯氣化合形成氯化鉛渣(鉛C12)，將氯化鉛渣除去，從而達(dá)到分離鉛鉍。分出的鉍再經(jīng)火法處理，得到精鉍。同時(shí)，氯化鉛渣另行處理，產(chǎn)出精鉛。優(yōu)點(diǎn):(1)此法比較簡(jiǎn)單，適合大規(guī)模生產(chǎn)。缺點(diǎn):(I)此法法成本較高，需形規(guī)?；a(chǎn)才產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價(jià)值。(2)當(dāng)合金中鉍的含量< 12%時(shí)，此法成本會(huì)很高，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。(3)操作要求嚴(yán)格，易污染環(huán)境，環(huán)境毒害性大。(4)氯化后，鉍和鉛均需再次冶煉，造成總成本上升，且繼續(xù)造成環(huán)境污染。電解法，即將合金溶解后，配用一定母液后，根據(jù)鉛、鉍的的標(biāo)準(zhǔn)電極電位不同采取電解法。在一定的電解電壓等條件下，合金陽極板中的鉛形成離子溶入電解液，并隨后在鉛陰極板上還原析出電鉛產(chǎn)品，一般鉛>99.5%;而鉍比鉛更具正電性，不發(fā)生電化溶解而形成陽極泥富集，一般鉍>95%，即粗鉍。粗鉍再用火法精煉就可得到精鉍。優(yōu)點(diǎn):(1)成本相對(duì)較低。(2)設(shè)備投入相對(duì)較少。缺點(diǎn):(I)母液選擇比較關(guān)鍵，否則容易造成電鉛雜質(zhì)含量增高，電解效率低等從而造成分離過程達(dá)不到要求。(2)由于是電解，其能耗相對(duì)較高。(3)鉍形成陽極泥后還需進(jìn)一步加工，造成后續(xù)的環(huán)境污染。(4)由于電解廢液的水污染性，需作處理后才能排放。(5)電解法適用于含鉍量較低的合金。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中氯化法和電解法分離鉛和鉍的技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是在于提供一種通過簡(jiǎn)單系統(tǒng)從鉛鉍合金中連續(xù)分離提純出高純度鉍的系統(tǒng)，該系統(tǒng)低成本、低能耗、環(huán)保，滿足工業(yè)生產(chǎn)要求。
[0005]本實(shí)用新型提供了一種真空蒸餾分離提純鉍的系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用真空蒸餾爐系統(tǒng)對(duì)鉛鉍合金連續(xù)進(jìn)行真空蒸餾分離提純鉍，真空蒸餾爐系統(tǒng)包括熔煉爐和蒸餾爐，熔煉爐和蒸餾爐之間設(shè)有虹吸槽，熔煉爐內(nèi)有熔煉爐體、進(jìn)料漏斗，熔煉爐下部設(shè)有出料管，出料管一端伸入虹吸槽中，虹吸槽通過虹吸管與蒸餾爐上部連接；蒸餾爐包括爐芯和爐芯外圍的蒸餾爐盤，蒸餾爐盤外圍設(shè)有冷凝罩；蒸餾爐在爐芯側(cè)壁處設(shè)有溢流管，爐芯在側(cè)壁上設(shè)有供液態(tài)或氣態(tài)金屬通過的孔隙，爐芯下端設(shè)有出鉛管，蒸餾爐盤和冷凝罩之間區(qū)域的底部通過管道連接有鉍收集器；蒸餾爐設(shè)有吸真空管、冷卻水進(jìn)口和冷卻水出口 ；吸真空管在蒸餾爐外部連接真空泵，溢流管、出鉛管在蒸餾爐外部連接真空收集器。
[0006]進(jìn)行鉛鉍合金蒸餾分離提純鉍時(shí)，開啟冷卻水循環(huán)，冷卻水由冷卻水進(jìn)口進(jìn)，由冷卻水出口出；開啟真空泵，使蒸餾爐內(nèi)部呈負(fù)壓狀態(tài)；將鉛鉍合金連續(xù)送入溫度在500^5500C的熔煉爐爐體中進(jìn)行熔化，熔化所得金屬液流入虹吸槽中；維持爐芯內(nèi)部溫度為155(Tl600°C，蒸餾爐內(nèi)部真空度維持在< 8Pa，虹吸槽中的金屬液經(jīng)虹吸管虹吸，從蒸餾爐體上部進(jìn)入蒸餾爐體的爐芯內(nèi)，在爐芯中的金屬液中鉍，經(jīng)過蒸餾爐盤蒸餾分離后，揮發(fā)成鉍蒸汽，鉍蒸汽進(jìn)入冷凝罩內(nèi)區(qū)域冷凝聚集成液態(tài)，聚集的液態(tài)鉍經(jīng)蒸餾爐盤和冷凝罩之間區(qū)域的底部的管道，流入到鉍收集器中；進(jìn)入爐芯內(nèi)的除鉍外的其它金屬混合物從爐芯底部的出鉛管流出，完成鉛鉍合金中鉍的連續(xù)分離提純。當(dāng)爐芯內(nèi)部的金屬液過多時(shí)從溢流管排出蒸餾爐。
[0007]本實(shí)用新型的從鉛鉍合金中分離提純鉍的系統(tǒng)還包括以下優(yōu)選方案。
[0008]優(yōu)選的方案中爐芯內(nèi)部溫度為155(Tl575°C ;最優(yōu)選為1550°C。
[0009]優(yōu)選的方案中熔煉爐體內(nèi)部溫度為52(T540°C ;最優(yōu)選為520°C。
[0010]優(yōu)選的方案中物料以5.2?5.8kg/h的速率通過進(jìn)料漏斗送入熔煉爐體中。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型首次設(shè)計(jì)出一種通過真空蒸餾爐系統(tǒng)，并結(jié)合該裝置設(shè)計(jì)出真空蒸餾分離鉛鉍金屬的系統(tǒng)方法。本實(shí)用新型的系統(tǒng)相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):1、系統(tǒng)簡(jiǎn)單易行，可進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)；2、設(shè)備及投入更少，能耗低，成本低廉；3、對(duì)環(huán)境污染小，幾乎沒有廢氣，不產(chǎn)生廢水，廢渣極少；3、分離效果好，分離出的鉍純度彡99.9%，無需后續(xù)精煉加工，分離得到的金屬鉛純度也在99.5%以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型真空蒸餾分離鉍的系統(tǒng)流程圖。
[0013]圖2為本實(shí)用新型鉍中鉛含量與蒸餾溫度關(guān)系曲線圖。
[0014]圖3為真空蒸餾爐系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成圖。
[0015]圖中
[0016]I熔煉爐，2蒸餾爐，3熔煉爐體，4進(jìn)料漏斗，5出料管，6虹吸管，7冷凝罩，8爐芯，9蒸餾爐盤，10鉍收集器，11溢流管，12出鉛管，13虹吸槽，14吸真空管，15冷卻水進(jìn)口，16冷卻水出口。

【具體實(shí)施方式】
[0017]以下實(shí)施例旨在進(jìn)一步說明本實(shí)用新型內(nèi)容，而不是限制本實(shí)用新型保護(hù)范圍。
[0018]實(shí)施例1
[0019]如圖3所示，本實(shí)施方式提供為一種真空蒸餾分離提純鉍的系統(tǒng)方法，所述的真空蒸餾爐系統(tǒng)包括熔煉爐I和蒸餾爐2，熔煉爐I和蒸餾爐2之間設(shè)有虹吸槽13，熔煉爐I內(nèi)有熔煉爐體3、進(jìn)料漏斗4，熔煉爐I下部設(shè)有出料管5，出料管5 —端伸入虹吸槽13中，虹吸槽13通過虹吸管6與蒸餾爐2上部連接；蒸餾爐2包括爐芯8和爐芯外圍的蒸餾爐盤9，蒸餾爐盤9外圍設(shè)有冷凝罩7 ;蒸餾爐2在爐芯8側(cè)壁處設(shè)有溢流管11，爐芯8在側(cè)壁上設(shè)有供液態(tài)或氣態(tài)金屬通過的孔隙，爐芯8下端設(shè)有出鉛管12，蒸餾爐盤9和冷凝罩7之間區(qū)域的底部通過管道連接有鉍收集器10，蒸餾爐2設(shè)有吸真空管14、冷卻水進(jìn)口 15和冷卻水出口 16 ;吸真空管14在蒸餾爐2外部連接真空泵，溢流管11、出鉛管12在蒸餾爐2外部連接真空收集器。
[0020]進(jìn)行鉛鉍合金蒸餾分離提純鉍時(shí)，開啟冷卻水循環(huán)，冷卻水由冷卻水進(jìn)口 15進(jìn)，由冷卻水出口 16出；開啟真空泵，通過吸真空管14吸真空，使蒸餾爐2內(nèi)部呈負(fù)壓狀態(tài)；將鉛鉍合金連續(xù)送入溫度在50(T55(TC的熔煉爐I爐體中進(jìn)行熔化，熔化所得金屬液經(jīng)出料管5流入虹吸槽13中；維持爐芯8內(nèi)部溫度為155(Tl600°C，蒸餾爐2內(nèi)部真空度維持在< 8Pa,虹吸槽13中的金屬液再通過虹吸管6虹吸，從蒸餾爐2上部進(jìn)入蒸餾爐2的爐芯8內(nèi)，在爐芯8中的金屬液中鉍，經(jīng)過蒸餾爐盤9蒸餾分離后，揮發(fā)成鉍蒸汽，鉍蒸汽進(jìn)入冷凝罩7內(nèi)區(qū)域冷凝聚集成液態(tài)，聚集的液態(tài)鉍經(jīng)蒸餾爐盤9和冷凝罩7之間區(qū)域的底部的管道，流入到鉍收集器10中；進(jìn)入爐芯8內(nèi)的除鉍外的其它液態(tài)金屬混合物(主要含鉛)從爐芯8底部的出鉛管12流出，完成鉛鉍合金中鉍的連續(xù)分離。當(dāng)爐芯8內(nèi)部的金屬液過多時(shí)從溢流管11排出蒸餾爐2。
[0021]實(shí)施例2
[0022]采用的鉛鉍合金來源于江西某冶煉廠，其中Fe、Cu、As和Cd含量在0.3wt%以下，Sb含量在0.5wt%以下，Ag含量在2wt%以內(nèi)。采用原子吸收光譜法進(jìn)行檢測(cè)；檢測(cè)儀器:原子吸收分光光度計(jì)(含氫化物發(fā)生器)，AA320N。
[0023]參照附圖3的裝置進(jìn)行鉛鉍合金蒸餾分離提純鉍，系統(tǒng)流程如圖1所示。開啟冷卻水循環(huán)，冷卻水由冷卻水進(jìn)口 15進(jìn)，由冷卻水出口 16出；物料以5.2?5.8kg/h的速率通過進(jìn)料漏斗4送入熔煉爐體3中，開啟真空泵，使蒸餾爐2內(nèi)部呈負(fù)壓狀態(tài)；將熔煉爐I溫度升溫到520°C，使鉛鉍合金在熔化爐中進(jìn)行熔化，熔化所得金屬液經(jīng)出料管5流入虹吸槽13中；維持爐芯8內(nèi)部溫度為1550°C，真空度< 8Pa，虹吸槽13中的金屬液再通過虹吸管6虹吸，從蒸餾爐2上部進(jìn)入蒸餾爐2的爐芯8內(nèi)，金屬液中的鉍，經(jīng)過蒸餾爐盤9蒸餾分離后，揮發(fā)成鉍蒸汽，鉍蒸汽進(jìn)入冷凝罩7內(nèi)區(qū)域冷凝聚集成液態(tài)，聚集的液態(tài)鉍經(jīng)蒸餾爐盤9和冷凝罩7之間區(qū)域的底部的管道，流入到鉍收集器10中；進(jìn)入爐芯8內(nèi)的除鉍外的其它液態(tài)金屬混合物(主要含鉛)從爐芯8底部的出鉛管12流出。另外的低沸點(diǎn)金屬如As、Cd等采用其他真空容器專門收集；完成鉛鉍合金中鉍的連續(xù)分離提純。當(dāng)爐芯8內(nèi)部的金屬液過多時(shí)從溢流管11排出蒸餾爐2。
[0024]通過多個(gè)實(shí)施例，對(duì)分離出的鉍金屬和鉛金屬進(jìn)行檢測(cè)，鉍的純度彡99.9% ;鉛的純度> 95%。
[0025]將蒸餾爐2的爐芯8內(nèi)溫度在155(Tl655°C之間每隔5°C取值重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，并對(duì)鉍金屬和鉛金屬的純度進(jìn)行檢測(cè)，鉛的純度大體不變，而鉍的純度如圖2所示，在155(Tl575°C范圍內(nèi)，鉍的純度都在99.9%以上；而在1575?1600°C的范圍內(nèi)鉍的純度都在99.8%以上；而在160(Tl625°C范圍內(nèi)鉍的純度降低到99.6^99.7%之間；說明蒸餾溫度過高則造成鉍產(chǎn)品中鉛(主要是鉛)雜質(zhì)顯著偏高。另外實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度低于1550°C時(shí)，其產(chǎn)量低，有造成鉍出料管口堵死的隱患。
[0026]試驗(yàn)中，熔煉爐體3內(nèi)的熔煉溫度太低，熔煉爐體3內(nèi)的合金熔化緩慢甚至出現(xiàn)不熔化現(xiàn)象；熔煉爐體3內(nèi)的熔煉溫度太高，則熔煉爐體3內(nèi)的合金中部分金屬揮發(fā)損失掉，同時(shí)也增加了能耗。以某鉛鉍合金原料為例，其中鉍63wt%、鉛35被％、金銀1.7 wt%、其他金屬0.3 wt%以下，當(dāng)熔煉溫度過低，低于325°C時(shí)，因鉛的熔點(diǎn)為327.3°C，會(huì)出現(xiàn)部分原料不熔化；當(dāng)溫度過高，高于765°C時(shí)，由于原料中部分金屬沸點(diǎn)較低，會(huì)出現(xiàn)部分金屬(如鎘、鉀等)揮發(fā)掉，同時(shí)溫度過高相應(yīng)的能耗也增加了。因此熔煉溫度不宜過高，也不宜過低，經(jīng)多次試驗(yàn)，熔煉溫度為40(T700°C較為合適，溫度在475?525°C為最佳。
[0027]本實(shí)用新型的從鉛鉍合金中分離提純鉍的系統(tǒng)還包括以下優(yōu)選方案。
[0028]優(yōu)選的方案中爐芯8內(nèi)部溫度為155(Tl575°C;爐芯8內(nèi)部溫度最優(yōu)選為1550°C。
[0029]優(yōu)選的方案中熔煉爐I的熔煉爐體3內(nèi)部溫度為475飛25°C ;熔煉爐I的熔煉爐體3內(nèi)部溫度最優(yōu)選為520°C。
[0030]優(yōu)選的方案中物料以5.2?5.8kg/h的速率通過進(jìn)料漏斗4送入熔煉爐體3中。
【權(quán)利要求】
1.一種真空蒸餾分離提純鉍的系統(tǒng)，其特征在于:真空蒸餾爐系統(tǒng)包括熔煉爐(I)和蒸餾爐(2 )，熔煉爐(I)和蒸餾爐(2 )之間設(shè)有虹吸槽(13)，熔煉爐(I)內(nèi)有熔煉爐體(3 )、進(jìn)料漏斗(4 )，熔煉爐(I)下部設(shè)有出料管(5 )，出料管(5 ) —端伸入虹吸槽(13 )中，虹吸槽(13)通過虹吸管(6)與蒸餾爐(2)上部連接；蒸餾爐(2)包括爐芯(8)和爐芯外圍的蒸餾爐盤(9 )，蒸餾爐盤(9 )外圍設(shè)有冷凝罩(7 );蒸餾爐(2 )在爐芯(8 )側(cè)壁處設(shè)有溢流管(11)，爐芯98 )下端設(shè)有出鉛管(12 )，蒸餾爐(2 )設(shè)有吸真空管(14)、冷卻水進(jìn)口( 15 )和冷卻水出口(16)，蒸餾爐盤(9)和冷凝罩(7)之間區(qū)域的底部通過管道連接有鉍收集器(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空蒸餾分離提純鉍的系統(tǒng)，其特征在于:爐芯(8)內(nèi)部溫度為1550?1575°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種真空蒸餾分離提純鉍的系統(tǒng)，其特征在于:所述的爐芯(8)內(nèi)部溫度最優(yōu)選為1550°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空蒸餾分離提純鉍的系統(tǒng)，其特征在于:熔煉爐(I)的熔煉爐體(3)內(nèi)部溫度為475?525°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種真空蒸餾分離提純鉍的系統(tǒng)，其特征在于:熔煉爐(I)的熔煉爐體(3)內(nèi)部溫度最優(yōu)選為520°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空蒸餾分離提純鉍的系統(tǒng)，其特征在于:物料以5.2?5.8kg/h的速率通過進(jìn)料漏斗(4)送入熔煉爐體(3)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空蒸餾分離提純鉍的系統(tǒng)，其特征在于:爐芯(8)在側(cè)壁上設(shè)有供液態(tài)或氣態(tài)金屬通過的孔隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空蒸餾分離提純鉍的系統(tǒng)，其特征在于:溢流管(11)、出鉛管(12)在蒸餾爐(2)外部連接真空收集器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空蒸餾分離提純鉍的系統(tǒng)，其特征在于:吸真空管(14)在蒸餾爐(2)外部連接真空泵。
【文檔編號(hào)】C22B5/16GK204058569SQ201420480253
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】曹喜平, 艾憲平, 鄧佑良, 卜京丞 申請(qǐng)人:永興鑫裕環(huán)保鎳業(yè)有限公司