专利名称：催化剂级超高纯三氧化二锑生产方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种催化剂级超高纯三氧化二锑的生产方法及其装置，尤其是涉及一种催化剂级超高纯三氧化二锑的火法生产方法及其装置。
背景技术：
三氧化二锑作为聚酯缩聚反应过程的催化剂，除要求产品纯度高，不含有高价四氧化锑，还要求有高的催化活性和在乙二醇中高的溶解性，要求产品的白度高，b值低，立方晶型含量高。用于电子陶瓷、荧光粉行业的三氧化二锑，则要求纯度高，杂质含量低。
目前催化剂级超高纯三氧化二锑主要采用火法工艺进行制备，如中国发明专利92103430.x所公开的“反射式双反应室等离子体锑白炉”，采用金属锑在第一反应室氧化挥发，进入第二反应室与等离子体流作用，气态的三氧化二锑在出口处经水套和空气骤冷，得到催化剂级三氧化二锑。中国发明专利88103221.2公开的“等离子体法生产三氧化二锑超细粉”，是以三氧化二锑为原料，用直流电弧等离子体高温发生器为热源下，将三氧化二锑气化冷却，得到超细三氧化二锑，若原料采用杂质较低的三氧化二锑，其所得产品可满足催化剂级超高纯三氧化二锑的使用要求。但这两种工艺方法都具有炉日产量低(1-2t/d)，产品能耗高，产品收率低等缺点。
中国发明专利85102489公开的“一种反射炉结构的锑白炉”，它以金属锑为原料生产三氧化二锑，利用锑的氧化放热反应，使过程在950-1000℃自热进行，产品中含有0.1-0.2％的四氧化锑，不符合催化剂级超高纯三氧化二锑的要求。
中国发明专利申请00126692.6号公开的生产锑白的方法及装置，仅在炉顶安装有加热元件，且加热元件暴露于炉膛内氧化气氛中，在炉内的高温氧化条件下，加热元件容易损耗，并随烟气一起进入产品，从而使产品受到污染，不符合催化剂级超高纯三氧化二锑的要求。
中国发明专利ZL97107945.5公开的微粒三氧化二锑生产方法及装置，所获产品符合催化剂级超高纯三氧化二锑的要求，但因利用的是传统的反射炉结构的锑白炉，锑氧化反应的二次供风管位于高温燃烧室下部，供风管容易熔穿，致使操作复杂。
发明内容
本发明的目的旨在克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种能耗低，产量高，产品直收率高、生产成本低，操作简便，产品质量稳定可靠的催化剂级超高纯三氧化二锑的生产方法及其装置。
本发明催化剂级超高纯三氧化二锑的生产方法包括以下步骤(1)将锑白炉炉温升至700℃后，向炉内投入金属锑，使之熔化；(2)采用压缩空气离液顶吹的方式，向锑液表面喷入0.1-0.8MPa的压缩空气，使锑氧化挥发，并通过安装在锑白炉炉顶、炉墙内的电热元件，间接加热补给部分热量，将炉膛反应区域内温度提高到1100℃以上，反应区域中央温度在1200℃以上；(3)在锑白炉高温烟气上部反应室出口处，通过一个烟气骤冷混合装置，控制高温三氧化二锑烟气总量与骤冷空气量之比为1∶2-10(优选1∶6-8)，使高温三氧化二锑烟气骤冷冷却至60-300℃，所得产品用布袋收尘系统收集，即得全立方晶型、高纯度、高白度、低b值的催化剂级超高纯三氧化二锑产品。
本发明催化剂级超高纯三氧化二锑的生产方法也可采用以下步骤(1)将锑白炉炉温升至700℃后，向炉内投入金属锑，使之熔化；(2)采用压缩空气离液顶吹的方式，向锑液表面喷入0.1-0.8MPa的压缩空气，使锑氧化挥发，将烟气导入一个高温气化反应室，通过向该反应室供给燃料燃烧，使三氧化二锑烟气经过此高温气化反应室迅速升温到1100-1600℃(优选温度为1200-1400℃)，并形成一种均匀分布的气体状态；(3)在高温气化反应室出口处，用大量冷却空气进行骤冷，控制含三氧化二锑的高温烟气总量与冷却空气量之比为1∶2-10(优选1∶6-8)，使其在瞬间冷却至60-300℃，所得产品用布袋收尘系统收集，即得全立方晶型、高纯度、高白度、低b值的催化剂级超高纯三氧化二锑产品。
使用本发明之催化剂级超高纯三氧化二锑的生产方法，宜选用本发明之具有下述结构的改进型锑白炉作为生产装置，所述锑白炉炉体顶部设有活动安装可向锑液表面喷入压缩空气的喷嘴，喷嘴与烟气上部反应室中心的距离1-12倍于该高温反应室同向内径，喷嘴出口距锑液表面距离可在20-400mm范围内调节，炉顶及尾端内壁分别安装有加热元件，加热元件与炉膛之间分别设有将加热元件与炉膛加以分隔的耐高温导热板(目的在于防止加热元件在高温氧化条件下氧化损耗，延长加热元件使用寿命，并防止损耗物污染产品)，炉顶表面覆盖有保温隔热层，高温烟气上部反应室出口设有骤冷混合器，骤冷混合器的一侧是冷却空气上进风口，骤冷混合器的下部与高温烟气上部反应室紧密相连的是高温烟气进口，骤冷混合器另一侧为急冷混合区，急冷混合区呈流线型展开，在其底下有一个冷却风下进风口，急冷混合区横截面最大处与冷却烟气出口管相连。
使用本发明之催化剂级超高纯三氧化二锑的生产方法，还可选用本发明之具有下述结构的改进型锑白炉作为生产装置，包括锑白炉炉体，炉体顶部设有活动安装可向锑液表面喷入压缩空气的喷嘴，喷嘴与烟气上部高温反应室中心的距离1-12倍于该高温反应室同向内径，喷嘴出口距锑液表面距离可在20-400mm范围内调节，炉膛烟气出口处设有高温气化反应室，该反应室用耐火材料做成的内壁分布1-4个燃烧器，该燃烧器与一套独立的可调节燃料和空气供给量的燃料和空气供给系统相连，在高温气化反应室的高温烟气排出端设置一个骤冷混合器，骤冷混合器的一侧是冷却空气上进风口，骤冷混合器的下部与高温气化反应室紧密相连的是高温烟气进口，骤冷混合器另一侧为急冷混合区，急冷混合区呈流线型展开，在其底下有一个冷却风下进风口，急冷混合区横截面最大处与冷却烟气出口管相连，锑白炉一端设有火室，用于烘炉及开炉熔锑。
同公知的等离子体法催化剂级超高纯三氧化二锑的生产方法及其装置比较，使用本发明生产催化剂级超高纯三氧化二锑，能耗降低70％以上，炉产量可达6-15t/d，生产成本可降低30％以上，且具有操作简便，产品质量稳定可靠等优点。
图1为本发明生产装置锑白炉一实施例的结构示意图；图2为本发明生产装置锑白炉另一实施例的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参照图1，本锑白炉实施例包括炉体1a，所述炉体1a顶部设有活动安装可向锑液表面喷入压缩空气的喷嘴3，炉顶及尾端内壁分别安装有加热元件5、15，加热元件5、15与炉膛2之间分别设有将加热元件5、15与炉膛2加以分隔的耐高温导热板4、14(目的在于防止加热元件5、15高温条件下氧化损耗，延长元件使用寿命，并防止损耗物污染产品)，炉顶表面覆盖有保温隔热层6，高温烟气上部反应室13出口设有骤冷混合器9，骤冷混合器9的一侧是冷却空气上进风口7，骤冷混合器9的下部与高温烟气上部反应室13紧密相连的是高温烟气进口8，骤冷混合器9另一侧为急冷混合区儿，急冷混合区11呈流线型展开，在其底下有一个冷却风下进风口12，急冷混合区11横截面最大处与冷却烟气出口管10相连，在锑白炉一端设有加料口16。
在上述装置中，喷嘴3出口距锑液表面距离可在20-400mm范围内调节，耐火导热板4、14为耐火材料，加热元件5、15为硅碳棒，喷嘴3与烟气上部反应室13中心的距离8倍于该反应室13的同向内径。
参照图2，本锑白炉实施例包括炉体1b，所述炉体1b顶部设有活动安装向锑液表面喷入压缩空气的喷嘴3，炉膛烟气出口设有高温气化反应室17，该气化反应室17用耐火材料做成的内壁18分布1-4个燃烧器20，燃烧器20所需的燃料和空气由一套独立的可调节燃料和空气供给量的供给系统19供给，在高温气化反应室17的高温烟气排出端设置有骤冷混合器9，骤冷混合器9的一侧是冷却空气上进风口7，骤冷混合器9的下部与高温气化反应室17紧密相连的是高温烟气进口8，骤冷混合器9另一侧为急冷混合区11，急冷混合区11呈流线型展开，在其底下有一个冷却风下进风口12，急冷混合区11横截面最大处与冷却烟气出口管10相连，锑白炉1b一端有一火室21，用于烘炉及开炉熔锑。
在上述装置中，喷嘴3距锑液表面距离可在20-400mm范围内调节，喷嘴3出口与高温气化反应室17中心的距离6倍于该高温气化反应室17的同向内径。
下面是本发明生产方法的实施例实施例1生产装置采用图1所示锑白炉，以金属锑为原料，其化学成分为Sb 99.89％，Pb 0.05％，As 0.02％，Fe 0.011％，由加热元件5、15将炉温升至700℃后，向炉膛2内投入金属锑熔化，待炉内熔融锑液达2吨以上时，向锑液表面喷入0.1-0.8MPa的压缩空气使锑氧化挥发；通过调节压缩空气压力、从而调节喷入锑液表面的压缩空气流量及用加热元件5、15进行补充加热，将三氧化二锑烟气温度提高到1200℃以上，在烟气离开高温反应室13进入骤冷混合器9时，控制高温三氧化二锑烟气总量与骤冷空气量之比为1∶6，每小时向炉内投入金属锑300kg，所得产品用布袋收尘系统收集，每小时得三氧化二锑产品340kg，其中一个批号10吨产品的理化指标检测结果如下Sb2O399.90％As 0.018％Pb 0.032％Fe 0.0015％EG溶解透光率98.8％ 盐酸溶解混浊度 3.6ppm白度98.1％ b值 0.95平均粒度0.61μm 立方晶型99.2％。
实施例2所用金属锑化学成分为Sb 99.96％，Pb 0.005％，As 0.0048％，Fe 0.011％，其余条件同实施例1，其所得产品的理化指标检测结果如下Sb2O399.94％ As 0.0041％Pb 0.0043％ Fe 0.0010％
EG溶解透光率99.1％ 盐酸溶解混浊度3.9ppm白度98.5％ b值 0.90平均粒度0.58μm 立方晶型 99.3％实施例3生产装置采用图2所示锑白炉，以金属锑为原料，其化学成分为Sb 99.90％，As 0.03％ Pb 0.04％，Fe 0.014％，由火室21用焦碳将炉温升至700℃以上时，投入金属锑进行熔化，待炉内熔融锑液达到2吨以上时，向锑液表面喷入0.1-0.8MPa的压缩空气使锑氧化挥发，同时停止火室21升温，通过调节压缩空气压力、从而调节喷入锑液表面的压缩空气流量，将炉内反应温度提高到1100℃以上，用液化石油气或其它燃料，维持气化反应室17内的温度为1300-1500℃，在烟气离开气化反应室17进入骤冷混合器9时，控制高温三氧化二锑烟气总量与骤冷空气总量之比为1∶8，每小时向炉内投入金属锑350kg，所得产品用布袋收尘系统收集，每小时获得三氧化二锑产品397kg，其有代表性产品的理化指标检测结果是Sb2O399.91％As 0.022％Pb 0.029％Fe 0.0010％EG溶解率透光率99.0％盐酸溶解混浊度 5.2ppm白度98.4％ b值 0.92平均粒度0.31μm 立方晶型99.5％。
实施例4以金属锑为原料，其化学成分为Sb 99.95％，As 0.005％，Pb0.0046％，Fe 0.018％，气化反应室温度为1200-1400℃，其余同实施例3，所得产品的理化指标检测结果是Sb2O399.95％ As 0.0047％Pb 0.0040％ Fe 0.0009％EG溶解透光率98.9％ 盐酸溶解混浊度4.6ppm白度 98.9％b值 0.89平均粒度 0.41μm 立方晶型99.2％。
权利要求
1.一种催化剂级超高纯三氧化二锑生产方法，其特征在于，包括以下步骤(1)将锑白炉炉温升至700℃后，向炉内投入金属锑，使之熔化；(2)向锑液表面喷入0.1-0.8MPa的压缩空气使锑氧化挥发，用电热元件在炉顶及炉墙内部通过耐火导热板辐射加热的方式，将整个炉膛反应区温度提高到1100℃以上，炉膛中央温度在1200℃以上；(3)在锑白炉高温烟气上部反应室出口处，通过烟气骤冷混合装置，控制高温三氧化二锑烟气总量与骤冷空气量之比为1∶2-10，使高温三氧化二锑烟气骤冷冷却至60-300℃，所得产品用布袋收尘系统收集。
2.根据权利要求1所述的催化剂级超高纯三氧化二锑生产方法，其特征在于，所述三氧化二锑的高温烟气总量与冷却空气量之比为1∶6-8。
3.一种催化剂级超高纯三氧化二锑生产方法，其特征在于，包括以下步骤(1)将锑白炉炉温升至700℃后，向炉内投入金属锑，使之熔化；(2)向锑液表面喷入0.1-0.8MPa的压缩空气，使锑氧化挥发，将三氧化二锑烟气导入一个高温气化反应室，通过向该反应室供给燃料燃烧，使三氧化二锑烟气经过此高温气化反应室迅速升温到1100-1600℃，并形成一种均匀分布的气体状态；(3)在高温气化反应室出口处，通过烟气骤冷混合装置，控制高温三氧化二锑烟气总量与冷却空气量之比为1∶2-10，使高温三氧化二锑烟气瞬间冷却至60-300℃，所得产品用布袋收尘系统收集。
4.根据权利要求3所述的催化剂级超高纯三氧化二锑生产方法，其特征在于，使三氧化二锑烟气经过所述高温气化室迅速升温到1200-1400℃，所述三氧化二锑的高温烟气总量与冷却空气量之比为1∶6-8。
5.一种催化剂级超高纯三氧化二锑生产用锑白炉，包括炉体，其特征在于，炉体顶部设有活动安装可向锑液表面喷入压缩空气的喷嘴，喷嘴与烟气上部高温反应室中心的距离1-12倍于该高温反应室同向内径，喷嘴出口距锑液表面距离可在20-400mm范围内调节，炉顶及尾端内壁分别安装有加热元件，加热元件与炉膛之间分别设有将加热元件与炉膛加以分隔的耐高温导热板，炉顶表面覆盖有保温隔热层，高温烟气上部反应室出口设有骤冷混合器，骤冷混合器的一侧是冷却空气上进风口，骤冷混合器的下部与高温烟气上部反应室紧密相连的是高温烟气进口，骤冷混合器另一侧为急冷混合区，急冷混合区呈流线型展开，在其底下有一个冷却风下进风口，急冷混合区横截面最大处与冷却烟气出口管相连。
6.一种催化剂级超高纯三氧化二锑生产用锑白炉，包括炉体，其特征在于，炉体顶部设有活动安装可向锑液表面喷入压缩空气的喷嘴，喷嘴与烟气上部高温气化反应室中心的距离1-12倍于该高温气化反应室同向内径，喷嘴出口距锑液表面距离可在20-400mm范围内调节，炉膛烟气出口处设有高温气化反应室，该反应室用耐火材料做成的内壁分布1-4个燃烧器，燃烧器与一套独立的可调节燃料和空气供给量的燃料和空气供给系统相连，在高温气化反应室的高温烟气排出端设置一个骤冷混合器，骤冷混合器的一侧是冷却空气上进风口，骤冷混合器的下部与高温气化反应室紧密相连的是高温烟气进口，骤冷混合器另一侧为急冷混合区，急冷混合区呈流线型展开，在其底下有一个冷却风下进风口，急冷混合区横截面最大处与冷却烟气出口管相连，锑白炉一端设有用于烘炉及开炉熔锑的火室。
全文摘要
本发明公开了一种催化剂级超高纯三氧化二锑的生产方法及其装置，其生产方法是从锑白炉炉顶向锑液表面喷入0.1－0.8MPa的压缩空气，并采用下列二者其一(1)通过电热元件间接加热补给部分热量的方式，使炉膛反应区域各处温度提高到1100℃以上，反应区域中央温度在1200℃以上；(2)将炉膛烟气导入一个高温气化反应室，使三氧化二锑烟气迅速升温至1100－1600℃；然后将高温三氧化二锑烟气经过骤冷混合装置冷却，布袋收尘得到三氧化二锑产品。所用生产装置为一种改进型锑白炉。同公知的等离子体生产方法及其装置比较，使用本发明生产的产品，能耗降低70％以上，炉产量可达6－15t/d，生产成本可降低30％以上，且具有操作简便，工艺参数易于控制、产品质量稳定可靠等优点。
文档编号C01G30/00GK1683250SQ20051003132
公开日2005年10月19日 申请日期2005年3月11日 优先权日2005年3月11日
发明者戴永俊, 宋如泽, 吴少华, 胡新平, 唐仕祥, 谭显铂, 张忠祖, 杜启, 卿安义 申请人:锡矿山闪星锑业有限责任公司