CN108531741A - 一种锡废弃物中锡成份的自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锡废弃物中锡成份的自动检测装置，包含取样模块、锡成分回收模块、检测调用模块等；通过将可能的回收技术进行融合，根据要求选择在回收阶段采用的回收方法，采用了科学规划的方法，将其以一个完整的流程框架进行展示，因此，有现实的应用意义。

Description

一种锡废弃物中锡成份的自动检测装置

技术领域

本发明涉及锡成份回收领域，为一种锡废弃物中锡成份的自动检测装置。

背景技术

随着经济的迅猛发展，国内外都不同程度地面临着锡矿石品位下降、后续资源不足、资源枯竭的困难局面。与此同时，在锡矿资源开发利用过程中丢弃的废渣、尾矿等又在逐年增多。因此，从环保的要求和资源的充分利用考虑，回收锡废弃物中的锡就显得非常重要，并且需要实现锡成分的自动检测。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种解决或部分解决上述问题的锡废弃物中锡成份的自动检测装置。

为达到上述技术方案的效果，本发明的技术方案为：一种锡废弃物中锡成份的自动检测装置，包含以下步骤：

取样模块，用于从锡废弃物取得锡废弃物的样品，对样品进行编号，编号为1到N，N为大于1的正整数，将样品的编号放入一个先进先出的栈中，当样品的编号被弹出，将被弹出的样品的编号代表的样品放入萃取模块，并且下一个进入栈的样品的编号等于被弹出的样品的编号；

锡成分回收模块，对锡废弃物中锡进行回收；锡成分回收模块包含M个锡成分回收处理单元，M为大于1的自然数，M个锡成分回收模块为并行模块；

M个锡成分回收模块为互斥模块，即被弹出的样品的编号代表的样品只能选择进入M个锡成分回收模块之一，选择的标准分为被动选择或者主动选择，被动选择为根据锡废弃物的检测要求进行选择；检测要求分为灵敏度高的定量检测、灵敏度低的定量检测或者定性检测、提取锡废弃物形态的检测；分配方案为灵敏度高的定量检测以及提取锡废弃物形态的检测选择M个锡成分回收模块中提取的锡中纯度最高的锡成分回收模块，灵敏度低的定量检测选择M个锡成分回收模块中提取锡速度最快的锡成分回收模块，定性检测选择M个锡成分回收模块中步骤最简单的锡成分回收模块；主动选择为用户直接指定选择M个锡成分回收模块中的一种；

检测调用模块，检测调用模块用于在M个锡成分回收模块之间进行传输锡废弃物检测中的中间物，锡废弃物检测中的中间物为在检测过程中产生的一切由锡废弃物为原料演化、反应而成的化学物，检测调用模块分为第一调用模块、第二调用模块、第三调用模块；

第一调用模块为取样模块服务，用于将从被弹出的样品的编号代表的样品按弹出的顺序放入传送带中，并以固定的速率排成一列从取样模块传送到锡成分回收模块；

第二调用模块，将被弹出的样品的编号代表的样品送入M个锡成分回收模块之一进行锡的回收；第二调用模块包含传递模块、检测要求分析器、回收参数分析器；传递模块间歇性地传送，负责将被弹出的样品的编号代表的样品以固定的时间间隔通过传送带送入M个锡成分回收模块之一；检测要求分析器负责对检测要求进行分析，并进行将被弹出的样品的编号代表的样品分配到M个锡成分回收模块之一，分配按分配方案；

回收参数分析器对M个锡成分回收模块的提取锡的纯度、步骤的复杂度、提取锡的程度进行排序，建立三维维度，包含三个维度，分别为提取锡的纯度、步骤的复杂度、提取锡的程度，将排序的结果放入相应的维度中，并且在维度中建立地址编码以方便分配方案的提取，地址编码为以维度为基础码，排序的顺序作为偏移码，基础码、偏移码采用二进制码来表示，将基础码向左位移2位再加上偏移码等于地址编码；

第三调用模块，根据检测要求的内容进行灵敏度高的定量检测、灵敏度低的定量检测或者定性检测、提取锡废弃物形态的检测。

本发明的有益成果为：本发明提供了一种锡废弃物中锡成份的自动检测装置，将可能的技术进行融合，根据要求选择在回收阶段采用的回收方法，采用了科学规划的方法，将其以一个完整的流程框架进行展示，因此，有现实的应用意义。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。具体方法如下：

实施例1：锡是一种重要的有色金属，许多国家都将其作为战略金属看待。世界锡储量分布极不平衡，大部分集中于少数几个国家。目前已探明的锡矿储量为700万吨，已知的锡矿物共有50余种，其中锡石是最主要的工业矿物。约95％的金属锡来自锡石。锡的地壳平均丰度低，富集系数小，成矿难度大，资源有限，因而在众多的有色金属中它的价格是较高的。金属锡外观呈银白色，具有熔点低、可塑性好、耐腐蚀、抗疲劳、无毒性等优点。锡在国民经济和国防建设各个领域中都有广泛的用途，用量较大的是用来生产马口铁、焊锡等。随着科学技术的突飞猛进，锡的应用领域日益扩大，特别是一些新合金材料的出现，使锡可应用到航空、航天及核工业等高新技术领域，例如:锡钛合金用作现代飞机发动机的压气机、叶片和机体材料；锡锆合金用于原子反应堆中的包装材料；铌锡合金是一种重要的导弹材料等。

下面介绍锡废弃物的利用研究

美、英、日、法、德等国是产锡少但耗锡多的国家,历来注重废弃锡资源的再利用问题。以美国为例,在消耗的每吨锡中,从废弃锡资源中回收的锡约为0.35吨。就产锡国来说,开采的锡矿品位已大大降低,这使得从工业含锡废料回收锡的费用及能耗等比从矿石中回收锡低,从而促使了从含锡废料回收锡的工作得到重视。从废弃的含锡原料中不仅可以回收锡,而且还可以综合回收其它有用组分,这是资源合理利用的趋势。

火法处理锡废弃物

各种锡废弃物是锡废料中的一大类,它们的成分往往比较复杂,其中含有锌、铅、铜等,它们以可溶性化合物或不同大小的机械难分的金属、合金、冰铜颗粒存在,适于采用火法冶金的方法处理。在高温下,这些金属及其化合物可利用锡化合物的挥发性能与炉料中其它组分挥发性能的差别而达到分离和富集的目的。目前的处理方法有硫化挥发和氯化挥发。

A.硫化挥发法

硫化挥发有熔炼挥发法、回转窑法及烟化法3种方法,目前主要以烟化法为主。烟化法是云南锡业第一冶炼厂开发实现的一种工业化方法。与其它2种方法相比,用烟化法从锡废弃物中回收锡时,回收率最高,而成本最低。并且，烟化炉可以处理废弃物中的贫锡炉渣,也可以处理反射炉熔炼放出的液态富锡炉渣。该法处理这些炉渣时可省去富锡炉渣和贫锡炉渣再熔化的作业,使流程得到简化。为了将锡从渣相转入气相,可使锡以硫化亚锡或氧化亚锡的形式烟化挥发。向烟化炉料中加入硫化剂(黄铁矿),可以生成挥发性硫化亚锡。含锡渣烟化不仅可以使Sn、Pb、Zn转入挥发物,而且可以使稀有金属转入挥发物,例如在含锡渣中含量很低的Ge、I n等也有80％进入烟尘中。烟化法处理含锡渣在印度、澳大利亚、玻利维亚、前苏联及我国均有应用。目前,烟化硫化挥发法是我国处理鼓风炉贫锡渣[w(Sn)＝3.6％～6.5％]的主要方法,该法锡挥发率达98％,残余渣含锡质量分数为0.07％～0.1％、烟尘含w(Sn)>50％,从而可取代鼓风炉炼渣。

研究人员对含锡富渣进行了烟化炉硫化挥发研究。在单炉富渣加入量与冷热渣比例、单炉黄铁矿加入量与加入方法、温度和给煤量控制、单炉吹炼时间与弃渣品位等方面进行了优化处理,在保证较合理的弃渣品位的前提下,缩短了烟化炉单炉吹炼时间,提高了烟化炉的处理能力,减少了锡冶炼中间品的积压,对提高锡冶炼回收率,降低生产成本起到了重要作用。工业上硫化挥发除了烟化炉外,还可使用回转窑、转炉(短窑)、鼓风炉等设备或方法进行锡的硫化挥发。锡在回转窑中于1050～1200℃时可还原硫化并挥发。但当炉料中含铁较高时,部分硫化亚锡可溶解于铁的硫化物中,故当炉料中的铁含量过高时不宜采用该法。

B.氯化挥发

氯化挥发是一种氯化冶金工艺,主要依据是在一定条件下,几乎所有的金属和非金属的氧化物、硫化物或其它一些化合物均能与化学活性很强的氯(氯气或氯化氢)反应,生成金属氯化物,各种金属氯化物大都具有低熔点、高挥发性的性质；且氯化物生成的难易程度和性质的差异又十分明显。因此,在提取冶金过程中,常常可以利用这些特点,方便而有效地实现金属的分离、富集、提取和精炼。目前,我国工程技术人员在锡矿氯化挥发工艺开发成功实现工业化生产后,仍继续在强化火法工艺、扩大处理原料范围,完善收尘溶液处理技术,降低能耗和提高综合回收率等方面不断地进行探索和研究,使该工艺更趋完善,成为我国锡冶炼系统的重要组成部分。

氯化挥发法虽可有效处理低品位高杂质复杂贫锡物料,但由于氯或氯化氢有很强的化学活性,对工业设备有很强的腐蚀性,从而极大地限制了它的广泛应用。目前,火法回收锡渣中的锡工艺已经很成熟,国内以云南锡业冶炼分公司设备最先进,产量也最大。

实施例2：湿法处理锡废料

锡渣中的锡主要存在形式为SnO₂和SnO,其次还有少量的Sn。由于锡渣经提纯后纯度较低,较适于直接生产无机锡化工产品,如锡酸钠等。在锡的化合物中,Sn、SnO和Na₂SnO₃等均能溶于酸或碱。SnO2呈稳定的四价结构,不溶于酸和碱。因此,必须先将渣中的SnO2转型成为能溶于酸或碱的形态,才能实现锡的湿法提取。

A.湿法处理锡渣制备锡酸钠

锡酸钠的生产方法有碱解法、脱锡法和电炉法。目前大部分锡酸钠厂家主要以高纯锡为原料,由锡废料制备锡酸钠大多处于开发研究中。傅其华首先提出了以锡渣直接制备锡酸钠的方法,他研究的锡渣成分波动较大,锡主要以SnO₂水凝胶状形态存在,是四价锡为主体的锡渣。将该锡渣经碱熔、浸出、除铅脱锑后结晶,制得了满足当时企业标准的锡酸钠。

张荣良等对以SnO₂形式存在的锡渣做了进一步研究。以吹渣经高温真空蒸发后的蒸余渣为研究对象,采用NaOH和NaNO₃碱熔的方法对蒸余渣中的Sn进行转型,使蒸余渣中的Sn转化成Na₂SnO₃。

张毓以煤为还原剂对锡渣矿样先进行还原焙烧,然后用盐酸浸取,锌片置换,再将提取的富集物海绵锡与氢氧化钠等物进行共熔融碱解,将碱解后的物料经水浸取,过滤加热处理除杂质,最后蒸发结晶即可得到成品锡酸钠。实验表明,只调整锡与碱的配比不能生产出质量合格的产品,且所得收率较低,浸出是该工艺的关键。

陈世民等对锡渣进行了加碱焙烧,焙烧渣水淬,净化脱砷、铅、锑,最后蒸发结晶得到锡酸钠。所得产品质量达到商业标准,锡的直收率大于96％,回收率大于98％。由锡渣生产锡酸钠时,每吨金属锡消耗1.5吨烧碱,每生产1t锡酸钠仅需0.6吨烧碱,而其它试剂消耗极少,费用低,生产1吨锡酸钠试剂费用小于2 000元,而锡酸钠的价格约2.2～2.5万元/吨。所以用锡渣直接制取锡酸钠的经济效益十分可观。利用电镀锡渣废料制取氯化亚锡,既可使原料循环使用,又可以根据需要得到副产品锡酸钠。

曹学增等采用浓盐酸和氢氧化钠处理电镀锡渣,探讨了温度、pH值和氧化剂对实验过程的影响。酸解制备氯化亚锡的过程中,锡渣在浓盐酸中加热至200～250℃酸解,反应比较激烈,转化率较高,可达70％。碱解制备锡酸钠的过程中,电镀锡渣在150℃下以工业烧碱和硝酸钠进行碱解,转化率较高,其中硝酸钠为氧化剂。电镀锡渣废料经过浓盐酸处理制取氯化亚锡或用烧碱处理制备副产品锡酸钠是回收锡的一种切实可行的方法,直接回收的效率很高,所需的原料基本是浓盐酸、烧碱和硝酸钠等,其它原料消耗较少,生产成本较低,生产过程可以循环进行,对设备的要求不严格,对环境无污染,所得产品满足质量标准要求。

B.湿法处理锡阳极泥

锡电解阳极泥占电解锡量的3％～5％,富集了粗锡中所有杂质。各种阳极泥的组成和性质,主要取决于电解阳极板的成分和电解过程中的工艺技术条件。因此,无论阳极泥产率、成分、性质均有一定的波动范围。

锡阳极泥按来源不同可分为粗锡电解阳极泥和铅锡合金电解阳极泥。粗锡电解阳极泥含锡较高,一般可用火法熔炼产出粗焊锡并经电解回收精焊锡和产出可回收铜、铋及贵金属的二次阳极泥。亦可用湿法冶金处理脱锡并加以回收,而从脱锡阳极泥中可回收铜及其它有价金属。铅锡合金电解阳极泥含有较高的贵金属,一般采用以湿法冶金为主的流程,阳极泥以盐酸分解后逐步分离出银、金、铋、锡和铜等有价金属。此外,还有许多其它处理阳极泥的方法,流程选择主要取决于阳极泥成分。

本发明的有益成果为：本发明提供了一种锡废弃物中锡成份的自动检测装置，将可能的技术进行融合，根据要求选择在回收阶段采用的回收方法，采用了科学规划的方法，将其以一个完整的流程框架进行展示，因此，有现实的应用意义。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求保护范围。同时以上说明，对于相关技术领域的技术人员应可以理解及实施，因此其他基于本发明所揭示内容所完成的等同改变，均应包含在本权利要求书的涵盖范围内。

Claims (1)

1.一种锡废弃物中锡成份的自动检测装置，其特征在于，所述自动检测装置包含取样模块、锡成分回收模块、检测调用模块：

首先，所述取样模块从锡废弃物取得所述锡废弃物的样品，并对所述样品进行编号，编号的范围为1到N的正整数，N为大于1的正整数，N的取值范围为1到100，将所述样品的编号放入一个先进先出的栈中，当所述样品的编号先被从栈中弹出时，将被弹出的所述样品的编号代表的样品放入锡成分回收模块；

所述锡成分回收模块负责对所述被弹出的所述样品的编号代表的样品中锡进行回收，并且进行锡废弃物检测；所述锡成分回收模块包含M个锡成分回收处理单元，M为大于1的自然数，M的取值范围为1到10，所述M个锡成分回收处理单元为并行模块；

所述M个所述锡成分回收处理单元为互斥模块，即所述被弹出的所述样品的编号代表的样品只能选择进入所述M个所述锡成分回收处理单元之一，选择进入所述M个所述锡成分回收处理单元的标准被分为被动选择或者主动选择，所述被动选择为根据所述锡废弃物的检测要求进行选择；所述检测要求被分为灵敏度高的定量检测、灵敏度低的定量检测、定性检测、提取锡废弃物形态的检测；

所述被弹出的所述样品的编号代表的样品选择进入所述M个所述锡成分回收处理单元之一的方案为：当所述检测要求为灵敏度高的定量检测或者提取所述锡废弃物形态的检测，所述被弹出的所述样品的编号代表的样品选择进入提取的锡中纯度最高的所述锡成分回收处理单元；当所述检测要求为所述灵敏度低的定量检测，所述被弹出的所述样品的编号代表的样品选择提取锡速度最快的所述锡成分回收处理单元；当所述检测要求为所述定性检测，所述被弹出的所述样品的编号代表的样品选择所述M个所述锡成分回收处理单元中步骤最简单的所述锡成分回收处理单元；当所述检测要求为所述主动选择，用户直接指定所述被弹出的所述样品的编号代表的样品进入所述M个所述锡成分回收处理单元中的一个；

所述检测调用模块在所述M个所述锡成分回收处理单元之间传输锡废弃物检测中的中间物，所述锡废弃物检测中的中间物为在检测过程中产生的一切由所述所述被弹出的所述样品的编号代表的样品中锡废弃物进行原料演化、反应而成的化学物，所述检测调用模块被分为第一调用模块、第二调用模块、第三调用模块；

所述第一调用模块为所述取样模块服务，用于将从所述被弹出的所述样品的编号代表的样品按弹出的顺序放入传送带中，并以固定的速率排成一列从所述取样模块传送到所述锡成分回收模块；

所述第二调用模块负责将所述被弹出的所述样品的编号代表的样品送入所述M个所述锡成分回收处理单元之一从而进行锡的回收；所述第二调用模块包含传递模块、检测要求分析器、回收参数分析器；所述传递模块与所述第一调用模块协调工作，负责控制所述第一调用模块将所述被弹出的所述样品的编号代表的样品送入所述传送带的频率，即负责将所述被弹出的所述样品的编号代表的样品以固定的时间间隔通过传送带送入所述M个所述锡成分回收处理单元之一；所述检测要求分析器负责对所述检测要求进行分析，并将所述被弹出的所述样品的编号代表的样品分配到所述M个所述锡成分回收处理单元之一，按照所述被弹出的所述样品的编号代表的样品选择进入所述M个所述锡成分回收处理单元之一的方案进行分配；

所述回收参数分析器对所述M个所述锡成分回收处理单元在工作的过程中提取锡的纯度、提取锡的步骤的复杂度、提取锡的程度进行排序，建立三维维度；所述三维维度包含三个维度，分别为维度一、维度二、维度三；所述维度一为提取锡的纯度，所述维度二为提取锡的步骤的复杂度，所述维度三为提取锡的程度；对提取锡的纯度、提取锡的步骤的复杂度、提取锡的程度分别进行排序，并且将排序的结果放入对应的维度中，并且在所述维度中建立地址编码以方便所述被弹出的所述样品的编号代表的样品选择进入所述M个所述锡成分回收处理单元之一的方案的执行；所述提取锡的纯度按提取出的纯锡占提取物的质量的百分比来算，所述提取锡的步骤的复杂度按步骤的数量来算，所述提取锡的程度按锡占原有废弃物的质量的百分比来算；

所述地址编码为在所述维度的基础码的基础上，加上所述偏移码构成的；所述维度一的基础码表示为01，所述维度二的基础码表示为02，所述维度三的基础码表示为03，将维度排序的顺序作为偏移码，所述偏移码从000开始，依次递增进行编码，所述基础码、所述偏移码都采用二进制码来表示，将所述基础码向左移动2位再加上所述偏移码等于所述地址编码；

所述第三调用模块，根据所述检测要求的内容进行灵敏度高的定量检测、灵敏度低的定量检测或者定性检测、提取所述锡废弃物形态的检测。