CN107034366A - 直通式金属锶的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属冶炼领域，公开了一种直通式金属锶的生产工艺，其步骤包括锶矿煅烧、还原、分剥和包装入库，煅烧：锶矿采用回转炉进行，锶矿的进料速度为1‑1.5吨/小时，回转炉的转速为4‑6转/分钟，煅烧温度为1340‑1400℃；还原：1）、煅烧后形成的氧化锶与还原剂混合压制成球体，球体的直径为20‑40mm；本发明解决了现有生产工艺中物料煅烧不均、浪费能源的技术问题。

Description

直通式金属锶的生产工艺

技术领域

本发明属于金属冶炼领域，具体涉及一种直通式金属锶的生产工艺。

背景技术

锶是一种碱土金属，原子数为38，熔点为769℃。锶的冶炼工艺通常包括锶矿煅烧、煅烧产物的还原。

锶矿的煅烧通常是在反射炉中进行，反射炉煅烧是静态煅烧，各个工艺参数容易控制，不存在动态配合，只要将物料放入至炉膛内，直至其煅烧完全即可。因此，反射炉煅烧是现有技术中通常采用的煅烧方式。然而，反射炉煅烧会存在以下不足：1、由于物料处于静止状态，而锶矿中含有少量的水分，这使得物料在煅烧过程中容易结块，煅烧不均匀。2、由于物料静止，不同部位处的物料温度不同，煅烧程度不同，因此煅烧完全所需的时间也就不同，导致物料过烧，影响氧化锶的活性，且造成热能的浪费。

煅烧产物的还原通常包括粉碎、还原剂混合和成型等步骤，在现有技术中，为了能让还原生成的锶蒸气能顺利地出来，成型步骤通常会将煅烧产物和还原剂的混合物制成圆筒状，该圆筒状的外径为210-230mm，内径为70-90mm，高度为160mm，以适应还原罐的形状和尺寸。然而，此种成型方式会存在以下不足：1、由于成型后的尺寸与还原罐相当，因此，需要将混合物筒按照一定的顺序放入至还原罐中，否则还原罐无法将混合物筒容纳，这就导致操作较为麻烦。2、筒状的混合物放入至还原罐后，相邻的两个混合物筒是两个平面之间的接触，贴合比较紧密，这就导致如若筒壁较厚，筒壁中心的锶蒸气难以流通出来向上运动，实现锶的冷却结晶，锶回收率低；如若筒壁较薄，还原罐中一次还原浪费的空间较大，效率较低。

发明内容

本发明意在提供一种直通式金属锶的生产工艺，以解决现有生产工艺中物料煅烧不均、浪费能源的技术问题。

本方案中的直通式金属锶的生产工艺，其步骤包括锶矿煅烧、还原、分剥和包装入库，

煅烧：锶矿采用回转炉进行，锶矿的进料速度为1-1.5吨/小时，回转炉的转速为4-6转/分钟，煅烧温度为1340-1400℃；

还原：1)、煅烧后形成的氧化锶与还原剂混合压制成球体，球体的直径为20-40mm；

2)、将球体直接投入至还原罐中进行高温真空还原。

本方案的技术效果为：

1、煅烧步骤中，本方案采用回转炉煅烧是动态煅烧，水分能充分排除，生成的氧化锶不会结块，且在煅烧过程中，物料是不停的翻滚着，煅烧完成后又会及时地排出回转炉，煅烧均匀，不会有过烧现象，保证了氧化锶的活性，避免了热能的浪费。

2、还原步骤中，氧化锶与还原剂混合压制，增大两者的接触面积，加强还原的效果；而将混合物料压制成球体，一方面是让氧化锶与还原剂更好地结合，另一方面球体投入至还原罐中还原时，相较于现有的筒状而言，球体与球体之间有间隙，便于锶蒸气向上流通出来向上排出，实现锶的冷却结晶，增大锶的回收率。另外，将球体的直径设计为20-40mm，在还原时，可以随意地将混合物球体投入至还原罐中，无需人工地排序，操作简单。

本方案打破了传统固有的反射炉煅烧和筒状混合物还原的模式，改用回转炉煅烧和球体还原，并设计了合理的参数，尤其是在煅烧过程中，进料速度、回转速度、煅烧温度之间必须要进行合理的配合，才能保证物料顺利地前行，不会煅烧不完全，也不会过烧，且不会粘炉。

以下是基于上述方案的优选方案：

优选方案一：所述煅烧步骤中锶矿的进料速度为1吨/小时，回转炉的转速为5转/分钟，煅烧温度为1350℃。该进料速度、回转速度、煅烧速度之间的配合，煅烧效果好。

优选方案二：所述煅烧步骤中锶矿的进料速度为1.5吨/小时，回转炉的转速为5转/分钟，煅烧温度为1400℃。该进料速度、回转速度、煅烧速度之间的配合，煅烧效果好。

优选方案三：所述煅烧步骤中锶矿的进料速度为1.3吨/小时，回转炉的转速为5转/分钟，煅烧温度为1370℃。该进料速度、回转速度、煅烧速度之间的配合，煅烧效果好。

优选方案四：所述还原步骤中使用的燃料是天然气。现有技术中通常都是采用煤炭做为燃料，环保治理较为麻烦，且煤炭在燃烧使用的过程中升温、降温不好控制，会出现猛升猛降的情况，温度的升降幅度达到100℃，这会导致锶还原、锶蒸气排出的过程中造成停顿，影响产量，且会导致严重的堵管，造成整炉产品报废，十分浪费，且影响整个生产计划。本方案采用天然气后，一方面减少了污染物的排放，改善了工作环境；另一方面，在生产的过程中可以灵活地控制天然气的流量和燃烧时间等，避免了出现猛升猛降的情况，温度升降幅度可控制在1-5℃之间，保证了产品质量与产量的稳定性，避免了锶还原、锶蒸气排出的过程中造成的停顿，减少了浪费，保证了生产的顺利进行。

优选方案五：所述还原步骤中，当炉膛温度升1100-1150℃时，炉膛的真空值为50-30Pa，冷却结晶的水温为40-45℃；当炉膛温度升到1150-1200℃时，炉膛的真空值为30-15Pa，冷却结晶的水温为45-50℃；当炉膛温度升到1200-1260℃时，炉膛的真空值为15-6Pa，冷却结晶的水温为50-52℃。现有技术中，炉膛温度、真空度和水温没有进行严格的控制，较为随意，会导致还原剂因真空度与升温没有同步升高而熔化，锶蒸气因水温太低而在底部结晶而堵塞锶蒸气通道，锶蒸气因水温太高而跑至结晶体外表来结晶与还原罐粘接而造成产品报废。在本方案中温度和真空值的配合作用下，减少了混合料中的还原剂损失，保证了产品的回收率；锶蒸气也不会跑到结晶体外表来结晶而与还原罐粘在一起，保证了生产的顺利进行。

优选方案六：所述还原剂为铝粒。相较于其他还原剂，铝粒做为还原剂的活性更强，还原性能好，且成本低。

优选方案七：所述还原步骤中，每隔15-20分钟朝还原罐的底部出口处充高压的惰性气体。还原的温度一般在1200℃左右，而铝的熔点是660℃，即还原时，铝粒是液态。在还原的过程中，随着还原的进行，锶蒸气的排出，混合物球表面的孔隙会逐渐增大，而少量的铝液会从该孔隙中渗出，并向下滴落；另一方面，随着还原的进行，混合物球的孔隙增大，混合物球变得松散，有少部分的反应产物氧化铝渣会向下掉落。向下掉落的铝液一方面会导致还原剂的浪费，影响还原，另一方面其和氧化铝渣一同进入至还原盖下端的盖体与出口孔壁之间的缝隙，将该缝隙封堵。由于所述缝隙位于还原罐底部，温度相较炉膛的温度要低，因此，掉落至该缝隙中的铝液容易夹杂着氧化铝渣凝固，最后将该缝隙彻底的封堵，导致盖体难以打开，也就导致最后难以出料。

在本方案中，间断性地向还原罐底部出口充高压气体，该高压气体一方面会将氧化铝渣和将要凝固的铝液冲击松动，避免其凝固，另一方面还可以将铝液和氧化铝渣重新吹回炉膛中，使得铝液能再次利用。而选择惰性气体，是避免金属锶或铝氧化。采用本方案后，盖体容易打开，出渣方便快捷，而且可减少还原剂铝液的损失，保证金属锶的回收率。

优选方案八：所述还原步骤中，朝还原罐的底部出口处充入的惰性气体是通过该出口处的盖体内部朝向出口的侧壁充入的。即惰性气体是朝着孔隙的方向进行冲击用力的，由此对铝液和氧化铝渣的冲击力大，冲击效果好。

优选方案九：所述还原步骤中，使用的还原罐的内壁设有多个沿纵向的凹槽，凹槽与还原罐的底部出口连通，凹槽的宽度为5-8mm。在混合物球体的阻碍下，受到惰性气体的冲击作用力时，铝液和氧化铝渣会优先选择沿着凹槽向上运动至还原罐的上部，避免被阻挡在还原罐的下部而后又快速地掉落至所述缝隙中。凹槽的宽度设计为5-8mm可避免混合物球体进入至凹槽中封堵铝液和氧化铝前进的通道。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

本发明实施例一-实施例六的工艺参数如表1所示，其中：

a为煅烧步骤中的进料速度，单位：吨/小时；

b为煅烧步骤中的回转炉转速；单位：转/分钟；

c为煅烧步骤中的煅烧温度，单位℃；

d还原步骤中球体的直径，单位mm。

表1

	a	b	c	d
					实施例一	1	5	1350	23
实施例二	1.5	5	1400	20
					实施例三	1.3	5	1370	40
实施例四	1.2	4	1340	28
					实施例五	1.4	6	1390	32
实施例六	1.1	4	1360	36

以实施例一为例说明本发明生产工艺的具体步骤：直通式金属锶的生产工艺，其步骤包括锶矿煅烧、还原、分剥和包装入库。

锶矿煅烧：选用颗粒状的碳酸锶矿，按照1吨/小时的速度连续投入至回转炉中进行动态煅烧，回转炉的转速为5转/分钟，回转炉内的炉膛煅烧温度为1350℃。

还原：

1)、将氧化锶进行循环水冷却至20-36℃；

2)、将冷却后的氧化锶粉碎至20目以下；

3)、按照氧化锶与铝粒的质量比为1:7，加入铝粒混合均匀；

4)、将上述得到的混合物压制成球体，球体的直径为23mm；

5)、将上述的球体直接投入至还原罐中进行高温真空还原，还原罐的材质为35Cr₂₄Ni₇，还原罐底部出口处的盖体为实体，还原的工艺参数控制如下：当炉膛温度升1100-1150℃时，炉膛的真空值为50-30Pa，冷却结晶的水温为40-45℃；当炉膛温度升到1150-1200℃时，炉膛的真空值为30-15Pa，冷却结晶的水温为45-50℃；当炉膛温度升到1200-1260℃时，炉膛的真空值为15-6Pa，冷却结晶的水温为50-52℃。

最后，将结晶产品进行挤出、分剥、剪切，并按照规格要求进行包装入库。

实施例二-实施例六与实施例一操作步骤的不同之处仅在于表1中的各工艺参数，其余的与实施例一相同。

实施例七与实施例一的不同之处在于：还原罐底部出口处的盖体内设有空腔，空腔的腔壁上均匀设有多个通孔；还原罐为椭球形，还原罐的内壁设有多个沿纵向的凹槽，凹槽与还原罐的底部出口连通，凹槽的宽度为5mm，当然5-8mm范围内的其他数值也是可以的。

在还原步骤中，每隔15-20分钟向空腔内充入高压的氩气，充入的氩气的压力大小为0.5MPa，当然0.3-0.5MPa范围内的其他数值都是可以的，若大于这个范围容易将混合物球冲散，若小于这个范围对氧化铝渣和铝液的冲击力度不够。充入的氩气通过通孔进入至对盖体与出口孔壁之间的缝隙，对该缝隙内的氧化铝渣和铝液形成一个冲击力，使氧化铝渣和铝液沿着凹槽向上运动。

还原罐设计成椭球形的，便于氧化铝渣和铝液运动至还原罐的上部后，在重力作用下向下掉落至炉膛内的混合物球体上，便于铝液的再次利用，也减少氧化铝渣沿着凹槽再次掉落至前述缝隙中的机率。

实验：

对比例一：与实施例一的不同之处在于采用反射炉进行煅烧，其余的与实施例一相同。

对比例二：与实施例一的不同之处在于还原前将混合物压成筒状，其余的与实施例一相同。

对比例三：与实施例一的不同之处在于采用反射炉进行煅烧，还原前将混合物压成筒状，其余的与实施例一相同。

对比例四-对比例九：与与实施例一的不同之处在于各个工艺参数，见表2，其余的与实施例一相同。

表2

	a	b	c	d
					对比例四	0.8	5	1350	23
对比例五	1.7	5	1400	20
					对比例六	1.3	3	1370	40
对比例七	1.6	7	1340	28
					对比例八	1.4	6	1330	32
对比例九	1.4	4	1410	36

分别按照实施例一-实施例七、对比例一-对比例九的工艺步骤进行锶金属的生产，并进行煅烧过程、回收率以及还原出料时盖体打开难度的比较。分别进行3次实验及对比，结果如表3所示。

表3

由表3可得：

1)、相对采用反射炉煅烧而言，采用回转炉进行煅烧时，物料的结块程度要弱，锶的回收率要高；

2)、相对将混合物压成筒状而言，将混合物压成球体状时，锶的回收率要高；

3)、采用本方案的煅烧工艺参数，锶的回收率高；

4)、采用实施例七的方案进行还原时，还原罐的盖体打开难度小，锶的回收率高。

对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.直通式金属锶的生产工艺，其步骤包括锶矿煅烧、还原、分剥和包装入库，其特征在于：

煅烧：锶矿采用回转炉进行，锶矿的进料速度为1-1.5吨/小时，回转炉的转速为4-6转/分钟，煅烧温度为1340-1400℃；

还原：1）、煅烧后形成的氧化锶与还原剂混合压制成球体，球体的直径为20-40mm；

2）、将球体直接投入至还原罐中进行高温真空还原。

2.根据权利要求1所述的直通式金属锶的生产工艺，其特征在于：所述煅烧步骤中锶矿的进料速度为1吨/小时，回转炉的转速为5转/分钟，煅烧温度为1350℃。

3.根据权利要求1所述的直通式金属锶的生产工艺，其特征在于：所述煅烧步骤中锶矿的进料速度为1.5吨/小时，回转炉的转速为5转/分钟，煅烧温度为1400℃。

4.根据权利要求1所述的直通式金属锶的生产工艺，其特征在于：所述煅烧步骤中锶矿的进料速度为1.3吨/小时，回转炉的转速为5转/分钟，煅烧温度为1370℃。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的直通式金属锶的生产工艺，其特征在于：所述还原步骤中使用的燃料是天然气。

6.根据权利要求5所述的直通式金属锶的生产工艺，其特征在于：所述还原步骤中，当炉膛温度升1100-1150℃时，炉膛的真空值为50-30Pa，冷却结晶的水温为40-45℃；当炉膛温度升到1150-1200℃时，炉膛的真空值为30 -15Pa，冷却结晶的水温为45-50℃；当炉膛温度升到1200-1260℃时，炉膛的真空值为15-6Pa，冷却结晶的水温为50-52℃。

7.根据权利要求5所述的直通式金属锶的生产工艺，其特征在于：所述还原剂为铝粒。

8.根据权利要求7所述的直通式金属锶的生产工艺，其特征在于：所述还原步骤中，每隔15-20分钟朝还原罐的底部出口处充高压的惰性气体。

9.根据权利要求8所述的直通式金属锶的生产工艺，其特征在于：所述还原步骤中，朝还原罐的底部出口处充入的惰性气体是通过该出口处的盖体内部朝向出口的侧壁充入的。

10.根据权利要求9所述的直通式金属锶的生产工艺，其特征在于：所述还原步骤中，使用的还原罐的内壁设有多个沿纵向的凹槽，凹槽与还原罐的底部出口连通，凹槽的宽度为5-8mm。