CN112919538A

CN112919538A - 催化剂级三氧化二锑的富氧生产工艺

Info

Publication number: CN112919538A
Application number: CN202110219400.1A
Authority: CN
Inventors: 庞洲; 杨世干; 吴宝育; 莫兴德; 郭鼎
Original assignee: Guangxi Huayuan Metal Chemical Co ltd
Current assignee: Guangxi Huayuan Metal Chemical Co ltd
Priority date: 2021-02-26
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2021-06-08
Anticipated expiration: 2041-02-26
Also published as: CN112919538B

Abstract

本发明公开了催化剂级三氧化二锑的富氧生产工艺，利用天然气做燃料，富氧空气作为助燃剂通过燃烧系统向锑白炉供热，当温度升至700℃后，向炉内投入高纯锑，使之熔化，向锑液表面喷入氧化富氧空气，使锑氧化挥发。通过加热补给部分热量，将炉膛反应区内的温度提高到1100℃以上，在反应室出口处，通过烟气骤冷系统，高温三氧化二锑烟气遇空气骤冷至60‑300℃，所得产品用布袋收尘系统收集，即制得全立方晶型、高纯度、高白度的催化剂级三氧化二锑产品。本发明使用清洁燃料天然气取代传统的焦炭、燃煤或无烟煤做生产燃料、降低能耗、提高三氧化二锑成品率和回收率、降低产品中杂质含量、提高产品白度及其它产品指标。

Description

催化剂级三氧化二锑的富氧生产工艺

【技术领域】

本发明涉及化工冶金技术领域，具体涉及催化剂级三氧化二锑的富氧生产工艺。

【背景技术】

我国是世界上最大的锑资源国、生产国和出口国，产量约占世界的80％，中国锑储量约占全世界的60％多，广西锑储量约占中国的45％。锑矿资源分为两大类：1、脆硫铅锑矿(主成分Pb、Sb、Ag，约占锑资源的20％)，矿源主要集中在广西河池；2、单锑矿(主成分Sb，包括硫化锑矿、氧化锑矿和混合锑矿，约占锑资源的80％)，矿源主要分布在湖南、广西、贵州、云南。广西的单锑矿集中在河池市的南丹、金城江、罗城、天峨和百色市的隆林、西林、田林等地。

现有技术中，人们通常采用氧化脆硫铅锑矿的方法和装置来生产三氧化二锑，该方法生产的三氧化二锑的化学指标达到或超过传统用精梯生产三氧化二锑的水平，但三氧化二锑的颗粒尺寸无法控制，只能自然形成一种粒度很细的产品，而粒度很细的三氧化二锑在阻燃剂领域中可应用的范围窄，用量也小，制约了现有三氧化二锑生产技术的发展。

现已有对三氧化二锑生产工工艺的研究，例如中国专利申请CN200810230968三氧化二锑的富氧生产工艺，其将富氧应用在三氧化二锑生产中，将渣料、还原煤和纯碱投入反射炉内在1000-1200℃进行还原熔炼产出粗合金，将粗合金配入底铅加入精炼锅通入富氧空气进行净化除砷，除杂中控制合金温度在400-600℃、通入的富氧空气，产出铅锑合金，将铅锑合金和底铅放入氧化锅内，控制炉内温度在500-640℃、通入的富氧空气，开始吹风氧化，等合金液中锑的<17％时，停止氧化，放出锑白、氧化锅内放出底铅。类似这样的传统催化剂级三氧化二锑的生产工艺中，采用普通空气、无烟煤做燃料，热利用率低，灰分污染产品，烟气中含有低浓度硫进入烟气，形成大气污染物，消耗燃料高，劳动条件差，是粗放制造状态。

目前针对脆硫铅锑矿、单锑矿这些资源的处理，终端产品大多为锑锭，而利用脆硫铅锑矿生产的终端产品为高铋2#锑锭，几乎不能用于高端产品的原料，因此，将现有的锑矿资源进行深度开发，将之处理成为高纯锑产品，进而生产催化剂级三氧化二锑具有很好的市场前景。

【发明内容】

针对现有技术中采用普通空气、无烟煤做燃料，热利用率低，灰分污染产品，烟气中含有低浓度硫进入烟气，形成大气污染物，消耗燃料高等不足，本发明提供了催化剂级三氧化二锑的富氧生产工艺，使用清洁燃料天然气取代传统的焦炭、燃煤或无烟煤做生产燃料、降低能耗、提高三氧化二锑成品率和回收率、降低产品中杂质含量、提高产品白度及其它产品指标。

本发明所述的催化剂级三氧化二锑的富氧生产工艺，包括如下步骤：

1)采用天然气做燃料、向燃烧系统鼓入氧含量25-35％的富氧空气作为助燃剂向锑白炉供热，将锑白炉炉膛反应区内温度升至700-710℃；

2)当锑白炉炉膛反应区内温度升至700-710℃后，向锑白炉炉膛反应区内投入锑含量在 99.9％以上高纯锑，使之熔化，向锑液表面喷入氧含量25-35％的富氧空气，使锑氧化挥发；

3)通过燃烧系统继续加热锑白炉，将炉膛反应区内的温度提高到1100-1200℃；

4)挥发的高温三氧化二锑烟气通过锑白炉的反应室出口，进入烟气骤冷系统，烟气骤冷系统中控制高温三氧化二锑烟气量与骤冷空气量之比为1:(4-8)，高温三氧化二锑烟气遇空气骤冷至60-300℃，用布袋收尘系统收集，即制得催化剂级三氧化二锑产品。

本发明步骤1)所述的鼓入氧含量25-35％的富氧空气，氧含量25-35％的富氧空气的压力控制在10-15kPa、流速为110-130m³/min。

步骤2)所述的喷入氧含量25-35％的富氧空气，氧含量25-35％的富氧空气的压力控制在 10-15kPa、流速为20-80m³/min。

步骤4)所述的进入烟气骤冷系统，是进入烟气沉降、汽化冷却工序。

本发明还涉及采用上述催化剂级三氧化二锑的富氧生产工艺得到催化剂级三氧化二锑，是全立方晶型、高纯度(三氧化二锑的含量是99.99％以上)、高白度(98.5以上)的产品，产品保持同一品质，其平均粒径的一致性较好，保持在0.30-0.38μm的范围内，产品最大粒径小于2.0μm,0.2-1.0μm的颗粒占95％以上，粒度分布情况较好，三氧化二锑蒸气在结晶器中的结晶温度在400℃以下。

和现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、相比现有技术中使用普通空气、无烟煤(煤粉)作燃料、反应温度无法有效控制的情况，本发明使用氧含量25-35％的富氧空气、天然气和通过控制高温三氧化二锑烟气量与骤冷空气量之比从而有效控制反应温度，控制好三氧化二锑烟气在冷却装置中的冷却速率就基本上控制了三氧化二锑的粒度，控制不同的冷却速率(5000-9000℃/s)，可以得到不同粒度的三氧化二锑，生产出催化剂三氧化二锑高端产品，实现了催化剂级三氧化二锑生产能耗降低，因为用了氧含量25-35％的富氧空气及天然气，没有传统生产工艺中的煤粉做燃料，燃烧更充分，反应更迅速，产品合格率高，返料少，成本会更低，可以实现自动控制和清洁生产，烟气中没有一氧化碳产生，不会有一氧化碳爆炸的可能，从而更安全和环保。

2、采用本发明的方法，生产出的催化剂级三氧化二锑较现有技术工艺产品可提高直收率 10％，盐酸透过率增加5％，酒石酸不溶物减少10％。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

实施例1：

催化剂级三氧化二锑的富氧生产工艺，包括如下步骤：

1)采用天然气做燃料、向燃烧系统鼓入氧含量35％的富氧空气作为助燃剂向锑白炉供热，氧含量35％的富氧空气的压力控制在10kPa、流速为110m³/min，将锑白炉炉膛反应区内温度升至700℃；

2)当锑白炉炉膛反应区内温度升至700℃后，向锑白炉炉膛反应区内投入锑含量在99.9％以上高纯锑，使之熔化，向锑液表面喷入氧含量35％的富氧空气，氧含量35％的富氧空气的压力控制在10kPa、流速为80m³/min，使锑氧化挥发；

3)通过燃烧系统继续加热锑白炉，将炉膛反应区内的温度提高到1100℃；

4)挥发的高温三氧化二锑烟气通过锑白炉的反应室出口，进入烟气骤冷系统，通过烟气沉降、汽化冷却工序，烟气骤冷系统中控制高温三氧化二锑烟气量与骤冷空气量之比为1:8，高温三氧化二锑烟气遇空气骤冷至300℃，用布袋收尘系统收集，即制得催化剂级三氧化二锑产品。

实施例2：

催化剂级三氧化二锑的富氧生产工艺，包括如下步骤：

1)采用天然气做燃料、向燃烧系统鼓入氧含量25％的富氧空气作为助燃剂向锑白炉供热，氧含量25％的富氧空气的压力控制在15kPa、流速为120m³/min，将锑白炉炉膛反应区内温度升至710℃；

2)当锑白炉炉膛反应区内温度升至710℃后，向锑白炉炉膛反应区内投入锑含量在99.9％以上高纯锑，使之熔化，向锑液表面喷入氧含量25％的富氧空气，氧含量25％的富氧空气的压力控制在15kPa、流速为20m³/min，使锑氧化挥发；

3)通过燃烧系统继续加热锑白炉，将炉膛反应区内的温度提高到1200℃；

4)挥发的高温三氧化二锑烟气通过锑白炉的反应室出口，进入烟气骤冷系统，通过烟气沉降、汽化冷却工序，烟气骤冷系统中控制高温三氧化二锑烟气量与骤冷空气量之比为1:4，高温三氧化二锑烟气遇空气骤冷至60℃，用布袋收尘系统收集，即制得催化剂级三氧化二锑产品。

实施例3：

催化剂级三氧化二锑的富氧生产工艺，包括如下步骤：

1)采用天然气做燃料、向燃烧系统鼓入氧含量30％的富氧空气作为助燃剂向锑白炉供热，氧含量30％的富氧空气的压力控制在12kPa、流速为130m³/min，将锑白炉炉膛反应区内温度升至705℃；

2)当锑白炉炉膛反应区内温度升至705℃后，向锑白炉炉膛反应区内投入锑含量在99.9％以上高纯锑，使之熔化，向锑液表面喷入氧含量30％的富氧空气，氧含量30％的富氧空气的压力控制在12kPa、流速为60m³/min，使锑氧化挥发；

3)通过燃烧系统继续加热锑白炉，将炉膛反应区内的温度提高到1150℃；

4)挥发的高温三氧化二锑烟气通过锑白炉的反应室出口，进入烟气骤冷系统，通过烟气沉降、汽化冷却工序，烟气骤冷系统中控制高温三氧化二锑烟气量与骤冷空气量之比为1:6，高温三氧化二锑烟气遇空气骤冷至100℃，用布袋收尘系统收集，即制得催化剂级三氧化二锑产品。

对比例1：

和实施例1的区别在于使用普通空气、无烟煤(煤粉)作燃料，其他步骤同实施例1。

对比例2：

和实施例1相比，步骤4)的烟气骤冷系统中没有控制高温三氧化二锑烟气量与骤冷空气量之比，其他同实施例1。

结果：

实施例和对比例得到的催化剂级三氧化二锑的技术指标

结果分析：

1、实施例1-3和对比例1相比，说明本发明使用氧含量25-35％的富氧空气、天然气作燃料，相比对比例1使用普通空气、无烟煤(煤粉)作燃料，对比例1得到的产品只有99.0％是立方体晶型，纯度是99.80％，白度95.3，实施例1-3因为用了氧含量25-35％的富氧空气及天然气，没有传统生产工艺中的煤粉做燃料，燃烧更充分，反应更迅速，产品合格率高，返料少，成本会更低。

2、实施例1-3和对比例2相比，说明实施例1-3通过控制高温三氧化二锑烟气量与骤冷空气量之比从而有效控制反应温度，控制好三氧化二锑烟气在冷却装置中的冷却速率(5000-9000℃/s)就基本上控制了三氧化二锑的粒度，控制不同的冷却速率，可以得到不同粒度的三氧化二锑，生产出催化剂三氧化二锑高端产品，实现了催化剂级三氧化二锑生产能耗降低。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims

1.催化剂级三氧化二锑的富氧生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：

2)当锑白炉炉膛反应区内温度升至700-710℃后，向锑白炉炉膛反应区内投入锑含量在99.9％以上高纯锑，使之熔化，向锑液表面喷入氧含量25-35％的富氧空气，使锑氧化挥发；

2.根据权利要求1所述的催化剂级三氧化二锑的富氧生产工艺，其特征在于：本步骤1)所述的鼓入氧含量25-35％的富氧空气，氧含量25-35％的富氧空气的压力控制在10-15kPa、流速为110-130m³/min。

3.根据权利要求1所述的催化剂级三氧化二锑的富氧生产工艺，其特征在于：步骤2)所述的喷入氧含量25-35％的富氧空气，氧含量25-35％的富氧空气的压力控制在10-15kPa、流速为20-80m³/min。

4.根据权利要求1所述的催化剂级三氧化二锑的富氧生产工艺，其特征在于：步骤4)所述的进入烟气骤冷系统，是进入烟气沉降、汽化冷却工序。

5.根据权利要求1所述的催化剂级三氧化二锑的富氧生产工艺，其特征在于：步骤3)所述的烟气沉降，是指高温高浓度含锑烟气通过炉顶时，经鹅颈进入烟尘沉降室。

6.一种催化剂级三氧化二锑，其特征在于：采用权利要求1-5任一项所述的催化剂级三氧化二锑的富氧生产工艺制备得到。