专利名称：硫化锑矿制取焦锑酸钠的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种硫化锑矿制取焦锑酸钠的工艺方法及制造过程所使用的设备，本工艺方法特别适合采用含高铅、高砷、高硒的硫化锑矿原料制取高品质的焦锑酸钠。
目前工艺上运用的制取焦锑酸钠的方法，较先进的是氧化水解法，用氧化锑与盐酸反应，再通入氯气，变成五氯化锑，水解后与烧碱反应制取;其他的还有用精锑与硝酸钠反应制取;或以氧化锑用双氧水氧化制取;上述所有方法采用的原料都较昂贵，对原料的品质要求高，特别是对铅、砷的含量要求更高，造成生产成本过高，设备复杂，且环境污染严重，更成为运用中的一大难点。
中国专利CN86101108号专利公开了一种锑精矿制取焦锑酸钠的湿法工艺方法，该方法由于需采用催化剂，成本高且废水难以处理，工业上难以实施运用。
北京矿冶研究总院曾提出一种工艺方法“硫化钠浸出-加压氧化法从含锑铅矿中提取锑的方法”(见《全国首届锑冶金学术会议论文集(1987)》第87页)，该方法第二步骤在压力为10公斤/厘米2-20公斤/厘米2的压力条件下，且反应需在碱性条件下进行。该方法只在实验室经过小试阶段，但由于工业上应用要用大型的压力容器，投资大，工艺条件要求高，加入碱溶液加大成本，废液处理费用高，这一系列问题造成该工艺在工业上难以实施应用。
本发明的目的在于提供一种对工艺条件、设备要求低、生产成本低的硫化矿制取焦锑酸钠的方法及专用设备。
本发明制取焦锑酸钠按以下步骤进行一、在经粉碎的硫化锑矿原料中，加入硫化钠溶液，在70°-120℃温度下搅拌浸出，溶液与废料液固分离后得到溶有可溶性锑化合物的浸出液;
其特征在于二、将浸出液置于专用反应设备中，向浸出液底部通入空气或氧气形成反应区域，该反应区域压力为1.2kg/cm2-6kg/cm2，在60℃-120℃温度下，在反应区域的浸出液发生气液反应，生成焦锑酸钠沉淀，在专用设备上、下不断搅拌作用下，未经反应浸出液不断下沉到反应区域，反应生成沉淀，直到基本反应完毕，将沉淀分离，经干燥制得焦锑酸钠成品。
在上述第一步骤中，硫化钠加入量一般为1.6-2.5吨/每吨锑，具体方法是根据原料含锑率和投料量算出原料中的含锑量，以此确定需加入的硫化钠量，然后将准备投料的硫化钠溶解成溶液后投料，上述硫化钠溶液浓度为50克/升-180克/升，其中以90克/升-130克/升较佳，120克/升为最佳。为了防止硫化钠发生水解，在溶解硫化钠同时加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液加入量为0.2-0.8吨/每吨锑，溶液浓度为10克/升-50克/升，较佳为25克/升-35克/升，以30克/升为最佳。另外，为了抑制原料中的砷溶出及破坏反应液产生胶体，在反应时还加入有氢氧化钙，其加入量为原料重量的0.5%-5%，较佳为1%-3%，最佳为1%。第一步骤的反应温度较佳范围为75℃-90℃。
在上述第二步骤中，要对第一步骤中得到的浸出液浓度进行调整，一般控制浓度为含锑量30克/升-180克/升，较佳的浓度为含锑50克/升-120克/升，最好的为90克/升。第二步骤反应都在加温条件下进行，反应温度以85℃-95℃为较佳。加热方式可采用向溶液中通入蒸汽的方法，或采用带夹套的反应设备，向夹套夹层中通入蒸汽达到加热的目的。
第二步骤反应原理如下浸出液底部除承受有由液面传递下来的大气压外，还承受上部液体重量形成的压力，当通入空气或氧气时，底部受到的超过大气压的压力，有助于促使浸出液与氧气发生气液反应生成沉淀，经实验表明，当底部反应区域压力为1.2kg/cm2-6kg/cm2(包括大气压力，下同)时，即上部液体高度为1.5米-40米(浸出液比重约为1.2×10-3kg/cm3)时，浸出液与氧气在不用催化剂的情况下，在适当温度下会发生反应，压力增大反应越快;当压力取值太小，反应速度太慢，生产效率低;当压力太大，一方面设备制作难度增大，另一方面，随着压力增加，硫根的活性增大，更易生成硫化物沉淀，影响锑产品的品质。上述压力以2kg/cm2-4kg/cm2为较佳，3.5kg/cm2为最佳，即液体高度以8米-25米为较佳，以20米为最佳。浸出液只有在压力较大的反应区域发生气液反应，为使全部浸出液发生反应，专用设备起到上下不断搅拌作用，使未经反应的液体不断进入反应区域从而使浸出液不断反应生成沉淀。通入浸出液底部的压缩空气或氧气为了克服阻力进入液体及起一定混合搅拌作用，其压力比工作区域压力一般高出1kg/cm2-6kg/cm2，其中以高出2kg/cm2-3kg/cm2较佳。
在上述第二步骤工艺过程中，要使用的专用设备实际为一气液混合反应塔。为了满足工艺的需要，其由盛装浸出液的塔体(1)、向浸出液底部通入空气或氧气的布气装置、用于上下搅拌浸出液的液体提升装置组成，其中塔体(1)上部开有排气孔(2)，下部开有投料口(3)和出料口(4)，塔体(1)工作高度为1.5米-40米，布气装置设置在塔体内腔底部，其由布气总管、若干支管、进气管(5)组成，进气管(5)一端与布气总管相通，另一端位于塔体(1)外。液体提升装置包括动力机构、输液管，其进液口位于塔体内腔底部，出液口位于塔体上部。工作时压缩空气或氧气不断通过布气装置均匀分布到浸出液底部，在压力作用及一定温度下，浸出液底部形成反应区域，在此区域的浸出液与氧气发生氧化反应生成沉淀，液体提升装置及时将反应过的浸出液从塔体(1)底部提升到液体上部，使未经反应的浸出液沉下到反应区域继续反应生成沉淀，如此持续反应，浸出液在一定时间内充分反应生成沉淀，从而实现工艺目的。
上述布气装置可有多种形式，其支管越多，则布气越均匀。为了增加布气装置混合气液的效果，在布气装置的支管上可设有多个由喷嘴(9)及其侧壁上的引流管(10)组成的射流喷嘴，在有气流沿喷嘴(9)喷出时，其形成的负压可将部分液体通过引流管(10)吸入，并随气流喷出，在这个过程中，液体与气流充分混合，达到较好的混合效果，为浸出液和氧气充分反应提供了良好的条件。
上述液体提升装置也有多种形式，其主要作用是将浸出液底部已反应过的液体及时抽走而使上层未经反应的浸出液下沉到反应区域，从而保证浸出液不断反应直至完全。
为了保证浸出液底部形成足够的压力，塔体(1)必须保证一定的工作高度，塔体的工作高度是指塔体可充入浸出液的最大高度，塔体实际高度一般比工作度高出15%-50%，以防止工作时浸出液上部形成的气沫层溢出。塔体(1)工作高度以8米-25米较佳，既能保证一定反应速度，塔体也不会过高，造成投资大，实施难等的问题，其中以20米为最佳。
本发明由于对浸出液独创性地采用了超过大气压的低压工艺条件及在常压反应容器中实现上述压力条件的专用反应设备，反应过程不需加入催化剂或碱性溶液，也不需采用封闭压力容器，因此生产成本低、不会产生有害废水污染环境的问题，对设备要求低、投资少、工业上易于实现。本发明第一步采用了现有的硫化钠浸出工艺，对矿原料品质要求低，同样有利于降低生产成本，将这一步工艺与本发明独创的第二步工艺相结合更突出地具有生产成本低、投资少、无公害的优点，且专用设备造价低，工作可靠、气液混合效果好，为第二步工艺步骤的实现提供了保证，在工业上有较高的实用价值，可取得较好的经济效益和社会效益。
图1为本发明实施例1中专用设备示意图。
图2为图1A-A剖视图。
图3为实施例1专用设备中布气装置的射流喷嘴示意图。
图4为实施例1专用设备中液体提升装置的射流器(11)示意图;
图5为本发明实施例2中专用设备示意图;
图6为图5A-A剖视图;
实施例1本例第一步在10米3的反应釜中进行，原料采用含锑18%、铅23%的浮选尾矿，粒度为40-80目，投料5吨，加入浓度为120克/升的硫化钠溶液，固液重量比为1∶3，硫化钠溶液中加有浓度为30克/升的氢氧化钠溶液，反应浸出时同时加入原料重量的1%的氢氧化钙，浸出一小时后，二次压滤得到溶有可溶性锑化物的浸出液，经测定，锑浸出率为92%，砷浸出率≤10，砷在第二步氧化时极少沉淀(在以前工艺中未加入氢氧化钙时，砷浸出率为25-30%，在后步氧化反应时会有沉淀，影响成本品质)。
第二步反应在如图1、2所示的专用反应设备中进行，本例反应塔内部设备的布气装置由布气总管(6)、若干径向支管(7)、环形支管(8)组成，各径向支管(7)内端与分配总管(6)相通，外端与环形支管(8)相通，环形支管(8)上设有若干射流喷嘴，射流喷嘴包括喷嘴(9)及其侧壁上的引流管(10)。反应塔的液体提升装置由若干分布在塔体(1)内腔周围的喷流提升柱组成，该喷流提升柱由射流器(11)、输液管(16)和喷管(17)组成，其中射流器(11)进口与压力气源相通，出口与输液管(16)进口相通，引流管(17)位于射流器(11)进口侧旁，其进口与塔体内腔相通，喷管(17)与输液管916)出液口连接，各喷管(17)相对输液管中心向同一方向倾斜设置。各喷流提升柱通过支撑(15)固定在塔体(1)内壁上，各提升柱的进口与位于塔体外的环形供气管(18)相通，环形供气管(18)的进气口与压力气源相通。上述射流器(11)可采用常规的射流器，也可如图4所示由球形壳体(12)、喷嘴(13)、引流管(14)组成，其中喷嘴(13)正对输液管(16)进口，引流管(14)位于喷嘴(13)侧旁。本例反应塔直径0.8米，高度1.8米，充入浸出液高度为1.5米，浸出液起始含锑浓度70克/升，这样在塔体底部形成的压力为1.2kg/cm2(包含大气压力，下同)，通过布气装置首先向浸出液底部通入蒸气，加热浸出液接近85℃时再通入压缩空气蒸汽停止通入，以后靠反应热维持温度保持在85℃。压缩空气压力为2.5kg/cm2，塔体底部气液混合形成反应区域，浸出液与氧气发生气液反应生成焦锑酸钠沉淀，与此同时液体提升柱通入压缩气体，其射流器(11)不断通过引流管(14)将底部的浸出液吸入并带到输液管(16)顶部，由喷管(17)喷出，液体提升柱一方面作用是将底部浸出液提升到液体上部，使未经反应的浸出液不断沉下到反应区域继续反应，另一方面，浸出液经射流器时可与空气充分混合，起到很好的气液混合作用，浸出液随气体从喷嘴(17)喷出，由于喷嘴(17)倾斜角度一致，其喷力对浸出液起到旋转搅拌的作用，更进一步起到气液混合的作用。反应过程不断测定浸出液含锑量，经170小时反应基本完毕，锑沉淀率约78%，将沉淀分离，干燥制得成品。
实施例2本例第一步采用含锑28%、铅32%的矿料，粒度为40-80目，投料5吨，在例与1大致相同的条件下浸出，测浸出率为93%。
第二步骤反应在如图5、图6所示的专用反应设备中进行。本例反应塔布气装置由布气总管(19)和若干平行支管(20)组成，各支管上设有如图3所示的射流喷嘴，反应塔的液体提升装置由设置在塔体外的水泵(21)和输液管(22)组成，其中水泵进液口与塔体内腔底部相通，输液管(22)下端与抽水泵出液口相通，上端出液口通往塔体内腔上部。塔体(1)做出双层夹套，以用于加热反应液。
本例反应塔高度6米，浸出液高度4米，浸出液起始含锑浓度80克/升，这样在塔体内腔底部形成1.5kg/2的压力，工作时首先向塔体，(1)夹套内通入蒸汽加热浸出液，加热到接近90℃时，停止加热，向布气装置通入压缩空气，压力为3kg/cm2，塔体底部气液混合形成反应区域，反应生成锑化物沉淀，与此同时，液体提升装置的水泵将塔体底部浸出液不断提升到上部，使上层未经反应的浸出液不断进入到的反应区域继续反应。反应过程不断测定浸出液含锑量，经150小时反应基本完毕，锑沉淀率约85.5%。
实施例三、本例第一步采用与例二相同的矿料，粒度为≥120目，在相同条件下浸出，测浸出率为98%。
第二步反应在与例1相同的设备中进行，塔高度14米，浸出液高度10米，浸出液起始浓度90克/升，这样塔体内腔底部压力为2.2kg/cm2，通入压缩空气压力为4.5kg/cm2，反应时间约40小时，测锑沉淀率为98.5%。
实施例四、本例第一步与例三相同，第二步采用与例1相同的设备，塔高度20米，浸出液高度17米，浸出液起始浓度95克/升，这样塔体内腔底部压力为3kg/cm2，通入压缩空气为5kg/cm2，反应时间约10小时，测出锑沉淀率为99.5%。
实施例五、本例第一步与例三相同，第二步采用与例1相同的设备，塔高度28米，浸出液高度25米，浸出液起始浓度95克/升，这样塔体内腔底部压力为4kg/cm2，通入压缩空气为6kg/cm2，反应时间约20小时，测出锑沉淀率为99.5%。
实施例六、本例第一步与例三相同，第二步采用与例1相同的设备，塔高度45米，浸出液高度40米，浸出液起始浓度95克/升，这样塔体内腔底部压力为6kg/cm2，通入压缩空气为8kg/cm2，反应时间约8小时，测出锑沉淀率为99.85%。
权利要求
1.一种硫化锑矿制取焦锑酸钠的方法，按以下步骤制取一、在经粉碎的硫化锑矿原料中，加入硫化钠溶液，在70°-120°温度下搅拌浸出，溶液与废料液固分离后得到溶有可溶性锑化合物的浸出液；其特征在于二、将浸出液置于专用反应设备中，向浸出液底部通入空气或氧气形成反应区域，该反应区域压力为1.2kg/cm2-6kg/cm2，在60℃-120℃温度下，在反应区域的浸出液发生气液反应，生成焦锑酸钠沉淀，在专用设备上、下不断搅拌作用下，未经反应浸出液不断下沉到反应区域，反应生成沉淀，直到基本反应完毕，将沉淀分离，经干燥制得焦锑酸钠成品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第一步骤中硫化钠加入量为1.6-2.5吨/每吨锑，硫化钠溶液的浓度为50克/升-180克/升，其中以90克/升-130克/升较佳，120克/升为最佳。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第一步骤中还加入有氢氧化钠溶液，加入量为0.2-0.8吨/每吨锑，溶液浓度为10克/升-50克/升，较佳为25克/升-35克/升，30克/升为最佳。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第一步骤中还加入有氢氧化钙，加入量为原料重量的0.5%-5%，较佳为1%-3%，最佳为1%。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第一步骤的反应温度较佳为75℃-90℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第二步浸出液浓度为含锑30克/升-180克/升，较佳为50克/升-120克/升，最好为90克/升。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第二步骤中反应区域压力为2kg/cm2-4kg/cm2较佳，其中以3.5kg/cm2为最佳。
8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于第二步骤中通入的压缩空气或氧气的压力比工作区域压力高1-6kg/cm2，以高出2-3kg/cm2为较佳。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第二步骤较佳的反应温度为85℃-90℃。
10.根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于第二步骤中加热方式可采用向溶液中通入蒸汽或采用带夹层反应设备，向夹层中通入蒸气加热。
11.一种硫化锑矿制取焦锑酸钠的方法中所使用的专用设备，其特征在于由塔体(1)、布气装置、液体提升装置组成，其中塔体(1)上部开有排气孔(2)，下部开有投料口(3)和出料口(4)，塔体(1)工作高度为1.5米-40米，布气装置设置在塔体内腔底部，其由布气总管、若干支管、进气管(5)组成，进气管(5)一端与布气总管相通，另一端位于塔体(1)外，液体提升装置包括动力机构、输液管，进液口位于塔体内腔底部，出液口位于塔体上部。
12.根据权利要求11所述的专用设备，其特征在于上述布气装置由布气总管(6)、若干径向支管(7)组成，支管(7)上设有喷嘴(9)。
13.根据权利要求12所述的专用设备，其特征在于布气装置还包括环形支管(8)，各径向支管(7)内端与分配总管(6)相通，外端与环形支管(8)相通，喷嘴(9)设置在环形支管(8)上。
14.根据权利要求11所述的专用设备，其上述特征在于上述布气装置由布气总管(19)和若干平行支管(20)组成，平行支管(20)上设有喷嘴(9)。
15.根据权利要求11或12或13或14所述的专用设备，其特征在于所述支管(7、8、20)上设有由喷嘴(9)及其侧壁上的引流管(10)组成的射流喷嘴。
16.根据权利要求11所述的专用设备，其特征在于上述液体提升装置由若干分布在塔体(1)内腔周围的喷流提升柱组成，其由射流器(11)、输液管(16)和喷管(17)组成，其中射流器(11)进口与压力气源相通，出口与输液管(16)进口相通，引流管(14)进口与塔体(1)内腔相通，喷管(17)与输液管(16)出液口连接，各喷管相对输液管中心向同一方向倾斜设置。
17.根据权利要求16所述的专用设备，其特征在于上述射流器(11)由球形壳体(12)、喷嘴(13)、引流管(14)组成，其中喷嘴(13)。正对输液管(16)进口，引流管(14)位于喷嘴(13)侧旁。
18.根据权利要求16所述的专用设备，其特征在于喷流提升柱通过支撑(15)固定在塔体(1)内壁上。
19.根据权利要求16所述的专用设备，其特征在于上述液体提升装置还包括有环形供气管(18)，该管设置在塔体(1)外并与各喷流提升柱进口相通，环形供气管(18)的进气口与压力气源相通。
20.根据权利要求11所述的专用设备，其特征在于上述液体提升装置由设置在塔体外的水泵(21)和输液管(22)组成，其中水泵(21)进液口通往塔体内腔底部，输液管(22)下端与抽水泵出液口相通，上端出液口通往塔体内腔上部。
21.根据权利要求11所述的专用设备，其特征在于上述塔体(1)工作高度以8米-25米较佳，最佳为20米。
22.根据权利要求11所述的专用设备，其特征在于上述塔体(1)塔壁做成双层夹套。
全文摘要
一种硫化锑矿制取焦锑酸钠的方法及专用设备。本发明方法第一步是已有的硫化钠浸出，第二步是在专用设备中实现压力为1.2—6kg/cm
文档编号C01G30/02GK1096543SQ94115380
公开日1994年12月21日 申请日期1994年8月15日 优先权日1994年8月15日
发明者孔繁逸 申请人:孔繁逸