本發明涉及有色冶金領域中重金屬冶金過程,尤其涉及一種高效生產焦銻酸鈉的方法。
背景技術:
1、銻是一種性脆、導電性和導熱性不佳的銀白色金屬,主要用于合金、軍事工用。業、阻燃劑和玻璃等行業。我國是世界上銻產量最大的國家,占世界銻產量的80%以上,我國在銻資源和生產上均具有不可取代的優勢。銻冶煉的礦產原料主要有輝銻礦、銻金礦和脆硫鉛銻礦等,銻煙灰是重金屬冶煉的副產物,是回收銻的重要二次原料。銻的主要產品有金屬銻錠、銻白和焦銻酸鈉,其中焦銻酸鈉主要被用作工業玻璃的澄清劑和脫色劑,以其制得的玻璃產品具有透明度高,光照不變色,毒性小的優勢被廣泛應用在電視機顯像管、高檔玻璃、搪瓷工業、電子工業半導體等領域,在銻產品中占很高的比重,是一種經濟前景廣闊的精細化工產品。
2、硝酸鈉氧化法是以金屬銻或三氧化二銻為原料,在高溫堿性條件下用硝酸鈉氧化制備銻酸鈉的傳統方法,首先將金屬銻與過量的硝酸鈉混合,在回轉爐中高溫下焙燒使銻氧化成五價,最后用水洗除去硝酸鈉后干燥粉碎制成焦銻酸鈉產品。硝酸鈉氧化法具有工藝簡單、流程短和操作容易等優點,但在生產過程中不能有效地除去雜質,而且生產過程中的廢氣不能徹底根治,產品質量檔次低,已被淘汰。
3、氯化法是將含銻原料在鹽酸體系中用氯氣氧化浸出,浸出液用氫氧化鈉中和水解產出焦銻酸鈉沉淀,經過洗滌和干燥后得到焦銻酸鈉產品。氯化法具有原料要求低和產品質量好的優點,但是存在工藝流程長、設備腐蝕嚴重和廢水量大的缺點。
4、鉀鹽法是基于焦銻酸鉀在水溶液中溶解度較大,而焦銻酸鈉卻幾乎不溶解于水這一性質來制備焦銻酸鈉,首先在氫氧化鉀體系中用雙氧水將sb(iii)氧化成sb(v)溶解,液固分離后溶液與氫氧化鈉反應生成焦銻酸鈉產品。鉀鹽法的主要優點是焦銻酸鈉產品質量好,缺點是中間產物中鉀鹽夾雜損失嚴重,造成生產成本過高。
5、較為常用簡便的方法是直接氧化法,是在氫氧化鈉溶液中用雙氧水直接氧化三氧化二銻,一步制備焦銻酸鈉的方法。該方法將三氧化二銻、氫氧化鈉和雙氧水按比例加入到反應器中,當漿液加熱到一定溫度后滴加雙氧水溶液進行氧化反應,反應產物用水洗滌后烘干即得焦銻酸鈉產品。氧化回流法具有工藝簡單、流程短和操作簡便等優點,但存在產品中sb(iii)轉化率低、雙氧水消耗量大、產品質量較差、生產效率低下的缺點,因此,需要發明出一種能提高sb(iii)轉化率,減少雙氧水消耗量,且能實現流程自動化、一體化的高效生產焦銻酸鈉的工業方法。
技術實現思路
1、針對以上不足,本發明提供一種高效生產焦銻酸鈉的方法,能夠提高sb(iii)轉化率,減少雙氧水消耗量,提高焦銻酸鈉的產品質量,能實現流程自動化、一體化地批量工業化生產,大幅地降低成本,具體技術方案如下:
2、一種高效生產焦銻酸鈉的方法,包括如下步驟:
3、(1)制漿
4、將三氧化二銻存放于料倉內,通過氣力輸送泵從料倉泵入密閉漿化槽內,加入naoh溶液,并攪拌升溫至60-80℃,持續攪拌10-30min,漿化后與催化劑混合,通過泵送入反應釜中;
5、所述料倉加料采用人工加料,過程有少量投料粉塵產生,以無組織形式排放;
6、(2)氧化合成
7、氧化工序在反應釜中進行,向(1)步驟漿化后的漿液中泵入雙氧水,泵入速度為1.0-10.0kg/min,反應釜中不斷攪拌反應,生成銻酸鈉溶液;反應原理為:
8、sb2o3+2naoh+2h2o2+3h2o=2nasbo3·3h2o
9、通過冷卻水間接冷卻帶走反應釜內的反應熱,隨反應逐漸完全后,反應釜內溫度逐漸下降,銻酸鈉迅速析出;
10、(3)過濾洗滌
11、銻酸鈉漿液通過離心機進行固液分離,得到固體產物和分離母液,其中,分離母液返回利用,固體產物在離心機內用水沖洗,經洗滌后得到濕銻酸鈉和洗滌液;收集洗滌液送蒸發器加熱蒸發濃縮,得到銻渣和濃縮母液,銻渣側吹還原精煉爐處理;
12、(4)氣流干燥
13、采用氣流干燥機對濕銻酸鈉進行干燥。濕銻酸鈉通過螺旋加料機送入氣流管的下部,空氣由鼓風機送入預熱器加熱(熱源為電源)到80-90℃后吹入氣流管,管內吹氣流速為10-20m/s,管內流速取決于濕顆粒的大小和密度;已干燥的顆粒進入旋風分離器內分離沉降,干物料沉降后經卸料滾筒排出,廢氣通過袋濾器排氣管的上端排走;干燥后銻酸鈉經過密閉篩分,收集細銻酸鈉,將大粒徑的粗銻酸鈉粉磨,篩分、磨料產生的廢氣經布袋除塵器處理后由da009排氣筒外排,收集布袋除塵器上的顆粒,與粉磨后的銻酸鈉、細銻酸鈉合并,得到焦銻酸鈉產品。
14、優選地,所述催化劑包括如下質量份原料:四級銨鹽溶液5-8份、鈦的氯化物或溴化物1-1.5份、金屬釩酸鹽溶液2-4份。
15、優選地,所述金屬釩酸鹽為正金屬釩酸鹽avo3,a包括ca,sr,ba,la中的一種。
16、優選地,所述催化劑的制備方法如下:
17、(1)配置質量分數為10-20%的四級銨鹽溶液,加入鈦的氯化物或溴化物,攪拌均勻;
18、(2)向步驟(1)中得到的溶液加入質量分數為20-30%金屬釩酸鹽溶液,升溫至35-50℃,攪拌30-60min;
19、(3)將步驟(2)溶液減壓濃縮,并干燥,得到催化劑;
20、優選地,所述催化劑的使用量為三氧化二銻質量的1-5%。
21、優選地,所述三氧化二銻與naoh溶液的固液比為1:20-30;所述三氧化二銻與雙氧水的固液比為1:5-15。
22、優選地,所述氧化工序在30-40℃、常壓下進行,反應時間為60-120min。
23、優選地,所述生產焦銻酸鈉的方法步驟(3)中產生的濃縮母液采用三效蒸發器使多余的水蒸發出來,蒸發后的濃縮母液返回反應釜再利用,所冷凝水回用于固體產物的洗滌;所述蒸發器的設計規模為2t/h,熱源由電蒸汽發生器的蒸汽提供,蒸發過程產生的銻渣返回側吹還原精煉爐處理。
24、優選地,所述生產焦銻酸鈉方法步驟(2)中反應液的ph值在11-13之間。
25、優選地,所述naoh溶液的質量分數為25-35%,雙氧水溶液的質量分數為35-45%。
26、與現有技術相比,本發明的有益效果是:
27、本發明提供一種高效生產焦銻酸鈉的方法,適用于焦銻酸鈉的工業化生產,能夠提高sb(iii)轉化率,減少雙氧水消耗量,提高焦銻酸鈉的產品質量,能實現流程自動化、一體化地批量生產,制漿、氧化合成、洗滌過濾、氣流干燥各流程順暢連接,各設備分工協作,可以同時運轉高效生產高品質焦銻酸鈉,在保證焦銻酸鈉的產品質量的同時大幅地降低成本,焦銻酸鈉產品質量符合專業標準zbg12019-89一級標準。
28、本發明所制的催化劑催化雙氧水的氧化,減少雙氧水的消耗量,還促進sb(iii)的轉化,減少雙氧水使用量的同時提高銻轉化率,雙氧水用量過小,導致三價銻轉化率低,影響最終的產品質量,雙氧水用量太大,造成處理費用的浪費;在催化劑的作用下,本發明可以實現在30-40℃、常壓下反應,反應溫度對反應影響較大,反應溫度過低,產品的顆粒較細,洗滌過濾困難;反應溫度過高,產品結構發生變化,不易與堿液發生反應,影響產品質量,本發明卻可以在較低溫及常壓下確保銻的轉化率并保證產品的高質量,節省了能耗和成本。