CN209456536U - 分离结晶装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭露一种分离结晶装置，该分离结晶装置主要包含有倾斜设置的一槽体、直线排列分布在槽体底部的各区段的一加热模组、设置于槽体中的一转轴、以及间隔设置于转轴上以呈螺旋状的复数个扇形叶片；当复数个扇形叶片进行旋转时，可带动位于槽体的倾斜底部的粗锡朝向槽体的倾斜顶部的方向移动。本实用新型利用粗锡中锡、铅、铋合金的熔点差异，并以转动扇形叶片的机械方式，再藉由经过加热模组所产生由低至高的温度分布区域，以使粗锡中的铅合金及铋合金可被熔出而留下精锡，因而得以从粗锡中提炼分离出精锡。

Description

分离结晶装置

技术领域

本实用新型是有关于一种锡冶炼技术，特别是有关于一种利用粗锡中合金的熔点差异并以转动扇形叶片的机械方式来进行锡冶炼生产，可在节省人力成本及减少浮渣的情况下有效率地去除锡以外的其他金属合金或杂质的分离结晶装置。

背景技术

按，锡是一种化学元素，其主要来源是锡矿，锡具有良好的伸展性能，且不易氧化，其中一种作用是常被用来作为其它金属的防腐层。

在锡冶炼生产中，粗锡中大约会含有0.1%至20%的铅及0.1至5%的铋，而粗锡欲冶炼成纯锡晶体，该些铅合金及铋合金如同其他金属合金或杂质必须分离。于早期传统工业中，会采用氯化法以300℃的温度来使粗锡中的铅生成为氯化铅以使之去除，利用氯化法来除铅不但需要消耗大量的试剂，还会产生大量的浮渣，造成除铅效率差，不适合用在含铅量高于5%以上的粗锡冶炼中。

另外，传统工业中也会利用添加碱金属或碱土金属来分离铋，例如添加镁与钙或是添加镁与钠。此方法是利用铋会与这些碱金属或碱土金属产生金属化合物(例如CaMg₂Bi₂)，而由于CaMg₂Bi₂熔点较锡的熔点高，其密度较锡液小且不溶于锡液中，故而会浮在锡液面上变成浮渣(铋渣)，因此可以容易地与锡分离。然而，前述方法所产生的铋渣中也会伴随砷化物出现，砷化物会与空气中的水生成有毒性的砷化氢，砷化氢同时也会自燃而具有危险性。而且用此方法提炼过所剩下的锡中会含有未反应的钙或镁，这时反而需要加入氯化铵来去除钙或镁，这又增加了成本与造成作业繁锁，需要耗费较长的人工作业时间。

前述习知的锡治炼制程中，不论是去除铅合金或铋合金都是采用化学方式，其作业相当繁锁，还会产生大量的浮渣，并且需要消耗大量的试剂及耗费较长的人工作业时间。

实用新型内容

有鉴于上述习知技艺的问题，本实用新型所解决的技术问题就是在提供一种以机械方式来进行锡冶炼生产，可在节省人力成本及减少浮渣的情况下有效率地去除锡以外的其他金属合金或杂质的分离结晶装置。

本实用新型所采用的技术手段如下所述。

根据本实用新型的目的，提出一种分离结晶装置，其包含：一槽体，具有一容置空间，且于该槽体的底部并对应该容置空间的相对二端的位置分别设有一第一出料口及一第二出料口，该槽体呈倾斜配置，以致该第二出料口的位置高度高于该第一出料口；一加热模组，包含一第一加热件、一第二加热件、一第三加热件、一第四加热件及一第五加热件，该第一加热件、该第二加热件、该第三加热件、该第四加热件至该第五加热件依序直线排列在该槽体的底部并分别对应于该容置空间的各个区段，且位于相对二端的该第一加热件及该第五加热件分别靠近于该第一出料口及该第二出料口，其中，由该第一加热件的温度、该第二加热件的温度、该第三加热件的温度、该第四加热件的温度至该第五加热件的温度依序递增方式呈现不同的温度分布；一转轴，设置于该容置空间中，且该转轴的相对二端分别连结该容置空间的相对二端；以及复数个扇形叶片，设置于该转轴上，各该扇形叶片分别具有一叶面，该叶面与该转轴呈一夹角，该夹角小于90度，该扇形叶片与该容置空间的底部具有一间隙，当该复数个扇形叶片受该转轴驱动以进行旋转时，能够带动该容置空间中位于靠近该第一出料口的倾斜底部的粗锡朝向该第二出料口的方向移动。

依据上述技术特征，该槽体相对地平线的倾斜角度可为3度至12度。

依据上述技术特征，该槽体相对地平线的倾斜角度较佳为3度至9度。

依据上述技术特征，该槽体相对地平线的倾斜角度最佳为6度。

依据上述技术特征，该分离结晶装置更包含二个升降机构组，各该升降机构组分别设置该槽体的相对二端以支撑该槽体，且各该升降机构分别能够调整高度以控制该槽体的倾斜角度。

依据上述技术特征，该转轴的转速可为1rpm至5rpm。

依据上述技术特征，该转轴的转速较佳为1rpm至3rpm。

依据上述技术特征，该转轴的转速最佳为1rpm。

依据上述技术特征，该分离结晶装置更包含一控速机构，设置于该槽体的一端并连结该转轴。

依据上述技术特征，相邻的二个该扇形叶片之间的间隔距离可为100mm至180mm。

依据上述技术特征，相邻的二个该扇形叶片之间的间隔距离较佳为120mm至160mm。

依据上述技术特征，各该扇形叶片与该容置空间的底部之间的间隙可为10mm至35mm。

依据上述技术特征，各该扇形叶片与该容置空间的底部之间的间隙较佳为20mm。

依据上述技术特征，该加热模组的温度分布可为180℃至240℃。

依据上述技术特征，该第一加热件的温度可为180℃至192℃，该第二加热件的温度可为193℃至204℃，该第三加热件的温度可为205℃至216℃，该第四加热件的温度可为217℃至228℃，该第五加热件的温度可为229℃至240℃。

依据上述技术特征，该第一加热件的温度较佳为186℃，该第二加热件的温度较佳为198℃，该第三加热件的温度较佳为214℃，该第四加热件的温度较佳为223℃，该第五加热件的温度较佳为232℃。

依据上述技术特征，该分离结晶装置更包含一盖体，设置于该槽体上，且该盖体能够关闭或开启以致该容置空间呈封闭或开放状。

依据上述技术特征，该盖体设有能够连通该容置空间的一活动开口，该活动开口的位置大致对应于该槽体的该第一出料口的位置。

依据上述技术特征，该槽体较佳为具一定长度的U型槽。

承上所述，本实用新型所产生的技术效果：本实用新型的分离结晶装置主要是采用结晶熔析法，利用合金比例熔点的不同，使得粗锡在转动扇形叶片及加温过程中可去除铅合金、铋合金等其他金属合金或杂质，而其中本实用新型得以透过槽体区域温度、槽体倾斜角度、扇形叶片转速及叶片间距的调整，来达到最佳分离的效果，进而提高生产速率及回收率，降低制程成本。

附图说明

图1为本实用新型的分离结晶装置的第一示意图。

图2为本实用新型的分离结晶装置的第二示意图。

图3为本实用新型的分离结晶装置的第三示意图。

图4为本实用新型的分离结晶装置的第四示意图。

图5A为本实用新型的分离结晶装置的第五示意图。

图5B为本实用新型的分离结晶装置的第六示意图。

图6为本实用新型的分离结晶装置的第七示意图。

图7为本实用新型的分离结晶装置的实施例的示意图。

图号说明：

10 槽体

11 容置空间

12 第一出料口

13 第二出料口

20 加热模组

21 第一加热件

22 第二加热件

23 第三加热件

24 第四加热件

25 第五加热件

30 转轴

40 扇形叶片

41 叶面

50 升降机构组

60 控速机构

70 盖体

71 活动开口

θ 倾斜角度

θ1 夹角

D 间隙

A 锡液。

具体实施方式

请参阅图1及图2，其分别为本实用新型的分离结晶装置的第一示意图及第二示意图。如图所示，本实用新型的分离结晶装置主要包含一槽体10、一加热模组20、一转轴30、一扇形叶片40、二个升降机构组50、以及一控速机构60。

请一并参阅图3及图4，其分别为本实用新型的分离结晶装置的第三示意图及第四示意图。该槽体10具有一容置空间11，且于该槽体10的底部并对应该容置空间11的相对二端的位置分别设有一第一出料口12及一第二出料口13，其中，该槽体10较佳为具一定长度的U型槽，但不以此为限。本实用新型主要技术特征之一在于，该槽体10呈倾斜配置以与地平线形成一倾斜角度θ，以致该第二出料口13的位置高度高于该第一出料口12，如图3所示；其中，该槽体10相对地平线的倾斜角度θ可为3度至12度，较佳为3度至9度，而最佳可为6度。该第一出料口12主要可提升被分离的铅、铋与其他金属合金或杂质排出，而该第二出料口13则用以排出进行分离冶炼所产生的纯锡晶体，其中如图4所示，该第一出料口12及该第二出料口13分别可进行关闭或开启。

该加热模组20依序包含一第一加热件21、一第二加热件22、一第三加热件23、一第四加热件24及一第五加热件25，该第一加热件21、该第二加热件22、该第三加热件23、该第四加热件24及该第五加热件25依序直线排列在该槽体10的底部并分别对应于该容置空间11的各个区段：一第一区段(图未标号)、一第二区段(图未标号)、一第三区段(图未标号)、一第四区段(图未标号)及一第五区段(图未标号)，且位于相对二端的该第一加热件21及该第五加热件25分别靠近于该槽体10的该第一出料口12(位于该第一区段)及该第二出料口13(位于该第五区段)。本实用新型另一主要技术特征在于，由该第一加热件21的温度、该第二加热件22的温度、该第三加热件23的温度、该第四加热件24的温度至该第五加热件25的温度依序递增，其中，该加热模组20的温度分布可为180℃至240℃，在一实施态样中，该第一加热件21的温度可为180℃至192℃，该第二加热件22的温度可为193℃至204℃，该第三加热件23的温度可为205℃至216℃，该第四加热件24的温度可为217℃至228℃，该第五加热件25的温度可为229℃至240℃，而进一步地，该第一加热件21的温度较佳为186℃，该第二加热件22的温度较佳为198℃，该第三加热件23的温度较佳为214℃，该第四加热件24的温度较佳为223℃，该第五加热件25的温度较佳为232℃。其中，各加热件可采用改良式电阻丝，藉此可有效控制温度，达到稳定温度梯度。

该转轴30设置于该槽体10的该容置空间11中，且该转轴30的相对二端分别连结该容置空间11的相对二端。其中，该转轴30的转速可设定在1rpm至5rpm，较佳是设定在1rpm至3rpm，最佳则可设定为1rpm。

再请一并参阅图5A及图5B，其为本实用新型的分离结晶装置的第五示意图及本实用新型的分离结晶装置的第六示意图。该复数个扇形叶片40间隔设置于该转轴30上，各该扇形叶片40分别具有一叶面41，该叶面41与该转轴30呈一夹角θ1，而该夹角θ1小于90度，其在该转轴30旋转时，以使设置于该复数个扇形叶片40的冶炼粗锡由该第一加热件21对应该容置空间11的区段位移至该第五加热件25对应该容置空间11的区段，而该复数个叶面41为平面，或为曲面﹔并且各该扇形叶片40分别与该容置空间11的底部具有间隙，其中，各该扇形叶片40可活动性地进行拆卸。本实用新型另一主要技术特征在于，相邻的二个该扇形叶片40之间的间隔距离可为100mm至180mm ，较佳为120mm至160mm ；位于该第一区段的该第一加热件21对应的相邻二个该扇形叶片40之间的间隔距离为160mm，大于位于该第五区段该第五加热件25对应的相邻二个该扇形叶片40之间的间隔距离为120mm。换言之，相邻二个该扇形叶片40之间的间隔距离由该第一区段、该第二区段、该第三区段、该第四区段至该第五区段依序递减。各该扇形叶片40与该容置空间11的底部之间的一间隙D可为10mm至35mm，较佳为20mm，调整该扇形叶片40与该容置空间11的间隙D，可控制回流速率。值得一提的是，复数个该扇形叶片40可以彼此衔接形成一连续螺旋状；或者，复数个该扇形叶片40彼此分离，而每三个该扇形叶片40会形成绕该转轴30一圈的实施样态，此时该扇形叶片40为角度120度的扇形。

各该升降机构组50分别设置该槽体10的相对二端以支撑该槽体10，且各该升降机构50分别能够调整高度以控制该槽体10的倾斜角度θ，藉此可控制锡液的流动速度，管控纯化时间。

该控速机构60设置于该槽体10的一端并连结该转轴30，藉由该控速机构60可调整该转轴30的转速，进而控制物料在该槽体10内停留的时间。

再请一并参阅图6，其为本实用新型的分离结晶装置的第七示意图。如图所示，本实用新型的该分离结晶装置更可包含一盖体70，该盖体70设置于该槽体10上，且该盖体70能够关闭或开启以使得该槽体10的该容置空间11可对应呈现封闭或是开放状。更进一步地，该盖体70设有能够连通该容置空间11的一活动开口71。

再请一并参阅图7，其为本实用新型的分离结晶装置的实施例的示意图。如图所示，该槽体10的该容置空间11可提供放置锡液A(包含有合金晶体及合金熔液)，当该转轴30运作以驱使该复数个扇形叶片40进行旋转时，呈螺旋状的该复数个扇形叶片40将可带动位于该容置空间11的倾斜底部的锡液朝向该容置空间11的倾斜顶部的方向进行移动。由于锡液中含有锡、铅、铋等金属合金熔液，接触空气的锡液液面会先行冷却而产生合金晶体，而合金晶体在螺旋状的该复数个扇形叶片40推进下，会逐渐向温度较高的区段(该容置空间11的倾斜顶部的方向)移动；换言之，此时合金晶体将移动依序通过该第一加热件21、该第二加热件22、该第三加热件23、该第四加热件24及该第五加热件25所产生的温度梯度区间。相反地，残留的锡液液体通常是熔点较低的合金，此时靠着重力作用和该槽体10呈倾斜的坡度效果，残留的锡液液体会向低温区(该容置空间11的倾斜底部的方向)回流。因此，含较高纯度锡的合金晶体会向上朝向该容置空间11的倾斜顶部的方向进行移动，含低纯度锡的锡液液体向下朝向该容置空间11的倾斜底部回流，藉以产生将粗锡逐渐纯化为精锡的效果。举例来说，当合金晶体被复数个该扇形叶片40往该容置空间11的倾斜顶部的高温区推进时，合金晶体中所含有的铅锡合金或铅铋合金，因为其熔点较纯锡低，因此会被熔出成液体而向下回流，而随着合金晶体被复数个该扇形叶片40继续推动往高温区段移动，因此合金晶体中的锡的纯度会逐渐上升，而熔出的液体的则将铅或铋向下带往低温区段回流。

换言之，因为粗锡在该锡液A中温度加热变化时产生的晶体与液体能分离，也因合金比例熔点的不同，使得粗锡可在不同加热温度下熔出不同的其他金属合金或杂质；当像是铅合金、铋合金等其他金属合金或杂质被熔出时，将因该槽体10倾斜设置的缘故而流向至该容置空间11的倾斜底部，并可利用该第一出料口12来将其排出；而当粗锡在通过该第五加热件25的最高温度后，其晶体成分就会近似于纯锡，含铅合金、铋合金等其他金属合金或杂质的量也会趋近于零，冶炼后的纯锡晶体则可透过该第二出料口13排出。

在一实施态样中，将原料含有锡量81.7327%、银量0.0007%、铅量18.2562%、铋量0.0015%及其他杂质的粗锡连续加入该分离结晶装置中，该分离结晶装置的该转轴30的转速控制在3rpm，该扇形叶片40与该容置空间11的间隙D为35mm，该加热模组20的最低温为185℃且最高温为231℃，该槽体10倾斜角度为6度，如此可产出含锡量99.9855%、银量0.0003%、铅量0.0066%、铋量0.0006%及其他杂质的锡晶体。

又一实施态样中，将原料含锡量88.3843%、银量0.0005%、铅量11.5949%、铋量0.0005%及其他杂质的粗锡连续加入该分离结晶装置中，该分离结晶装置的该转轴30的转速控制在2rpm，该扇形叶片40与该容置空间11的间隙D为20mm，该加热模组20的最低温为190℃且最高温为231℃，该槽体10的倾斜角度为8度，如此可产出含锡量99.9871%，银量0.0001%、铅量0.0037%、铋量0.0006%及其他杂质的锡晶体。

另一实施态样中，将原料含锡量92.5215%、银量0.0004%、铅量7.4548%、铋量0.0006%及其他杂质的粗锡连续加入该分离结晶装置中，该分离结晶装置的该转轴30的转速控制在2rpm，该扇形叶片40与该容置空间11的间隙D为10mm，该加热模组20的最低温为186℃且最高温为232℃，该槽体(10)的倾斜角度为5度，以此可产出含锡量99.9870% 、银量0.0001%、铅量0.0027%、铋量0.0006%及其他杂质的锡晶体。

总结来说，本实用新型的分离结晶装置具有下列多个特点。

1、利用转动扇形叶片的机械方式及区段升温加热的方式来去除粗锡中所含的铅、铋等其他金属合金或杂质，可有效节省人力并提升制程效率。

2、使用非化学性冶炼制程，不需消耗大量化学试剂，在制程中不会产生大量浮渣，可提升除铅合金效率，适用于含铅合金量高于5%以上的粗锡冶炼中。

3、可依需求调整槽体区域温度、槽体倾斜角度、扇形叶片转速及叶片间距，以达到最佳熔析分离的效果，进而提高生产速率及回收率，降低制程成本。

Claims (10)

1.一种分离结晶装置，其特征在于，包含：

一槽体(10)，具有一容置空间(11)，且于该槽体(10)的底部并对应该容置空间(11)的相对二端的位置分别设有一第一出料口(12)及一第二出料口(13)，该槽体(10)呈倾斜配置，以致该第二出料口(13)的位置高度高于该第一出料口(12)；

一加热模组(20)，包含并依序设置有一第一加热件(21)、一第二加热件(22)、一第三加热件(23)、一第四加热件(24)及一第五加热件(25)，该第一加热件(21) 、该第二加热件(22)、该第三加热件(23)、该第四加热件(24)至该第五加热件(25)以直线排列在该槽体(10)的底部，且位于相对二端的该第一加热件(21)及该第五加热件(25)分别靠近于该第一出料口(12)及该第二出料口(13)，其中，由该第一加热件(21)的温度、该第二加热件(22)的温度、该第三加热件(23)的温度、该第四加热件(24)的温度至该第五加热件(25)的温度依序递增；

一转轴(30)，设置于该容置空间(11)中，且该转轴(30)的相对二端分别连结该容置空间(11)的相对二端；以及

复数个扇形叶片(40)，设置于该转轴(30)上，各该扇形叶片(40)分别具有一叶面(41)，该叶面(41)与该转轴(30)呈一夹角(θ1)，该夹角(θ1)小于90度，该扇形叶片(40)与该容置空间(11)的底部具有一间隙(D)。

2.如权利要求1所述的分离结晶装置，其特征在于，该槽体(10)相对地平线的一倾斜角度(θ)为3度至12度。

3.如权利要求2所述的分离结晶装置，其特征在于，包含二个升降机构组(50)，各该升降机构组(50)分别设置该槽体(10)的相对二端以支撑该槽体(10)，且各该升降机构(50)分别能够调整高度以控制该槽体(10)的该倾斜角度(θ)。

4.如权利要求1所述的分离结晶装置，其特征在于，该转轴(30)的转速为1rpm至5rpm。

5.如权利要求1所述的分离结晶装置，其特征在于，包含一控速机构(60)，设置于该槽体(10)的一端并连结该转轴(30)。

6. 如权利要求1所述的分离结晶装置，其特征在于，相邻的二个该扇形叶片(40)之间的间隔距离为100mm至180mm 。

7.如权利要求1所述的分离结晶装置，其特征在于，该扇形叶片(40)与该容置空间(11)的底部之间的该间隙(D)为10mm至35mm。

8.如权利要求1所述的分离结晶装置，其特征在于，该第一加热件(21)的温度为180℃至192℃，该第二加热件(22)的温度为193℃至204℃，该第三加热件(23)的温度为205℃至216℃，该第四加热件(24)的温度为217℃至228℃，该第五加热件(25)的温度为229℃至240℃。

9.如权利要求1所述的分离结晶装置，其特征在于，包含一盖体(70)，设置于该槽体(10)上，该盖体(70)设有连通该容置空间(11)的一活动开口(71)。

10.如权利要求1所述的分离结晶装置，其特征在于，该槽体(10)为一U型槽。