一種低熔點金屬化合物的收集還原裝置的製作方法
2023-08-04 05:49:36
本實用新型涉及一種低熔點金屬化合物在還原爐內製備純金屬的自動收集的還原裝置 ,屬於金屬還原設備和方法技術領域。
背景技術:
目前,鍍錫生產線的不溶性陽極工藝解決了可溶性陽極鍍錫工藝勞動強度大、鍍液膨脹外排的問題,但需要外加一個溶錫釜來補充二價Sn離子,由於反應溫度和氧氣流量不易控制,二價錫離子容易進一步氧化、反應形成黃色沉澱,稱之為錫泥,導致電鍍液中錫的損失。從錫泥中直接回收金屬錫的有效方法目前沒有見到,但對於與錫泥性質類似的錫陽極泥多採用還原熔煉—矽氟酸電解的工藝,即在陽極泥中配入碳酸鈉、螢石等熔劑和還原煤粉,送反射爐進行還原熔煉,熔煉溫度為1200~1300℃,熔煉時間約為12h,產出的錫鉛合金經精煉後製得精焊錫。此工藝會產生二次陽極泥,需採取直接酸浸或氧化酸浸等後續處理,儘管該工藝具有對原料的適應性強,處理能力大等優點,但同樣存在很多的缺點,如還原熔煉溫度高,工藝耗時長,能耗高;熔煉過程中會產生大量煙氣和爐渣,容易導致煙害汙染等。
因此,尋求一種能耗低、設備簡單、回收率高且回收的金屬錫純度高的方法成為當前鋼鐵企業亟待解決的問題。
技術實現要素:
本實用新型所要解決的技術問題是提供了一種低熔點金屬化合物的收集還原裝置及方法,這種收集還原裝置和方法可以對熔點低於800℃的金屬的化合物進行收集還原,特別適合於涉及產物不粘附反應裝置,並可做到進行自動收集。
解決上述技術問題的技術方案是:
一種低熔點金屬化合物的收集還原裝置,它由框架、託盤、吊裝板組成,框架包括兩個半圓套筒和多個託盤支架,兩個半圓套筒的兩側邊緣相對由螺栓相連接,託盤支架水平放置,託盤支架的邊緣與半圓套筒的內壁相連接,多個託盤支架沿著半圓套筒的軸向平行排列,託盤放置在託盤支架上,託盤由大託盤、小託盤和收集託盤組成,大託盤的外徑與半圓套筒的內徑相匹配,大託盤的中心有進氣孔,小託盤的外徑與半圓套筒的內壁之間有間隙,大託盤和小託盤在託盤支架上間隔排放,收集託盤放置在託盤支架的最下端,大託盤和小託盤的盤面上均布有小孔,吊裝板與框架的半圓套筒的上板面相連接。
上述低熔點金屬化合物的收集還原裝置,所述託盤支架由兩根橫杆和多根斜拉杆組成,兩根橫杆的兩端分別與半圓套筒的兩側相對邊緣焊接連接,兩個相對的半圓套筒的橫杆平行相對,多根斜拉杆分別焊接在橫杆和半圓套筒內壁之間。
上述低熔點金屬化合物的收集還原裝置,所述大託盤由兩個半圓託盤組成,兩個半圓託盤的外徑與半圓套筒內徑相同,大託盤中心的進氣孔直徑與還原爐中間進氣孔直徑相匹配。
上述低熔點金屬化合物的收集還原裝置,所述小託盤由兩個半圓託盤組成,兩個半圓託盤的外徑小於半圓套筒的內徑,小託盤的中心為無孔圓盤,無孔圓盤的直徑與還原爐中間進氣孔直徑相匹配。
上述低熔點金屬化合物的收集還原裝置,所述收集託盤為多半個圓環,收集託盤的外徑與半圓套筒的內徑相同,收集託盤中心為進氣孔,進氣孔直徑與還原爐中間進氣孔直徑相匹配,收集託盤的材質為剛玉。
上述低熔點金屬化合物的收集還原裝置,所述吊裝板為兩個半圓形夾層板,兩個半圓形夾層板分別與框架的兩個半圓套筒的上板面相連接,吊裝板的兩個半圓形夾層板的上層板和下層板的圓周邊緣分別為齒輪形狀,下層板的外徑大於半圓套筒的上板面的外徑,上層板的外徑大於下層板的外徑,便於收集還原裝置的整體吊裝作業。
使用上述收集還原裝置的低熔點金屬化合物的收集還原方法,包括如下步驟:
a、將錫泥脫水至0~30%含水量,在100~200℃條件下乾燥0.5~10小時備用;
b、將步驟a所得錫泥放入焙燒爐或氧化爐內,在700~1500℃條件下焙燒0.1~4小時備用;
c、將步驟b所得錫泥放置小託盤和大託盤中,錫泥平鋪厚度小於5cm;
d、將收集還原裝置框架的的兩個半圓套筒分離,放入裝有錫泥物料的小託盤和大託盤,並放入收集託盤;
e、將收集還原裝置框架的兩個半圓套筒閉合,並用螺栓緊固備用;
f、將備用的收集還原裝置放入還原爐中,在500~800℃條件下還原2~10h,還原氣體從還原爐的底部中間進入,還原氣體主流在框架內呈S型流動,從還原爐的頂部逸出,還原氣體還通過大託盤和小託盤上的小孔,同時,還原得到的金屬錫的小液滴通過大託盤和小託盤上的小孔自動滴入下層的收集託盤中;
g、待步驟f完成後,打開收集還原裝置的框架,由於收集託盤是剛玉材質,金屬錫不能粘附在收集託盤上,只需將底層的收集託盤中的金屬錫收集備用;
h、將步驟g收集到的金屬錫在熔錫釜內重熔,刮去上層的雜質,得到純度高的錫錠。
本實用新型的有益效果是:
本實用新型的收集還原裝置可以用於熔點低於800℃的金屬的化合物還原的反應過程,特別適合於涉及產物不粘附反應裝置並做到自動收集的還原工藝。
本實用新型與現有技術相比具有如下的顯著優點:
(1)在一個反應裝置內同時實現了錫泥在還原氣體作用下還原反應和產物自動快捷收集的兩個過程,設備簡單牢固、便於工業化大規模還原錫泥,投資少。
(2)收集還原裝置內一共可以放置六層託盤,上部為間隔放置的大託盤和小託盤,下部為收集託盤,保證還原氣體主流自下而上呈S型流動,使得整個還原裝置充滿還原氣體。
(3)小託盤和大託盤的底部都布滿小孔,不但使得物料反應快速、完全,錫泥的轉化率大於99.9%,而且金屬錫小液滴通過小孔自動滴入下層收集託盤內。
(4)收集託盤材質為剛玉,滴下的金屬錫小液滴在固化過程中不能粘附在收集託盤上,很方便地從收集託盤中收集。
(5)收集還原裝置的框架為鋼結構,不但為篩網託盤和收集託盤提供牢靠的支撐,而且實現很方便地裝拆和吊裝進出還原爐的穩固性。
(6)收集還原裝置為兩個半圓套筒,兩個半圓套筒的相對的兩側邊緣通過螺栓連接,可以方便地打開和關閉,並保證了整個收集還原裝置在吊裝時牢固可靠。
(7)收集還原裝置的吊裝板的上層板外徑約大於下層板外徑,保證收集還原裝置方便地吊裝進出還原爐。
本實用新型是錫泥收集還原裝置和方法的首創,具有自動收集產物、大規模處理物料、錫泥轉化率高、金屬錫的質量好、裝置牢固可靠、操作穩定和易於控制的特點,利用這種收集還原裝置和方法得到的金屬錫的純度大於99.5%,具有顯著的經濟效益。
附圖說明
圖1是本實用新型的結構示意圖;
圖2是圖1的A-A剖視圖;
圖3是圖1的B-B剖視圖;
圖4是圖1的C-C剖視圖;
圖5是圖1的D-D剖視圖。
圖中標記如下:框架1、吊裝板2、託盤支架3、大託盤4、小託盤5、收集託盤6、半圓套筒7、螺栓8、橫杆9、斜拉杆10、進氣孔11。
具體實施方式
本實用新型由框架1、吊裝板2、託盤支架3、大託盤4、小託盤5、收集託盤6組成。
圖中顯示,框架1包括兩個半圓套筒7和多個託盤支架3。
兩個半圓套筒7的兩側邊緣相對由螺栓8相連接。託盤支架3水平放置,託盤支架3的邊緣與半圓套筒7的內壁相連接,多個託盤支架3沿著半圓套筒7的軸向平行排列,託盤放置在託盤支架3上。
圖中顯示,託盤由大託盤4、小託盤5和收集託盤6組成。大託盤4的外徑與半圓套筒7的內徑相匹配,大託盤4的中心有進氣孔11,小託盤5的外徑與半圓套筒7的內壁之間有間隙,大託盤4和小託盤5在託盤支架3上間隔排放,收集託盤6放置在託盤支架3的最下端。小託盤5和大託盤4的材質都為不鏽鋼。
圖中顯示,大託盤4由兩個半圓託盤組成。大託盤4的兩個半圓託盤的外徑與半圓套筒7內徑相同,大託盤4中心的進氣孔11直徑與還原爐中間進氣孔直徑相匹配。
圖中顯示,小託盤5由兩個半圓託盤組成。小託盤5的兩個半圓託盤的外徑小於半圓套筒7的內徑,小託盤5的中心為無孔圓盤,無孔圓盤的直徑與還原爐中間進氣孔直徑相匹配。
圖中顯示,收集託盤6為多半個圓環,收集託盤6的外徑與半圓套筒7的內徑相同,收集託盤6中心為進氣孔11,進氣孔11直徑與還原爐中間進氣孔直徑相匹配,收集託盤6的材質為剛玉。
圖中實施例的框架1內一共放置六層託盤,最上層為兩個半圓形的大託盤4放置在託盤支架3上,第二層為兩個半圓形的小託盤5放置在託盤支架3上,第三層為兩個半圓形的大託盤4放置在託盤支架4上,第四層為兩個半圓形的小託盤5放置在託盤支架3上,第五層為一個多半圓型的收集託盤6放置在託盤支架3上,第六層為一個多半圓型的收集託盤6放置在託盤支架3上,保證還原氣體主流至下而上呈S型流動,使得整個還原裝置充滿還原氣體。
圖中顯示,大託盤4和小託盤5的盤面上均布有小孔,小孔作用有兩個,一是極大地提高了還原氣體與物料的接觸面積,使得物料完全還原;二是還原得到的金屬錫的小液滴通過小孔自動滴入下層的收集託盤6中,取到自動收集金屬錫的作用。
圖中顯示,託盤支架3由兩根橫杆9和多根斜拉杆10組成,兩根橫杆9的兩端分別與半圓套筒7的兩側相對邊緣焊接連接,兩個相對的半圓套筒7的橫杆9平行相對,多根斜拉杆10分別焊接在橫杆9和半圓套筒7內壁之間。
圖中顯示,吊裝板2為兩個半圓形夾層板,兩個半圓形夾層板分別與框架1的兩個半圓套筒7的上板面相連接,吊裝板2的兩個半圓形夾層板的上層板和下層板的圓周邊緣分別為齒輪形狀,下層板的外徑大於半圓套筒7的上板面的外徑,上層板的外徑大於下層板的外徑。
本實用新型的低熔點金屬化合物的收集還原方法,它包括如下步驟:
a、將錫泥脫水至0~30%含水量,在100~200℃條件下乾燥0.5~10小時備用;
b、將步驟a所得錫泥放入焙燒爐或氧化爐內,在700~1500℃條件下焙燒0.1~4小時備用;
c、將步驟b所得錫泥放置小託盤5和大託盤4中,錫泥平鋪厚度小於5cm;
d、將收集還原裝置框架1的兩個半圓套筒7分離,放入裝有錫泥物料的小託盤5和大託盤4,並放入收集託盤6;
e、將收集還原裝置框架1的兩個半圓套筒7閉合,並用螺栓8緊固備用;
f、將備用的收集還原裝置放入還原爐中,在500~800℃條件下還原2~10h,還原氣體從還原爐的底部中間進入,還原氣體主流在框架1內呈S型流動,從還原爐的頂部逸出,還原氣體還通過大託盤4和小託盤5上的小孔,同時,還原得到的金屬錫的小液滴通過大託盤4和小託盤5上的小孔自動滴入下層的收集託盤6中;
g、待步驟f完成後,打開收集還原裝置的框架1,由於收集託盤6是剛玉材質,金屬錫不能粘附在收集託盤6上,只需將底層的收集託盤6中的金屬錫收集備用;
h、將步驟g收集到的金屬錫在熔錫釜內重熔,刮去上層的雜質,得到純度高的錫錠。
本實用新型的幾個實施例如下
實施例1
使用本收集還原裝置,對錫泥還原製備金屬錫。將錫泥脫水至30%含水量,在100℃條件下乾燥10小時後的乾燥錫泥1200kg,放入焙燒爐或氧化爐內,在700℃條件下焙燒4小時,焙燒好的錫泥平鋪在大託盤4和小託盤5上,錫泥平鋪厚度5cm,收集託盤6內不放入焙燒好的錫泥,然後打開收集還原裝置,在託盤支架3上依次放入裝有錫泥物料的小託盤5和大託盤4,並放入收集託盤6,將收集還原裝置關閉,並用螺栓8緊固,將一層緊固好的還原裝置放置在還原爐中,升溫至500℃,500℃恆溫10h,還原氣體從還原爐的底部中間進入,在還原裝置中呈S型流動,最後從還原裝置上板的中間空心逸出,還原反應結束後,打開收集還原裝置,只需將底層的收集託盤6中的金屬錫收集,收集到的金屬錫在熔錫釜內重熔,刮去上層的雜質,得到純度高的錫錠。錫錠的收率為55.56%,錫錠的含錫量為99.6%。
實施例2
使用本收集還原裝置,對錫泥還原製備金屬錫。將錫泥脫水至20%含水量,在200℃條件下乾燥0.5小時後的乾燥錫泥3000kg,放入焙燒爐或氧化爐內,在1500℃條件下焙燒10min,焙燒好的錫泥平鋪在大託盤4和小託盤5上,錫泥平鋪厚度3cm,收集託盤6內不放入焙燒好的錫泥,然後打開收集還原裝置,在託盤支架3上依次放入裝有錫泥物料的小託盤5和大託盤4,並放入收集託盤6,將收集還原裝置關閉,並用螺栓8緊固,將四層緊固好的還原裝置疊放在還原爐中,升溫至800℃,800℃恆溫2h,還原氣體從還原爐的底部中間進入,在還原裝置中呈S型流動,最後從還原裝置上板的中間空心逸出,還原反應結束後,打開收集還原裝置,只需將底層的收集託盤6中的金屬錫收集,收集到的金屬錫在熔錫釜內重熔,刮去上層的雜質,得到純度高的錫錠。錫錠的收率為66.79%,錫錠的含錫量為99.9%。
實施例3
使用本收集還原裝置,對錫泥還原製備金屬錫。將錫泥脫水至10%含水量,在150℃條件下乾燥4小時後的乾燥錫泥2000kg,放入焙燒爐或氧化爐內,在1100℃條件下焙燒1小時,焙燒好的錫泥平鋪在大託盤4和小託盤5上,錫泥平鋪厚度4cm,收集託盤6內不放入焙燒好的錫泥,然後打開收集還原裝置,在託盤支架3上依次放入裝有錫泥物料的小託盤5和大託盤4,並放入收集託盤6,將收集還原裝置關閉,並用螺栓8緊固,將兩層緊固好的還原裝置疊加在還原爐中,升溫至650℃,650℃恆溫6h,還原氣體從還原爐的底部中間進入,在還原裝置中呈S型流動,最後從還原裝置上板的中間空心逸出,還原反應結束後,打開收集還原裝置,只需將底層的收集託盤6中的金屬錫收集,收集到的金屬錫在熔錫釜內重熔,刮去上層的雜質,得到純度高的錫錠。錫錠的收率為59.12%,錫錠的含錫量為99.7%。
實施例4
使用本收集還原裝置,對錫泥還原製備金屬錫。將錫泥脫水至5%含水量,在180℃條件下乾燥1小時後的乾燥錫泥3000kg,放入焙燒爐或氧化爐內,在1300℃條件下焙燒30min,焙燒好的錫泥平鋪在大託盤4和小託盤5上,錫泥平鋪厚度4cm,收集託盤6內不放入焙燒好的錫泥,然後打開6收集還原裝置,在託盤支架3上依次放入裝有錫泥物料的小託盤5和大託盤4,並放入收集託盤6,將收集還原裝置關閉,並用螺栓8緊固,將三層緊固好的還原裝置放置疊放還原爐中,升溫至700℃,700℃恆溫4h,還原氣體從還原爐的底部中間進入,在還原裝置中呈S型流動,最後從還原裝置上板的中間空心逸出,還原反應結束後,打開收集還原裝置,只需將底層的收集託盤6中的金屬錫收集,收集到的金屬錫在熔錫釜內重熔,刮去上層的雜質,得到純度高的錫錠。錫錠的收率為63.54%,錫錠的含錫量為99.8%。