專利名稱：硫化銻礦制取焦銻酸鈉的方法及設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種硫化銻礦制取焦銻酸鈉的工藝方法及制造過程所使用的設備，本工藝方法特別適合采用含高鉛、高砷、高硒的硫化銻礦原料制取高品質的焦銻酸鈉。
目前工藝上運用的制取焦銻酸鈉的方法，較先進的是氧化水解法，用氧化銻與鹽酸反應，再通入氯氣，變成五氯化銻，水解后與燒堿反應制取;其他的還有用精銻與硝酸鈉反應制取;或以氧化銻用雙氧水氧化制取;上述所有方法采用的原料都較昂貴，對原料的品質要求高，特別是對鉛、砷的含量要求更高，造成生產(chǎn)成本過高，設備復雜，且環(huán)境污染嚴重，更成為運用中的一大難點。
中國專利CN86101108號專利公開了一種銻精礦制取焦銻酸鈉的濕法工藝方法，該方法由于需采用催化劑，成本高且廢水難以處理，工業(yè)上難以實施運用。
北京礦冶研究總院曾提出一種工藝方法“硫化鈉浸出-加壓氧化法從含銻鉛礦中提取銻的方法”(見《全國首屆銻冶金學術會議論文集(1987)》第87頁)，該方法第二步驟在壓力為10公斤/厘米2-20公斤/厘米2的壓力條件下，且反應需在堿性條件下進行。該方法只在實驗室經(jīng)過小試階段，但由于工業(yè)上應用要用大型的壓力容器，投資大，工藝條件要求高，加入堿溶液加大成本，廢液處理費用高，這一系列問題造成該工藝在工業(yè)上難以實施應用。
本發(fā)明的目的在于提供一種對工藝條件、設備要求低、生產(chǎn)成本低的硫化礦制取焦銻酸鈉的方法及專用設備。
本發(fā)明制取焦銻酸鈉按以下步驟進行一、在經(jīng)粉碎的硫化銻礦原料中，加入硫化鈉溶液，在70°-120℃溫度下攪拌浸出，溶液與廢料液固分離后得到溶有可溶性銻化合物的浸出液;
其特征在于二、將浸出液置于專用反應設備中，向浸出液底部通入空氣或氧氣形成反應區(qū)域，該反應區(qū)域壓力為1.2kg/cm2-6kg/cm2，在60℃-120℃溫度下，在反應區(qū)域的浸出液發(fā)生氣液反應，生成焦銻酸鈉沉淀，在專用設備上、下不斷攪拌作用下，未經(jīng)反應浸出液不斷下沉到反應區(qū)域，反應生成沉淀，直到基本反應完畢，將沉淀分離，經(jīng)干燥制得焦銻酸鈉成品。
在上述第一步驟中，硫化鈉加入量一般為1.6-2.5噸/每噸銻，具體方法是根據(jù)原料含銻率和投料量算出原料中的含銻量，以此確定需加入的硫化鈉量，然后將準備投料的硫化鈉溶解成溶液后投料，上述硫化鈉溶液濃度為50克/升-180克/升，其中以90克/升-130克/升較佳，120克/升為最佳。為了防止硫化鈉發(fā)生水解，在溶解硫化鈉同時加入氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液加入量為0.2-0.8噸/每噸銻，溶液濃度為10克/升-50克/升，較佳為25克/升-35克/升，以30克/升為最佳。另外，為了抑制原料中的砷溶出及破壞反應液產(chǎn)生膠體，在反應時還加入有氫氧化鈣，其加入量為原料重量的0.5%-5%，較佳為1%-3%，最佳為1%。第一步驟的反應溫度較佳范圍為75℃-90℃。
在上述第二步驟中，要對第一步驟中得到的浸出液濃度進行調整，一般控制濃度為含銻量30克/升-180克/升，較佳的濃度為含銻50克/升-120克/升，最好的為90克/升。第二步驟反應都在加溫條件下進行，反應溫度以85℃-95℃為較佳。加熱方式可采用向溶液中通入蒸汽的方法，或采用帶夾套的反應設備，向夾套夾層中通入蒸汽達到加熱的目的。
第二步驟反應原理如下浸出液底部除承受有由液面?zhèn)鬟f下來的大氣壓外，還承受上部液體重量形成的壓力，當通入空氣或氧氣時，底部受到的超過大氣壓的壓力，有助于促使浸出液與氧氣發(fā)生氣液反應生成沉淀，經(jīng)實驗表明，當?shù)撞糠磻獏^(qū)域壓力為1.2kg/cm2-6kg/cm2(包括大氣壓力，下同)時，即上部液體高度為1.5米-40米(浸出液比重約為1.2×10-3kg/cm3)時，浸出液與氧氣在不用催化劑的情況下，在適當溫度下會發(fā)生反應，壓力增大反應越快;當壓力取值太小，反應速度太慢，生產(chǎn)效率低;當壓力太大，一方面設備制作難度增大，另一方面，隨著壓力增加，硫根的活性增大，更易生成硫化物沉淀，影響銻產(chǎn)品的品質。上述壓力以2kg/cm2-4kg/cm2為較佳，3.5kg/cm2為最佳，即液體高度以8米-25米為較佳，以20米為最佳。浸出液只有在壓力較大的反應區(qū)域發(fā)生氣液反應，為使全部浸出液發(fā)生反應，專用設備起到上下不斷攪拌作用，使未經(jīng)反應的液體不斷進入反應區(qū)域從而使浸出液不斷反應生成沉淀。通入浸出液底部的壓縮空氣或氧氣為了克服阻力進入液體及起一定混合攪拌作用，其壓力比工作區(qū)域壓力一般高出1kg/cm2-6kg/cm2，其中以高出2kg/cm2-3kg/cm2較佳。
在上述第二步驟工藝過程中，要使用的專用設備實際為一氣液混合反應塔。為了滿足工藝的需要，其由盛裝浸出液的塔體(1)、向浸出液底部通入空氣或氧氣的布氣裝置、用于上下攪拌浸出液的液體提升裝置組成，其中塔體(1)上部開有排氣孔(2)，下部開有投料口(3)和出料口(4)，塔體(1)工作高度為1.5米-40米，布氣裝置設置在塔體內(nèi)腔底部，其由布氣總管、若干支管、進氣管(5)組成，進氣管(5)一端與布氣總管相通，另一端位于塔體(1)外。液體提升裝置包括動力機構、輸液管，其進液口位于塔體內(nèi)腔底部，出液口位于塔體上部。工作時壓縮空氣或氧氣不斷通過布氣裝置均勻分布到浸出液底部，在壓力作用及一定溫度下，浸出液底部形成反應區(qū)域，在此區(qū)域的浸出液與氧氣發(fā)生氧化反應生成沉淀，液體提升裝置及時將反應過的浸出液從塔體(1)底部提升到液體上部，使未經(jīng)反應的浸出液沉下到反應區(qū)域繼續(xù)反應生成沉淀，如此持續(xù)反應，浸出液在一定時間內(nèi)充分反應生成沉淀，從而實現(xiàn)工藝目的。
上述布氣裝置可有多種形式，其支管越多，則布氣越均勻。為了增加布氣裝置混合氣液的效果，在布氣裝置的支管上可設有多個由噴嘴(9)及其側壁上的引流管(10)組成的射流噴嘴，在有氣流沿噴嘴(9)噴出時，其形成的負壓可將部分液體通過引流管(10)吸入，并隨氣流噴出，在這個過程中，液體與氣流充分混合，達到較好的混合效果，為浸出液和氧氣充分反應提供了良好的條件。
上述液體提升裝置也有多種形式，其主要作用是將浸出液底部已反應過的液體及時抽走而使上層未經(jīng)反應的浸出液下沉到反應區(qū)域，從而保證浸出液不斷反應直至完全。
為了保證浸出液底部形成足夠的壓力，塔體(1)必須保證一定的工作高度，塔體的工作高度是指塔體可充入浸出液的最大高度，塔體實際高度一般比工作度高出15%-50%，以防止工作時浸出液上部形成的氣沫層溢出。塔體(1)工作高度以8米-25米較佳，既能保證一定反應速度，塔體也不會過高，造成投資大，實施難等的問題，其中以20米為最佳。
本發(fā)明由于對浸出液獨創(chuàng)性地采用了超過大氣壓的低壓工藝條件及在常壓反應容器中實現(xiàn)上述壓力條件的專用反應設備，反應過程不需加入催化劑或堿性溶液，也不需采用封閉壓力容器，因此生產(chǎn)成本低、不會產(chǎn)生有害廢水污染環(huán)境的問題，對設備要求低、投資少、工業(yè)上易于實現(xiàn)。本發(fā)明第一步采用了現(xiàn)有的硫化鈉浸出工藝，對礦原料品質要求低，同樣有利于降低生產(chǎn)成本，將這一步工藝與本發(fā)明獨創(chuàng)的第二步工藝相結合更突出地具有生產(chǎn)成本低、投資少、無公害的優(yōu)點，且專用設備造價低，工作可靠、氣液混合效果好，為第二步工藝步驟的實現(xiàn)提供了保證，在工業(yè)上有較高的實用價值，可取得較好的經(jīng)濟效益和社會效益。


圖1為本發(fā)明實施例1中專用設備示意圖。
圖2為圖1A-A剖視圖。
圖3為實施例1專用設備中布氣裝置的射流噴嘴示意圖。
圖4為實施例1專用設備中液體提升裝置的射流器(11)示意圖;
圖5為本發(fā)明實施例2中專用設備示意圖;
圖6為圖5A-A剖視圖;
實施例1本例第一步在10米3的反應釜中進行，原料采用含銻18%、鉛23%的浮選尾礦，粒度為40-80目，投料5噸，加入濃度為120克/升的硫化鈉溶液，固液重量比為1∶3，硫化鈉溶液中加有濃度為30克/升的氫氧化鈉溶液，反應浸出時同時加入原料重量的1%的氫氧化鈣，浸出一小時后，二次壓濾得到溶有可溶性銻化物的浸出液，經(jīng)測定，銻浸出率為92%，砷浸出率≤10，砷在第二步氧化時極少沉淀(在以前工藝中未加入氫氧化鈣時，砷浸出率為25-30%，在后步氧化反應時會有沉淀，影響成本品質)。
第二步反應在如圖1、2所示的專用反應設備中進行，本例反應塔內(nèi)部設備的布氣裝置由布氣總管(6)、若干徑向支管(7)、環(huán)形支管(8)組成，各徑向支管(7)內(nèi)端與分配總管(6)相通，外端與環(huán)形支管(8)相通，環(huán)形支管(8)上設有若干射流噴嘴，射流噴嘴包括噴嘴(9)及其側壁上的引流管(10)。反應塔的液體提升裝置由若干分布在塔體(1)內(nèi)腔周圍的噴流提升柱組成，該噴流提升柱由射流器(11)、輸液管(16)和噴管(17)組成，其中射流器(11)進口與壓力氣源相通，出口與輸液管(16)進口相通，引流管(17)位于射流器(11)進口側旁，其進口與塔體內(nèi)腔相通，噴管(17)與輸液管916)出液口連接，各噴管(17)相對輸液管中心向同一方向傾斜設置。各噴流提升柱通過支撐(15)固定在塔體(1)內(nèi)壁上，各提升柱的進口與位于塔體外的環(huán)形供氣管(18)相通，環(huán)形供氣管(18)的進氣口與壓力氣源相通。上述射流器(11)可采用常規(guī)的射流器，也可如圖4所示由球形殼體(12)、噴嘴(13)、引流管(14)組成，其中噴嘴(13)正對輸液管(16)進口，引流管(14)位于噴嘴(13)側旁。本例反應塔直徑0.8米，高度1.8米，充入浸出液高度為1.5米，浸出液起始含銻濃度70克/升，這樣在塔體底部形成的壓力為1.2kg/cm2(包含大氣壓力，下同)，通過布氣裝置首先向浸出液底部通入蒸氣，加熱浸出液接近85℃時再通入壓縮空氣蒸汽停止通入，以后靠反應熱維持溫度保持在85℃。壓縮空氣壓力為2.5kg/cm2，塔體底部氣液混合形成反應區(qū)域，浸出液與氧氣發(fā)生氣液反應生成焦銻酸鈉沉淀，與此同時液體提升柱通入壓縮氣體，其射流器(11)不斷通過引流管(14)將底部的浸出液吸入并帶到輸液管(16)頂部，由噴管(17)噴出，液體提升柱一方面作用是將底部浸出液提升到液體上部，使未經(jīng)反應的浸出液不斷沉下到反應區(qū)域繼續(xù)反應，另一方面，浸出液經(jīng)射流器時可與空氣充分混合，起到很好的氣液混合作用，浸出液隨氣體從噴嘴(17)噴出，由于噴嘴(17)傾斜角度一致，其噴力對浸出液起到旋轉攪拌的作用，更進一步起到氣液混合的作用。反應過程不斷測定浸出液含銻量，經(jīng)170小時反應基本完畢，銻沉淀率約78%，將沉淀分離，干燥制得成品。
實施例2本例第一步采用含銻28%、鉛32%的礦料，粒度為40-80目，投料5噸，在例與1大致相同的條件下浸出，測浸出率為93%。
第二步驟反應在如圖5、圖6所示的專用反應設備中進行。本例反應塔布氣裝置由布氣總管(19)和若干平行支管(20)組成，各支管上設有如圖3所示的射流噴嘴，反應塔的液體提升裝置由設置在塔體外的水泵(21)和輸液管(22)組成，其中水泵進液口與塔體內(nèi)腔底部相通，輸液管(22)下端與抽水泵出液口相通，上端出液口通往塔體內(nèi)腔上部。塔體(1)做出雙層夾套，以用于加熱反應液。
本例反應塔高度6米，浸出液高度4米，浸出液起始含銻濃度80克/升，這樣在塔體內(nèi)腔底部形成1.5kg/2的壓力，工作時首先向塔體，(1)夾套內(nèi)通入蒸汽加熱浸出液，加熱到接近90℃時，停止加熱，向布氣裝置通入壓縮空氣，壓力為3kg/cm2，塔體底部氣液混合形成反應區(qū)域，反應生成銻化物沉淀，與此同時，液體提升裝置的水泵將塔體底部浸出液不斷提升到上部，使上層未經(jīng)反應的浸出液不斷進入到的反應區(qū)域繼續(xù)反應。反應過程不斷測定浸出液含銻量，經(jīng)150小時反應基本完畢，銻沉淀率約85.5%。
實施例三、本例第一步采用與例二相同的礦料，粒度為≥120目，在相同條件下浸出，測浸出率為98%。
第二步反應在與例1相同的設備中進行，塔高度14米，浸出液高度10米，浸出液起始濃度90克/升，這樣塔體內(nèi)腔底部壓力為2.2kg/cm2，通入壓縮空氣壓力為4.5kg/cm2，反應時間約40小時，測銻沉淀率為98.5%。
實施例四、本例第一步與例三相同，第二步采用與例1相同的設備，塔高度20米，浸出液高度17米，浸出液起始濃度95克/升，這樣塔體內(nèi)腔底部壓力為3kg/cm2，通入壓縮空氣為5kg/cm2，反應時間約10小時，測出銻沉淀率為99.5%。
實施例五、本例第一步與例三相同，第二步采用與例1相同的設備，塔高度28米，浸出液高度25米，浸出液起始濃度95克/升，這樣塔體內(nèi)腔底部壓力為4kg/cm2，通入壓縮空氣為6kg/cm2，反應時間約20小時，測出銻沉淀率為99.5%。
實施例六、本例第一步與例三相同，第二步采用與例1相同的設備，塔高度45米，浸出液高度40米，浸出液起始濃度95克/升，這樣塔體內(nèi)腔底部壓力為6kg/cm2，通入壓縮空氣為8kg/cm2，反應時間約8小時，測出銻沉淀率為99.85%。
權利要求
1.一種硫化銻礦制取焦銻酸鈉的方法，按以下步驟制取一、在經(jīng)粉碎的硫化銻礦原料中，加入硫化鈉溶液，在70°-120°溫度下攪拌浸出，溶液與廢料液固分離后得到溶有可溶性銻化合物的浸出液；其特征在于二、將浸出液置于專用反應設備中，向浸出液底部通入空氣或氧氣形成反應區(qū)域，該反應區(qū)域壓力為1.2kg/cm2-6kg/cm2，在60℃-120℃溫度下，在反應區(qū)域的浸出液發(fā)生氣液反應，生成焦銻酸鈉沉淀，在專用設備上、下不斷攪拌作用下，未經(jīng)反應浸出液不斷下沉到反應區(qū)域，反應生成沉淀，直到基本反應完畢，將沉淀分離，經(jīng)干燥制得焦銻酸鈉成品。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于第一步驟中硫化鈉加入量為1.6-2.5噸/每噸銻，硫化鈉溶液的濃度為50克/升-180克/升，其中以90克/升-130克/升較佳，120克/升為最佳。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于第一步驟中還加入有氫氧化鈉溶液，加入量為0.2-0.8噸/每噸銻，溶液濃度為10克/升-50克/升，較佳為25克/升-35克/升，30克/升為最佳。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于第一步驟中還加入有氫氧化鈣，加入量為原料重量的0.5%-5%，較佳為1%-3%，最佳為1%。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于第一步驟的反應溫度較佳為75℃-90℃。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于第二步浸出液濃度為含銻30克/升-180克/升，較佳為50克/升-120克/升，最好為90克/升。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于第二步驟中反應區(qū)域壓力為2kg/cm2-4kg/cm2較佳，其中以3.5kg/cm2為最佳。
8.根據(jù)權利要求1或7所述的方法，其特征在于第二步驟中通入的壓縮空氣或氧氣的壓力比工作區(qū)域壓力高1-6kg/cm2，以高出2-3kg/cm2為較佳。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于第二步驟較佳的反應溫度為85℃-90℃。
10.根據(jù)權利要求1或9所述的方法，其特征在于第二步驟中加熱方式可采用向溶液中通入蒸汽或采用帶夾層反應設備，向夾層中通入蒸氣加熱。
11.一種硫化銻礦制取焦銻酸鈉的方法中所使用的專用設備，其特征在于由塔體(1)、布氣裝置、液體提升裝置組成，其中塔體(1)上部開有排氣孔(2)，下部開有投料口(3)和出料口(4)，塔體(1)工作高度為1.5米-40米，布氣裝置設置在塔體內(nèi)腔底部，其由布氣總管、若干支管、進氣管(5)組成，進氣管(5)一端與布氣總管相通，另一端位于塔體(1)外，液體提升裝置包括動力機構、輸液管，進液口位于塔體內(nèi)腔底部，出液口位于塔體上部。
12.根據(jù)權利要求11所述的專用設備，其特征在于上述布氣裝置由布氣總管(6)、若干徑向支管(7)組成，支管(7)上設有噴嘴(9)。
13.根據(jù)權利要求12所述的專用設備，其特征在于布氣裝置還包括環(huán)形支管(8)，各徑向支管(7)內(nèi)端與分配總管(6)相通，外端與環(huán)形支管(8)相通，噴嘴(9)設置在環(huán)形支管(8)上。
14.根據(jù)權利要求11所述的專用設備，其上述特征在于上述布氣裝置由布氣總管(19)和若干平行支管(20)組成，平行支管(20)上設有噴嘴(9)。
15.根據(jù)權利要求11或12或13或14所述的專用設備，其特征在于所述支管(7、8、20)上設有由噴嘴(9)及其側壁上的引流管(10)組成的射流噴嘴。
16.根據(jù)權利要求11所述的專用設備，其特征在于上述液體提升裝置由若干分布在塔體(1)內(nèi)腔周圍的噴流提升柱組成，其由射流器(11)、輸液管(16)和噴管(17)組成，其中射流器(11)進口與壓力氣源相通，出口與輸液管(16)進口相通，引流管(14)進口與塔體(1)內(nèi)腔相通，噴管(17)與輸液管(16)出液口連接，各噴管相對輸液管中心向同一方向傾斜設置。
17.根據(jù)權利要求16所述的專用設備，其特征在于上述射流器(11)由球形殼體(12)、噴嘴(13)、引流管(14)組成，其中噴嘴(13)。正對輸液管(16)進口，引流管(14)位于噴嘴(13)側旁。
18.根據(jù)權利要求16所述的專用設備，其特征在于噴流提升柱通過支撐(15)固定在塔體(1)內(nèi)壁上。
19.根據(jù)權利要求16所述的專用設備，其特征在于上述液體提升裝置還包括有環(huán)形供氣管(18)，該管設置在塔體(1)外并與各噴流提升柱進口相通，環(huán)形供氣管(18)的進氣口與壓力氣源相通。
20.根據(jù)權利要求11所述的專用設備，其特征在于上述液體提升裝置由設置在塔體外的水泵(21)和輸液管(22)組成，其中水泵(21)進液口通往塔體內(nèi)腔底部，輸液管(22)下端與抽水泵出液口相通，上端出液口通往塔體內(nèi)腔上部。
21.根據(jù)權利要求11所述的專用設備，其特征在于上述塔體(1)工作高度以8米-25米較佳，最佳為20米。
22.根據(jù)權利要求11所述的專用設備，其特征在于上述塔體(1)塔壁做成雙層夾套。
全文摘要
一種硫化銻礦制取焦銻酸鈉的方法及專用設備。本發(fā)明方法第一步是已有的硫化鈉浸出，第二步是在專用設備中實現(xiàn)壓力為1.2—6kg/cm
文檔編號C01G30/02GK1096543SQ94115380
公開日1994年12月21日 申請日期1994年8月15日 優(yōu)先權日1994年8月15日
發(fā)明者孔繁逸 申請人:孔繁逸