專利名稱：金屬銻的提純方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本方法涉及濕法冶金的方法，更具體地說，是一種關(guān)于金屬銻的提純方法以及實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。本發(fā)明的方法和裝置特別適于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
在金屬銻的提純過程中，由于對生產(chǎn)設(shè)備的材質(zhì)要求十分苛刻，工藝條件復(fù)雜，迄今為止任何一種濕法提純金屬銻的方法均為間斷式生產(chǎn)，要形成工業(yè)化生產(chǎn)難度較大。因此，現(xiàn)有技術(shù)一直是通過氯化→脫氯→精餾→還原等工序小批量生產(chǎn)。在精餾過程中加鹽酸先除去低沸點(diǎn)雜質(zhì)，再將三氯化銻通過精餾提出，高沸點(diǎn)雜質(zhì)留在精餾釜中，每精餾一釜精洗一次，達(dá)到提純?nèi)然R的目的。經(jīng)精餾的三氯化銻送入還原罐，并通入氫氣還原成純度為99.999％～99.9999％的金屬銻。
現(xiàn)有技術(shù)由于工藝方法和設(shè)備的限制有如下缺點(diǎn)①生產(chǎn)不能連續(xù)化，只能間斷生產(chǎn)，精餾產(chǎn)品回收率低，勞動強(qiáng)度大；②除去低沸點(diǎn)雜質(zhì)與三氯化銻的提純時間、溫度難以掌握，無法形成標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)生產(chǎn)。由于生產(chǎn)過程憑經(jīng)驗(yàn)操作，人為因素多，穩(wěn)定性差，產(chǎn)品指標(biāo)難以控制。③精餾過程中，常常因金屬雜質(zhì)氯化物造成跳釜現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備損壞。尤其是擴(kuò)大生產(chǎn)量時更為明顯。因此，很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、規(guī)模化、連續(xù)生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺點(diǎn)，提供一種金屬銻的提純方法。該方法能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程連續(xù)化，克服人為因素，進(jìn)而采用計(jì)算機(jī)控制整個生產(chǎn)工藝，操作安全，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，有效節(jié)約能源，降低原材料消耗。
本發(fā)明提供了一種金屬銻的提純方法，該方法采用下述順序的步驟(1)將工業(yè)銻碎至φ20～30φ不規(guī)則塊狀，裝滿氯化塔；在氯化塔的中部通入氯氣，控制量以局部不產(chǎn)生火花為原則；氯化過程中有部分五氯化銻生成；在氯化塔的下段1/3部分加熱至100℃～150℃，使五氯化銻分解；氯氣與塔內(nèi)過量的金屬塊反應(yīng)生成三氯化銻；得到的三氯化銻送入貯液罐中。
(2)貯液罐中的三氯化銻自流入再沸器中，在200℃～250℃下使其蒸發(fā)進(jìn)入精餾1；精餾柱溫度控制為180℃～230℃，塔頭溫度分為兩段控制即下段溫度為170℃～210℃上段，溫度為120℃～180℃。
(3)通過回流控制閥門調(diào)節(jié)三氯化銻流出量與回流量之比為2∶1～6∶1，所得的三氯化銻送入精餾2的再沸器中。
(4)精餾2的操作方法和控制條件與步驟(2)、(3)相同，得到品位為99.999％以上的三氯化銻，并將其送至精餾3繼續(xù)精餾。
(5)精餾3的操作方法和控制條件與步驟(2)、(3)相同，得到品位為99.9999％以上的三氯化銻，并將其送至精餾4繼續(xù)精餾。
(6)精餾4的操作方法和控制條件與步驟(2)、(3)相同，得到品位為99.99999％以上的三氯化銻，送入貯液罐。
(7)將步驟(3)、(4)、(5)、(6)所述的三氯化銻分別連續(xù)送入還原罐中，在控制溫度為550℃～900℃，常壓條件下，連續(xù)通入過量的氫氣，使其還原，可分別得到品位為99.999％、99.9999％和99.99999％以上的金屬銻，即為所需的金屬銻產(chǎn)品。
本發(fā)明的工藝特點(diǎn)①精餾柱與精餾釜分開，改用再沸器；②間斷生產(chǎn)改為連續(xù)生產(chǎn)，并利用調(diào)節(jié)回流閥提高產(chǎn)品質(zhì)量；③生產(chǎn)全過程采用計(jì)算機(jī)工業(yè)控制；④塔頭溫度分上、下二段控制；⑤在同一條生產(chǎn)線，根據(jù)市場要求，連續(xù)生產(chǎn)99.999％至99.99999以上不同純度的金屬銻。
用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的裝置包括一個氯化塔，一個貯液瓶，五個精餾塔，一個還原罐，一個殘液罐，一個貯液罐。氯氣管道分左右兩個方向與氯化塔中部進(jìn)氣口連接；氯化塔的氯化物流出口，用管道與貯液瓶上方的進(jìn)料口連接；貯液瓶底部出料口，用管道與精餾1的再沸器頂部的進(jìn)料口連接；精餾塔包括塔柱和塔頭兩部份組成，塔頭與塔柱用平面法蘭連接；精餾柱提餾段的進(jìn)料口，用管道與再沸器頂部氯化物蒸汽出口連接；精餾柱底部液體流出口，用管道與再沸器頂部的另一個端口連接；精餾塔頭的下出液口用管道與貯液罐進(jìn)料口連接，貯液罐設(shè)2個出料口，用管道分別和還原罐的計(jì)量罐、下級精餾系統(tǒng)的再沸器連接；塔頭的上出液口用管道與殘液罐連接；如上所述，依次將精餾1、精餾2、精餾3、精餾4用管道連接起來，達(dá)到連續(xù)精餾之目的。
所述的氯化塔其溫度控制設(shè)在塔下段1/3部份，氯氣通過管道在塔的中部進(jìn)入，三氯化銻流出口設(shè)在塔下段的1/3處。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，金屬銻和過量的氯氣反應(yīng)后，有一部份五氯化銻產(chǎn)生。流入氯化塔下段，在100℃～150℃的溫度條件下，五氯化銻很容易分解為三氯化銻和氯氣；此時氯氣很容易同塔內(nèi)下段過量的銻塊反應(yīng)生成三氯化銻，從而節(jié)省了脫氯的工序，提高了設(shè)備的利用；實(shí)現(xiàn)了氯化、脫氯在同一裝置完成，不需要另外再設(shè)置脫氯設(shè)備。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果1.采用氯化→精餾→還原的工序生產(chǎn)高純度金屬銻，在氯化過程中，使氯化、脫氯同在氯化塔中完成，完全控制了五氯化銻的生成，保證了精餾效果，節(jié)省了操作工序和設(shè)備，提高了設(shè)備使用效率，減小了勞動強(qiáng)度。
2.一般試驗(yàn)室小型金屬銻提純設(shè)備在精餾過程中均采用塔頭、塔柱、塔釜為一體，塔頭溫度為一段控制，塔柱多采用填料塔或篩板塔，塔釜用球型釜外加熱方式，直接與塔柱連接。此結(jié)構(gòu)有以下缺點(diǎn)①塔頭溫度為一段控制，勢必采取先除低沸點(diǎn)氯化物，再將所需三氯化銻精餾分放入貯液罐，難以形成工業(yè)控制。②塔柱采用單一的填料塔或篩板塔，金屬銻提純效果較差，一般提純?nèi)然R小于99.9999％。③塔柱和塔釜直接連接為一體，并且塔釜是球形的，用外加熱方法，這種結(jié)構(gòu)需要經(jīng)常停止生產(chǎn)清浸塔釜，在精餾過程中由于金屬雜質(zhì)氯化物的物理性質(zhì)造成“跳釜”現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備損壞。
本發(fā)明是在常規(guī)有機(jī)物精餾方法的基礎(chǔ)上，經(jīng)過試驗(yàn)后進(jìn)行設(shè)備改進(jìn)，形成目前所應(yīng)用的精餾裝置，并應(yīng)用在高純金屬銻的提純工藝中。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所述，解決了以上影響工業(yè)化、規(guī)?；募夹g(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)、擴(kuò)大了單套設(shè)備生產(chǎn)能力。提高了產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)，根除了生產(chǎn)過程中的跳釜現(xiàn)象。
3.在生產(chǎn)中通過調(diào)節(jié)回流比控制精餾效果，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)性精餾，從而使計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)成為可能，結(jié)束了傳統(tǒng)的人工操作和間斷式生產(chǎn)方式，操作安全可靠，工藝條件穩(wěn)定，對現(xiàn)有技術(shù)取得重大突破。
4.本發(fā)明的技術(shù)特征帶來的直接的技術(shù)效果①解決了高純銻生產(chǎn)不能連續(xù)化的技術(shù)難題，提高了設(shè)備利用率和回收率，由試驗(yàn)室間斷生產(chǎn)的30～40％提高到60～80％。②改善了設(shè)備的完好率，由半年檢修一次到一年檢修一次。③生產(chǎn)能力大幅度提高，單套設(shè)備年生產(chǎn)能力99.999％的銻40噸，99.9999％的銻10噸，99.99999的銻5噸。相當(dāng)于間斷性生產(chǎn)單套設(shè)備10～12倍。高純銻產(chǎn)業(yè)化過程中，在技術(shù)瓶徑上是一個質(zhì)的突破。尤其是產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，純度提高。用輝光放電質(zhì)譜儀檢測14個元素銻的純度達(dá)到99.99999％以上。


圖1是本發(fā)明的精餾塔塔頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中A-A視圖；圖3是本發(fā)明的精餾塔塔柱結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3中泡罩的放大圖；圖5是圖4中B-B視圖；
圖6是圖3中塔板的放大圖；圖7是本發(fā)明的工藝流程示意圖；圖1～圖6中1塔頭聯(lián)接法蘭，2塔頭下接液盤，3控制點(diǎn)溫度計(jì)套管，4塔頭筒體，5塔頭內(nèi)支架，6塔頭冷卻水套，7塔頭上接液盤，8塔頭阻流器，9塔頭冷卻進(jìn)水管，10溫度計(jì)控制點(diǎn)套管，11塔頭冷卻出水管，12塔頭放空管，13塔頭上出液管，14塔頭下出液管，15精餾塔筒體，16精餾塔溢液管，17精餾塔塔板，18精餾塔泡罩，19精餾塔連接法蘭。
設(shè)備結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)①精餾柱的塔板采用篩板17和泡罩18相結(jié)合；②精餾塔頭的溫度分二段控制即下段和上段控制；③精餾塔頭設(shè)下接液盤2和上接液盤7；④精餾塔頭在上接液盤上方設(shè)有阻流器8；具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的內(nèi)容不限于實(shí)施例。
實(shí)施例1將1#工業(yè)銻錠碎至φ20～30φ的不規(guī)則塊狀，裝入氯化塔200公斤，將氯化塔下段加熱至130℃，以每小時0.5立方米的速度連續(xù)通入氯氣，使銻塊逐步生成三氯化銻，由氯化塔流出口自流到貯液罐，以每小時5升的速度由貯液罐將三氯化銻放入精餾1的再沸器中，將再沸器升溫到230℃，控制塔頭下段溫度在210℃，塔頭上段溫度為150℃。在常壓條件下，進(jìn)行連續(xù)精餾，調(diào)節(jié)回流閥使三氯化銻流出量與回流量之比為5.5∶1，精餾出的三氯化銻經(jīng)貯液罐，以每小時4升的流量進(jìn)入精餾2的再沸器。在與精餾1溫度、壓力相同的條件下繼續(xù)精餾，調(diào)節(jié)回流閥使三氯化銻流量與回流量之比為5.0∶1。精餾出的三氯化銻經(jīng)貯液罐，進(jìn)入還原系統(tǒng)的計(jì)量罐待用。
用氬氣將還原罐中的空氣趕凈，并升溫至850℃，緩慢通入氫氣，同時以每小時3升的流量將計(jì)量罐中的三氯化銻放入還原罐，氫氣量調(diào)整為每小時1.5立方米，連續(xù)通入還原罐，使三氯化銻還原成金屬銻。每4小時除一次料即金屬銻19，純度達(dá)到99.999％以上。用輝光放電質(zhì)譜儀分析結(jié)果見表1。
表1. 精餾2三氯化銻還原結(jié)果

*存在干擾實(shí)施例2將實(shí)施例1中，精餾2的三氯化銻，由貯液罐放入精餾3的再沸器中，溫度、壓力的控制條件與精餾1相同，繼續(xù)精餾、調(diào)節(jié)回流閥使三氯化銻流出量與回流量之比為3.0∶1，精餾出的三氯化銻經(jīng)貯液罐，放入還原系統(tǒng)中的計(jì)量罐中備用。
用氬氣將還原罐中的空氣趕凈，升溫至850℃，緩慢通入氫氣，同時以每小時1升的流量，將計(jì)量罐中的三氯化銻，連續(xù)放入還原罐，氫氣量調(diào)整為每小時0.6立方米，連續(xù)通入還原罐，使三氯化銻還原成金屬銻，每8小時除一次料，即金屬銻1.4，純度達(dá)到99.9999％以上，用輝光放電質(zhì)譜儀分析結(jié)果見表2表2. 精餾3三氯化銻還原銻分析結(jié)果

*存在干擾實(shí)施例3將實(shí)施例2中，精餾3的三氯化銻，由貯液罐放入精餾4的再沸器中，溫度、壓力的控制條件與精餾1相同，繼續(xù)精餾，調(diào)節(jié)回流閥使三氯化銻流出量與回流量之比為2.0∶1，精餾出的三氯化銻經(jīng)貯液罐，放入還原系統(tǒng)中的計(jì)量罐中備用。
用氬氣將還原罐中的空氣趕凈，并升溫到850℃，緩慢通入氫氣，同時以每小時0.5升的流量，將計(jì)量罐中的三氯化銻，連續(xù)放入還原罐。氫氣量調(diào)整為每小時0.4立方米，連續(xù)通入還原罐，使三氯化銻還原成金屬銻，每8小時除一次料，得金屬銻0.6，純度達(dá)到99.99999％以上，用輝光放電質(zhì)譜儀分析結(jié)果見表3。
表3. 精餾4三氯化銻還原銻分析結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種金屬銻的提純方法，該方法采用下述順序的步驟(1)將工業(yè)銻碎至φ20～30φ不規(guī)則塊狀，裝滿氯化塔；在氯化塔的中部通入氯氣，氯化過程中有部分五氯化銻生成；在氯化塔的下段1/3部分加熱至100℃～150℃，使五氯化銻分解；氯氣與塔內(nèi)過量的金屬塊反應(yīng)生成三氯化銻；得到的三氯化銻送入貯液罐中；(2)貯液罐中的三氯化銻自流入再沸器中，在200℃～250℃下使其蒸發(fā)進(jìn)入精餾1；精餾柱溫度控制為180℃～230℃，塔頭溫度分為兩段控制即下段溫度為170℃～210℃上段，溫度為120℃～180℃；(3)通過回流控制閥門調(diào)節(jié)三氯化銻流出量與回流量之比為2∶1～6∶1，所得的三氯化銻送入精餾2的再沸器中；(4)精餾2的操作方法和控制條件與步驟(2)、(3)相同，得到品位為99.999％以上的三氯化銻，并將其送至精餾3繼續(xù)精餾；(5)精餾3的操作方法和控制條件與步驟(2)、(3)相同，得到品位為99.9999％以上的三氯化銻，并將其送至精餾4繼續(xù)精餾；(6)精餾4的操作方法和控制條件與步驟(2)、(3)相同，得到品位為99.99999％以上的三氯化銻，送入貯液罐；(7)將步驟(3)、(4)、(5)、(6)所述的三氯化銻分別連續(xù)送入還原罐中，在控制溫度為550℃～900℃，常壓條件下，連續(xù)通入過量的氫氣，使其還原，可分別得到品位為99.999％、99.9999％和99.99999％以上的金屬銻，即為所需的金屬銻產(chǎn)品。
2.一種金屬銻的提純裝置，該裝置包括一個氯化塔，一個貯液瓶，多個精餾塔，一個還原罐，一個殘液罐，一個貯液罐；氯氣管道分左右兩個方向與氯化塔中部進(jìn)氣口連接；氯化塔的氯化物流出口，用管道與貯液瓶上方的進(jìn)料口連接；貯液瓶底部出料口，用管道與精餾1的再沸器頂部的進(jìn)料口連接；精餾塔包括塔柱和塔頭兩部份組成，塔頭與塔柱用平面法蘭連接；精餾柱提餾段的進(jìn)料口，用管道與再沸器頂部氯化物蒸汽出口連接；精餾柱底部液體流出口，用管道與再沸器頂部的另一個端口連接；精餾塔頭的下出液口用管道與貯液罐進(jìn)料口連接，貯液罐設(shè)2個出料口，用管道分別和還原罐的計(jì)量罐、下級精餾系統(tǒng)的再沸器連接；塔頭的上出液口用管道與殘液罐連接；如上所述，依次將多級精餾用管道連接起來，實(shí)現(xiàn)連續(xù)精餾。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬銻的提純裝置，其特征在于所述的氯化塔其溫度控制設(shè)在塔下段1/3部份，氯氣通過管道在塔的中部進(jìn)入，三氯化銻流出口設(shè)在塔下段的1/3處。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬銻的提純方法及其裝置。是將工業(yè)銻裝滿氯化塔；在氯化塔的中部通入氯氣，在氯化塔的下段1/3部分加熱使五氯化銻分解；氯氣與塔內(nèi)過量的金屬塊反應(yīng)生成三氯化銻。貯液罐中的三氯化銻自流入再沸器中，并使其蒸發(fā)進(jìn)入精餾1；通過回流控制閥門調(diào)節(jié)三氯化銻流出量與回流量，所得的三氯化銻送入精餾2的再沸器中；精餾塔頭的下出液口用管道與貯液罐進(jìn)料口連接，貯液罐設(shè)2個出料口，用管道分別和還原罐的計(jì)量罐、下級精餾系統(tǒng)的再沸器連接；塔頭的上出液口用管道與殘液罐連接；依次將多級精餾塔用管道連接，實(shí)現(xiàn)連續(xù)精餾。精餾所得的三氯化銻分別連續(xù)送入還原罐中，連續(xù)通入過量的氫氣，使其還原，可分別得到品位為99.999％、99.9999％和99.99999％以上的金屬銻。
文檔編號C22B30/02GK1676638SQ20051001076
公開日2005年10月5日 申請日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者魯燕杰 申請人:云南省通海大方科技有限公司