[发明专利]自热法生产二氧化锡的装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金化工领域，具体涉及自热法生产二氧化锡的装置和方法。

背景技术

二氧化锡在制作电极材料、导电氧化薄膜、玻璃工业、电子行业、陶瓷工业中应用广泛。

目前二氧化锡的生产主要有湿法和火法两种，湿法以硝酸法为主，该法硝酸消耗大，环境污染严重，锡消耗高，产品纯度低。此外还有溶胶-凝胶法、凝胶-燃烧法、化学沉淀法等生产钠米级二氧化锡。火法主要是气化法，又称电弧气化合成法，早在1958年就试验成功，后经进一步完善，成为当今生产纳米级二氧化锡的主要方法。气化法虽然有二氧化锡白度好、粒度细的特点，但其技术要求高，且各生产厂家对气化法的技术细节极为保密。由于气化法采用了电炉，每吨二氧化锡耗电量达2500kWh以上，设备投资高，相对成本也高。

发明内容

本发明的目的在于提供自热法生产二氧化锡的装置，以解决气化法生产二氧化锡存在的技术要求高、设备投资高和相对成本高的技术问题。

本发明的另一个目的在于提供自热法生产二氧化锡的方法。

一种自热法生产二氧化锡的装置，包括自热氧化炉，所述自热氧化炉的顶部设有排烟口、喷枪孔和二次空气口，所述自热氧化炉的侧壁设有加料口。

作为本发明的进一步改进，使环境好，本发明装置它还包括环境冷却收尘系统，所述环境冷却收尘系统设在所述自热氧化炉上方，所述环境冷却收尘系统包括烟罩、环境冷却灰斗、布袋收尘器和离心通风机，所述烟罩与所述环境冷却灰斗相连，所述环境冷却灰斗与所述布袋收尘器相连，所述布袋收尘器与所述离心通风机相连。

作为本发明的进一步改进，使环境好，本发明装置还包括主工艺冷却收尘系统，所述主工艺冷却收尘系统设在所述自热氧化炉的上方，所述主工艺冷却收尘系统包括主工艺烟罩、主工艺冷却灰斗、沉降冷却筒、旋风收尘器、主工艺布袋收尘器和主工艺离心通风机，所述主工艺烟罩与所述主工艺冷却灰斗相连，所述主工艺冷却灰斗与所述沉降冷却筒相连，所述沉降冷却筒与所述旋风收尘器相连，所述旋风收尘器与所述主工艺布袋收尘器相连，所述主工艺布袋收尘器与所述主工艺离心通风机相连。

一种自热法生产二氧化锡的方法，其特征在于它包括以下步骤：

a、开炉步骤：将自热氧化炉移动使其置于环境冷却收尘系统下方，烟罩与排烟口对接，加热使自热氧化炉升温到1200℃；

b、加料步骤：从加料口加入锡锭使其熔化，继续加热使锡液温度达到1200℃—1280℃；自热氧化炉内锡液液面高度为280mm—320mm；

c、氧化步骤：停止加热，将自热氧化炉移动至主工艺冷却收尘系统下方，使主工艺烟罩和排烟口对接；

d、通气步骤：将喷枪从喷枪孔插入自热氧化炉中，通入一次空气和燃料，将二次风管插入二次空气口中鼓入二次空气；

e、从主工艺冷却收尘系统中收集二氧化锡产品。

作为本发明的进一步改进，所述自热氧化炉内操作温度为1200℃—1280℃，反应区温度为1300℃—1450℃。所述步骤d中一、二次空气流量为10—30m³/h。所述步骤d中喷枪4进入锡液液面的高度为30—50mm。

 本发明的基本原理是：本发明是利用锡的低价氧化物氧化亚锡容易挥发的特点制备二氧化锡的，锡锭定时定量地从自热氧化炉加料口加入后，自动沉入锡液底部，并在加料口附近熔化，流进反应区。炉温1200℃以上时，反应区锡液在一次空气的作用下呈沸腾状并剧烈反应，反应产生的氧化亚锡挥发进入烟气，反应方程：2Sn+O2=2SnO↑，挥发出来的氧化亚锡在炉顶上方与鼓入的二次空气反应生成二氧化锡，反应方程：2SnO+O₂=2SnO₂，生成的二氧化锡在排烟口与冷却空气相遇，迅速冷却到300℃以下，进入主工艺冷却收尘系统沉积，再经主工艺布袋收尘器过滤收集。反应区同时生成部分二氧化锡进入渣相漂浮在液面，在工作温度1200℃左右时与锡液产生反应，生成氧化亚锡挥发，反应方程：SnO₂+Sn=2SnO↑，氧化亚锡挥发进入烟气，在炉顶与二次空气反应生成二氧化锡。由于在温度大于1080℃时，该反应达到了动态平衡，炉内的渣层厚度始终保持一定的量，并不随反应时间和生产量的增加而增加，每次停炉时所产生的锡渣是在停炉过程中温度下降至低于1080℃时产生的，继续开炉正常时可以将前次锡渣加入炉内。