CN101186331A - 一种提高锡酸钠转化率并降低硝酸根含量的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种提高锡酸钠转化率并降低硝酸根含量的方法及其装置，是将粗锡酸钠放入改型中频炉中焙烧，控制温度在680℃～700℃，时间为60～90分钟。所述改型中频炉是将竖式中频炉改为卧式，并在炉膛上半部安装导磁发热材料用作焙烧炉。采用本发明所述方法和装置，可使粗锡酸钠转化率从30.0％～75.0％提高到88.30％～95.60％，硝酸根含量从3.78％～4.33％降低至0.54％～0.74％。采用本发明所述方法和装置，焙烧每吨粗锡酸钠能耗178元～267元，比传统隔焰炉焙烧能耗1170元/吨粗锡酸钠，节能77.18～84.79％。

Description

一种提高锡酸钠转化率并降低硝酸根含量的方法及其装置

                        (一)技术领域

本发明涉及有色金属冶金领域，特别是涉及一种能够提高锡酸钠转化率并降低硝酸根含量的方法及装置。

                        (二)背景技术

在用碱解法生产锡酸钠过程中，制粗锡酸钠的合成反应分为低温转化和高温转化两个阶段，其低温转化过程主要在普通钢板制成的反应锅内进行，在炉灶内烧煤升温，将计量好的原料(含锡物料、氢氧化钠、硝酸钠、水和母液)分批分次放入反应锅内，将反应锅置入炉灶内加热至反应完毕，出锅。反应方程式如下：

2Sn+3NaOH+NaNO₃+6H₂O＝2Na₂SnO₃·3H₂O+NH₃↑(1)

2SnO+4NaOH+O₂＝2Na₂SnO₃+2H₂O              (2)

高温转化阶段是将低温转化阶段制得的转化率约30％～70％的粗锡酸钠置入培烧炉内升温至600℃～800℃进行焙烧，使其进行深度反应，将金属锡及其氧化物充分反应转化成粗锡酸钠，并将过量的NaNO₃分解除去，获得转化率高达95.6％以上的粗锡酸钠。NaNO₃分解反应为：

2NaNO₃＝Na₂O+2NO↑+O₂↑

由于物料为固态，传热性较差，而物料又含有12％左右的NaOH，具有较强的腐蚀性，因此高温焙烧阶段对炉子材料、结构要求很高。

传统的焙烧方式有直接法和间接法。直接法是用反射炉等直接焙烧，虽然传热效果好，但热空气在流动过程中会把部分物料以烟尘形式带走，为此要建立一套收尘系统，另外热空气带入的煤灰会污染粗锡酸钠，并最终会影响产品质量。间接法一般使用隔焰炉焙烧，与直接法相比，间接法的热效率较低，若炉体材料为耐火砖，热效率更低；若使用金属为炉体材料，热效率较高，但因为物料不传热，腐蚀性强，所需焙烧温度又高，炉子所用材料如钢、不锈钢、石墨、碳化硅等，则会熔化、氧化或被腐蚀。故炉子对材料要求较高，即使有符合要求的材料，价格也较高，造成生产成本较高。

中频炉在加热方面有着升温快，温度高，控温容易，效率高的优点，但用传统中频炉焙烧粗锡酸钠物料时，也存在着对于炉胆材料要求较高的问题。

                        (三)发明内容

本发明的目的是提供一种提高锡酸钠转化率并降低硝酸根含量的方法及其装置。并解决原竖式中频炉发热材料易氧化、熔化和被碱腐蚀等问题。

本发明采用的技术方案是将粗锡酸钠放入改型中频炉中焙烧，控制温度在680℃～700℃，时间为60～90分钟。

所述改型中频炉是将竖式中频炉改为卧式，并以耐高温、耐碱腐蚀的耐火砖作炉胆，中频炉中的导磁材料安装在炉膛上部，对物料进行不接触的间接加热。

所述中频炉中的导磁材料是钢管。

所述中频炉中的导磁材料还可以采用如石墨、碳化硅之类的耐高温的导磁材料代替普通钢管作为导磁发热管，提高焙烧温度，粗锡酸钠深度反应效果更佳，转化率更高，分解除去NO^3-效果更好。

具体地说，就是解决在焙烧不导磁、传热性差的物料时，将竖式中频炉卧置，取消传统中频炉使用炉胆作为发热体，改为以耐高温、耐碱腐蚀的耐火砖作炉胆，而传统中频炉中的导磁材料如钢管等，则作为间接加热锡酸钠的导体，安装在炉胆上部，对物料进行不接触的间接加热。通过对导体发热管的温度控制，使中频炉内达到满足粗锡酸钠焙烧工艺要求的680℃～700℃反应温度，经过60～90分钟的焙烧后，粗锡酸钠转化率由从30.0％～75.0％提高到88.30％～95.60％，硝酸根含量≤1％，满足了生产的要求。发明解决了原炉子发热材料易氧化、熔化和被碱腐蚀等问题。

本发明所依据的技术原理：

耐碱的耐火砖能耐1500℃以上的高温，而作为导体发热管之用的普通钢管等不耐腐蚀的导磁发热材料，在不接触物料的情况下，也可以在温度为680℃～700℃内长期使用。

本发明所达到的技术效果是：

1、由于本发明采用耐碱耐高温的砖取代石墨、A3钢、不锈钢等导磁发热材料作为中频炉的炉胆，有效克服了发热体不耐碱腐蚀的问题；

2、以普通钢管等作为导磁发热管置于物料的上方，让钢管发出的热量直接向物料辐射，炉子温度满足了粗锡酸钠焙烧工艺的要求，也能有效地解决使用石墨、A3钢、不锈钢等导磁发热材料作为中频炉的炉胆，因焙烧物料传热性差、并具有腐蚀性，故在焙烧过程不仅出现发热体产出的热量传导困难，而且发热体局部温度过高而被氧化、熔化等问题。

3、采用本发明所述的方法及装置，焙烧每吨粗锡酸钠能耗178元～267元，与采用隔焰的焙烧炉能耗1170元/吨粗锡酸钠相比，节能77.18～84.79％。并且避免了烧煤产生的二氧化硫、粉尘污染环境等问题，经济效益、环保效益显著。

4、用本发明所述的方法，在碱解法生产锡酸钠过程中，能提高锡酸钠的转化率，并可除去粗锡酸钠物料中过剩的硝酸根。可使粗锡酸钠转化率从30.00％～75.00％提高到88.30％～95.60％，硝酸根含量从3.78％～4.33％降低至0.54％～0.74％。

在不脱离本发明的构思下，各种不同的变更都是可能的。例如采用耐高温的材料代替普通钢管作为导磁发热管，提高焙烧温度，粗锡酸钠深度反应效果更佳，转化率更高，分解除去NO³效果更好。

                    (四)附图说明

图1是本发明所述的提高锡酸钠转化率并降低硝酸根含量的方法的工艺流程图。

图2是本发明所述的改型中频炉结构图。

对照图2，本发明所述的改型中频炉是由物料进出口1、中频炉线圈2，导磁发热管3，发热管支架4，耐火砖5、炉膛6构成。其中，中频炉中的导磁发热管3安装在炉膛6上部。

                    (五)具体实施方式

下面以实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述。

实施例1

将含Sn 26.1％，NO^3-4.33％，转化率为30.00％的粗锡酸钠物料，投入到如图2所示的改型卧式中频炉中，在680℃～700℃温度下焙烧90分钟，获得Sn31.4％，NO^3-含量为0.74％的粗锡酸钠，锡的转化率为88.30％，提高了58.3个百分点。焙烧每吨粗锡酸钠能耗267元，比采用隔焰的焙烧炉节能77.18％。

所述改型卧式中频炉是将竖式中频炉改为卧式，并以耐高温、耐碱腐蚀的耐火砖作炉胆，中频炉中的导磁材料安装在炉胆上部，对物料进行不接触的间接加热。

实施例2

将含Sn 28.3％，NO^3-4.10％，转化率为50.1％的粗锡酸钠物料，投入到如图2所示的改型卧式中频炉中，其炉型结构与实施例1相同，在680℃～700℃温度下焙烧80分钟，获得Sn33.1％，NO^3-含量为0.72％的粗锡酸钠，锡酸钠转化率为89.40％，提高了38.7个百分点。焙烧每吨粗锡酸钠能耗237元，比采用隔焰的焙烧炉节能79.74％。

实施例3

将含Sn 29.1％，NO^3-3.78％，转化率为60.8％的粗锡酸钠物料，投入到如图2所示的改型卧式中频炉中，炉型结构同实施例1，在680℃～700℃温度下焙烧70分钟，获得Sn33.6％，NO^3-含量为0.62％的粗锡酸钠，锡酸钠的转化率为90.26％，提高了29.4个百分点。焙烧每吨粗锡酸钠能耗208元，比采用隔焰的焙烧炉节能82.22％。

实施例4

将含Sn 27.6％，NO^3-4.02％，转化率为71.0％的粗锡酸钠物料，投入到如图2所示的改型卧式中频炉中，炉型结构同实施例1，在680℃～700℃温度下焙烧60分钟，获得Sn32.2％，NO^3-含量为0.65％的粗锡酸钠，锡酸钠的转化率为90.60％提高了19.6个百分点。焙烧每吨粗锡酸钠能耗178元，比采用隔焰的焙烧炉节能84.79％。

实施例5

将含Sn28.5％，NO^3-3.8％，转化率75.0％的粗锡酸钠物料，投入到如图2所示的改型卧式中频炉中，炉型结构同实施例1，在680℃～700℃温度下焙烧60分钟，获得Sn33.1％，NO^3-含量为0.54％的粗锡酸钠，锡酸钠的转化率为95.60％提高了20.6个百分点。

Claims (4)

1.一种提高锡酸钠转化率并降低硝酸根含量的方法及其装置，其特征在于：是将粗锡酸钠放入改型中频炉中焙烧，控制温度在680℃～700℃，时间为60～90分钟。

2.一种适合于权利要求1所述的提高锡酸钠转化率并降低硝酸根含量的方法及其装置，其特征在于：所述改型中频炉是将竖式中频炉改为卧式，并以耐高温、耐碱腐蚀的耐火砖作炉胆，中频炉中的导磁材料安装在炉膛上部，对物料进行不接触的间接加热。

3.根据权利要求2所述的一种提高锡酸钠转化率并降低硝酸根含量的方法及其装置，其特征在于所述中频炉中的导磁材料是钢管。

4.根据权利要求2所述的一种提高锡酸钠转化率并降低硝酸根含量的方法及其装置，其特征在于所述中频炉中的导磁材料还可以采用如石墨、碳化硅之类的耐高温的导磁材料。

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