一种粗铋自动化精炼系统及其操作方法与流程

本发明涉及粗铋精炼设备技术领域，具体的说是一种粗铋自动化精炼系统，另外本发明还涉及一种粗铋自动化精炼系统的操作方法。

背景技术：

铋可制低熔点合金，用于自动关闭器或活字合金中；碳酸氧铋和硝酸氧铋用作药物；氧化铋用于玻璃、陶瓷工业中；铋化合物作为漂白剂和珠光剂添加在化妆品中。粗铋的一般精炼方法，对粗铋含杂质元素有较严格的要求，因此对于粗铋的精炼装置有较高的要求。

传统粗铋精炼的过程中，使用机械搅拌工具伸入精炼炉中进行搅拌，采用人工抛入的方式添加物料，生产方式落后、粗放，环境恶劣，不利于工人的身体健康，且不利于生产环节的精确控制，产品铋的纯度有限。

技术实现要素：

根据以上现有技术的不足，本发明提出了一种粗铋自动化精炼系统及其操作方法，致力于解决前述背景技术中的技术问题。

本发明解决其技术问题采用以下技术方案来实现：

一种粗铋自动化精炼系统，包括炉体，炉体的底部安装有透气砖，炉体外部设有多个储气罐，透气砖通过导气管连接至储气罐的出口，导气管上设有气泵，炉体底部设有加热部，炉体外部设有多个储料罐，炉体与储料罐之间通过轨道连接，轨道内设有可移动的运料车，运料车可固定在用于承接物料的第一位置和用于倾倒物料的第二位置，还包括控制器，运料车、储料罐、储气罐、气泵及加热部分别与控制器电性连接。

作为本发明的进一步的改进，所述储气罐的数量为三个，分别存储惰性气体、压缩空气及氯气。

作为本发明的进一步的改进，所述加热部采用燃气管道缠绕形成扁平的螺旋环状，燃气管道朝向炉体底部的一侧均匀分布有多个通孔。

作为本发明的进一步的改进，所述运料车包括底板，底板的底部安装有电动滚轮，底板上设有受料斗，受料斗的一端与底板铰接，受料斗与底板之间设有液压缸，液压杆的两端分别铰接在受料斗的另一端和底板上，受料斗可固定在用于承接物料的第三位置和倾倒物料的第四位置。

作为本发明的进一步的改进，还包括有用于测温与取样的机械臂一和用于捞渣的机械臂二，机械臂一和机械臂二均位于炉体的外部，机械臂一的顶端安装有测温探头或取样器，机械臂二的顶端安装有漏勺。

一种粗铋自动化精炼系统的操作方法，包括如下步骤：

步骤一：将需要精炼的粗铋放入炉体内，加热部开始工作，升温将粗铋融化，定期测量炉体内的温度，通过透气砖向炉体内鼓入压缩空气，待粗铋完全熔化后，捞去熔化渣；

步骤二：通过透气砖向炉体内通入惰性气体，运料车将预设量的硫磺粉加入炉体内，搅拌预设时间后，将透气砖的气流量调小或关闭，待液面平稳后，将渣子捞出；

步骤三：将炉体内液态铋升温到预设温度后，通过透气砖向炉体内鼓入压缩空气，使残硫氧化呈so2气态逸出；

步骤四：通过透气砖向炉体通入惰性气体，运料车将预设量的锌锭加入炉体内，保温待锌锭完全熔化，然后将透气砖的气流量调小或者关闭，将银渣捞出。

步骤五：通过透气砖向炉体内通入氯气，预设时间后，调小透气砖的气流量，将液态的氯化锌渣舀出，然后调大透气砖的气流量，进行除铅作业，临近除铅终点时，调小透气砖的气流量，捞出浮渣，继续通气一定时间，确保反应完全；

步骤六：向炉体内通入压缩空气，加入铋液重1-2％的苛性钠后，预设时间后，再加入少量片碱熔化覆盖于铋液面，再捞渣，即得到精炼的铋液。

作为本发明的进一步的改进，所述运料车的加料过程为：

(一)装有硫磺粉的储料罐打开，预设量的硫磺粉进入运料车的受料斗中；

(二)运料车从第一位置移动到第二位置；

(三)受料斗从第三位置翻转到第四位置，向炉体内加入硫磺粉。

作为本发明的进一步的改进，所述捞去浮渣的过程为：

机械臂二的顶端安装有漏勺，机械臂二伸入炉体内，将炉体内的浮渣捞出。

本发明的有益效果是：

本发明实现了粗铋精炼过程中的加料、搅拌、捞渣、取样及测温等自动化过程，提高了生产效率，减轻了工作人员的劳动负担。运料车的设计，实现了精炼过程的自动加料，另外通过炉体底部的透气砖的设计，实现了精炼过程的吹气搅拌，替代了传统的机械搅拌器。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的透气砖的局部示意图；

图3为本发明的加热部的详图；

图4为本发明的运料车的主详图。

图中，1-炉体，2-储气罐，3-导气管，4-气泵，5-加热部，5a-通孔，6-储料罐，7-运料车，7a-底板，7b-电动滚轮，7c-液压缸，7d-受料斗，8-轨道，9-机械臂一，10-机械臂二，11-透气砖。

具体实施方式

下面通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1至图3所示，一种粗铋自动化精炼系统，包括炉体1，炉体1的底部安装有透气砖11，炉体1外部设有多个储气罐2，透气砖11通过导气管3连接至储气罐2的出口，炉体1底部设有加热部5。

储气罐2的数量优选为三个，分别标号为一号罐、二号罐和三号罐，一号罐用于储存氮气或氩气等惰性气体，二号罐用于储存压缩空气，三号罐用于储存氯气。储气罐2的出口处设有阀门，导气管3上设有气泵4。

加热部5采用燃气管道缠绕形成扁平的螺旋环状，燃气管道朝向炉体1底部的一侧均匀分布有多个通孔5a，燃气管道中通入煤气或天然气等可燃气体，可燃气体从通孔5a中溢出燃烧，从而对炉体1进行加热。

炉体1外部设有多个储料罐6，储料罐6用于存储粗铋精炼过程中需要的各种固态物料，例如硫粉、锌锭或苛性钠等，储料罐6的底部设有电磁阀。

炉体1与储料罐6之间通过轨道8连接，轨道8的一端穿过储料罐6的下方，轨道8的另一端位于炉体1的上方。

该粗铋自动化精炼系统还包括运料车7，运料车7可移动的安装在轨道8内，运料车7可固定在第一位置和第二位置，第一位置位于储料罐6下方用于承接储料罐6内的物料，第二位置位于炉体1顶部用于卸料，运料车7上设有可翻转的受料斗7d，受料斗7d可固定在用于承接物料的第三位置和倾倒物料的第四位置。

运料车7包括底板7a，底板7a的底部安装有电动滚轮7b，底板7a上设有受料斗7d，受料斗7d的一端与底板7a铰接，受料斗7d与底板7a之间设有液压缸7c，液压杆的两端分别铰接在受料斗7d的另一端和底板7a上。当液压缸7c收缩时，受料斗7d位于第三位置，能够承接及运送物料，当液压缸7c打开时，受料斗7d位于第四位置，能够将受料斗7d内的物料倒出。

炉体1的外部设有机械臂一9和机械臂二10，机械臂一9的顶端安装有取样器或测温探头，能够实现自动取样及自动测温，机械臂二10的顶端安装有漏勺，能够将炉体1内的浮渣捞出。

该粗铋自动化精炼系统还包括控制器(图中未示出)，运料车7、储料罐6、储气罐2、气泵4、机械臂一9和二及加热部5分别与控制器电性连接。

该发明的工作原理是：

1、加硫除铜

将需要精炼的粗铋放入炉体1内，加热部5开始工作，升温将粗铋融化，使用机械臂一9定期测量炉体1内的温度，温度约升至550-650℃，启动气泵4，打开二号罐，通过透气砖11向炉体1内鼓入空气，气体在炉体1内上浮，起到对炉体1内的溶液的搅拌作用，使炉体1内的温度均匀，缩短粗铋的融化时间，待粗铋完全熔化后，机械臂二10伸入炉体1内，使用漏勺捞去熔化渣；

捞渣后，关闭二号罐，打开一号罐，向炉体1内通入惰性气体，装有硫磺粉的储料罐6打开，预设量的硫磺粉进入运料车7的受料斗7d中，运料车7从第一位置移动到第二位置，然后受料斗7d从第三位置翻转到第四位置，向炉体1内加入硫磺粉，将硫磺粉加在炉体1内液面最活跃的地方，同时控制炉体1内液态铋的温度在250-350℃，防止硫磺过度烧损，同时为了使反应充分，可以适当增大透气砖11的气流量。

主要的反应式为：

2bi+3s＝bi2s3

bi2s3+6cu＝2bi+3cu2s(s)

加完硫磺逐步升温至500-550℃，增大气泵4功率，大气流量搅拌20～30min后，将透气砖11的气流量调小或关闭，待液面平稳后，将cu2s固体粉末或渣子捞出；

由于捞渣后的铋液中粗铋熔液中含有残留的硫磺，将铋液升温至500-600℃，关闭一号罐，二号罐打开，通过透气砖11向炉体1内通入氧气或者空气，使残硫氧化呈so2气态逸出，此时透气砖11向炉体1内鼓入的气体既起到了搅拌作用，又是反应物质，能够将炉体1内的残硫全部去除。

主要的反应式为：

s+o2＝so2(g)

2、加锌除银

二号罐关闭，一号罐打开，通过透气砖11向炉体1通入起搅拌作用的氩气或氮气等惰性气体，装有锌锭的储料罐6打开，预设量的锌锭进入运料车7的受料斗7d中，运料车7从第一位置移动到第二位置，然后受料斗7d从第三位置翻转到第四位置，向炉体1内加入锌锭，在500℃左右保温，保温待锌锭完全熔化，锌与银能生成一系列难熔的ag-zn间化合物，然后将透气砖11的气流量调小或者关闭，然后使用机械臂二10将银渣捞出。

主要反应式：

ag+αzn＝agznα

3、通氯除锌、铅

将炉体11温度降至300-400℃，关闭一号罐，打开三号罐，通过透气砖11向炉体1内通入氯气，氯气能够分别于锌、铅反应生成氯化锌和氯化铅，先将透气砖11的气流量调大，使炉体1内能够充分反应，预设时间后，调小透气砖11的气流量，将液态的氯化锌渣舀出，然后调大透气砖11的气流量，进行除铅作业，该过程中，温度会逐渐升高至500℃以上。

经过预设时间后，机械臂一9深入炉体1内，取样器提取试样，操作人员目测判断：如试样表面发黑，不冒金属小珠，试样断面贯通致密的垂直条纹状结晶、呈金属光泽，则此时临近除铅终点，然后调小透气砖11的气流量，使用机械臂二10捞出浮渣，继续通气一定时间，确保反应完全。

主要反应式：

zn+cl2＝zncl2

pb+cl2＝pbcl2

2bicl3+3zn＝3zncl2+2bi

2bicl3+3pb＝3pbcl2+2bi

4、氧化精炼

将温度控制在650-750℃，关闭三号罐，打开二号罐，向炉体1内通入压缩空气进行搅拌，加入铋液重1-2％的苛性钠后，搅拌一定时间后，然后捞渣，取铋样分析铅、银、氯，至pb≤0.001％，ag≤0.004％，cl≤0.0015％为合格。再加入少量片碱熔化覆盖于铋液面，降温至330-450℃后，捞渣，在锅内取该批次产品样进行全分析，样品成分经分析合格后，即得到精炼的铋液。

本发明实现了粗铋精炼过程中的加料、搅拌、捞渣、取样及测温等自动化过程，提高了生产效率，减轻了工作人员的劳动负担。且运料车7的设计，实现了精炼过程的自动加料，另外通过炉体1底部的透气砖11的设计，实现了精炼过程的吹气搅拌，替代了传统的机械搅拌器。

上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。