[实用新型]一种管道式反应器湿法生产无砷锑白的系统

说明书

本新型是一种管道式反应器湿法生产无砷锑白的系统，系统包括破碎机、管道式反应器，平板压滤机、微滤系统、双极膜系统；所述破碎机分两路连接两个管道式反应器，所述管道式反应器中有浓度为30%的FeCl₃溶液；所述管道式反应器为“S”形盘绕的反应管组成，通过支架支撑；每段反应管上设置有温度补偿器和静态混合器；所述管道式反应器出口连接至双极膜系统；所述双极膜系统在正负极之间设置有多个重复单元，每个重复单元包括两侧的双极膜和中间的阴离子交换膜、阳离子交换膜。本系统是一种经济高效的锑白生产系统，并且解决了现有技术中存在的设备腐蚀、高能耗等问题。

技术领域

本实用新型属于化工湿法生产锑白领域，具体涉及一种利用利用管道式反应器湿法生产锑白并利用双极膜提纯物料的系统。采用管道式反应器湿法生产锑白三氧化二锑属于无砷锑白，产品品质好，避免了传统工艺的能耗和污染问题。

背景技术

当前锑白生产(production of antimony trioxide)主要从金属锑、粗氧化锑和三氯化锑溶液制取三氧化二锑的过程，属工业锑化合物制取范畴。三氧化二锑商品名为锑白，主要用作生产搪瓷、颜料、油漆、塑料、玻璃、陶瓷、防火织物等原料。生产方法有火法和湿法，主要用火法生产。

中国在20世纪40年代开始生产锑白。1958年锡矿山矿务局首先采用金属锑为原料，用类似反射炉结构的锑白炉生产锑白，产品质量上乘，80年代中国首先用湿法氯化一水解的方法从硫化锑矿或粗氧化锑生产锑白。在此之前，湿法主要用来制取半导体工业用的高纯锑白和作催化剂用的活性锑白。

随着科学技术和生产的发展，对锑白的纯度、粒度和白度等物理性能提出了新的要求，除工业纯锑白外，还生产出了高纯锑白、粒度分布范围小的分级锑白、超细锑白(小于1μm)和微粒锑白(小于0.1μm)等。此外，还生产有使用时不扬尘的无尘锑白，如湿润状、糊膏状和粒状锑白等。

火法生产可用两种原料，中国、日本、前苏联、意大利等多用金属锑原料，美国、西欧一些国家、玻利维亚等国则多用粗氧化锑原料。

金属锑制取锑白为金属锑的氧化挥发过程，包括锑熔化和氧化挥发及锑白冷却等作业，又称为间接法。方法基于金属锑氧化反应的自由能变化负值较大，生成的三氧化二锑在操作温度下有较大蒸气压(973K，2613Pa;1073K，61。72Pa;1173K，12572Pa;1273K，22931Pa)。锑氧化为放热反应：

2Sb+3/2O2==Sb2O3

其△H298=-642.45kJ/mol。杂质砷和硒也有较大的氧化趋势，是影响锑白质量的主要杂质元素，如硒会使锑白变红。中国要求金属锑原料中的砷和硒含量分别不超过0.05%和0.005%。铅氧化反应的自由能变化负值较锑小，在操作温度下PbO的蒸气压低于666.6Pa，主要以金属铅形态富集在残锑中。金属锑生产锑白的工艺流程如图所示。金属锑在锑白炉熔池中熔化，保持炉温在1273±20K，向锑液内部或表面鼓入空气，使锑氧化成Sb2O3挥发。挥发物在炉顶和冷空气相遇，

三氧化二锑迅速冷却成固体微粒，先用旋风收尘器分离出异物和粗粒锑白后，再用布袋收尘室收集锑白产品。随着锑的氧化挥发，熔池中杂质铅不断积累，在含量增加到影响锑白质量时排出。影响锑白结晶晶型、白度和粒度等的主要因素有作业温度、鼓入锑液的空气量、冷却风量和炉内气氛等。作业温度以调节鼓入的空气量来控制，空气量大，锑氧化速度增加，温度升高；反之亦然。炉内应维持强氧化气氛，使锑蒸气完全氧化。大量冷却风使Sb2O3晶体急剧冷却，生成以立方晶型为主的Sb2O3晶体。锑白含立方晶型的Sb2O3越多，其白度也越好。快速冷却还可使锑白颗粒细化。若改变空气冷却方式，调整锑蒸气浓度和加快冷却速度，可制得超细和微粒锑白。中国锡矿山矿务局冶炼厂用含锑不小于99.65%的金属锑，在稳定条件下可生产符合中国标准零级的锑白(Sb2O3含量不小于99.50%)，锑直收率大于89%，回收率为98%。