[实用新型]一种处理锑砷物料的装置

说明书

技术领域

本实用新型属有色金属冶金技术领域，具体涉及一种锑砷物料的处理装置。

背景技术

我国是产锑大国，也是世界上锑资源最丰富的国家，锑储量占世界锑储量的32.9%。但经过几十年的开采，单锑型矿石的可利用的查明资源储量逐年减少，后备基地不足，因而必须转向混合型锑矿如铅锑矿、锑砷矿等的开发和利用。混合型锑矿的开采和利用产生了大量的锑砷合金。砷是一种极有害的杂质元素，在常压下挥发与空气中的氧发生反应生成三氧化二砷(As₂O₃)即砒霜，毒性很大，会对操作人员身体造成损害。不仅影响冶炼系统中的经济技术指标，更给环境造成严重污染。由于锑砷位于元素周期表中同一主族，锑和砷的金属状态能够无限互溶，给锑砷合金除砷带来困难。

目前粗锑除砷的主要方法有碱性精炼除砷法，加铝除砷法、水溶液电解精炼除砷法等。

氧化碱性精炼除砷法为目前粗锑除砷的主要方法。在1073～1123K温度下，按砷含量计算加入Na₂CO₃或加入NaOH：Na₂CO₃=1：3的混合熔剂，向锑液中鼓入空气，砷被氧化成As₂O₅，再与造渣剂Na₂CO₃反应，生成砷酸钠(Na₃AsO₄)和少量亚砷酸钠(Na₃AsO₃)而与锑分离。

该方法产生的砷碱渣有毒，其堆放和处理都存在问题。同时，在精炼过程中锑也生成锑酸钠进入砷碱渣，一般每kg砷要带走5-10 kg锑，锑的消耗量大，进一步分离较为复杂。

加铝除砷法是在一定工况下，主要利用砷铝在熔融状态下可以形成砷铝合金的原理除砷，多在粗锡精炼时应用，反应如下[As]+[Al]=AlAs(s)。该方法产生的（AlAs）浮渣有毒，且Al价格昂贵，生产成本高。

水溶液电解法较传统的电解除砷提高了电流密度，降低了电解温度，同时加入了乙二胺四乙酸二钠来抑制砷在阳极的溶解和在阴极的析出，可获得合格的阴极锑，最后砷进入阳极泥中。该法尚在实验室研究阶段，生产能力小，电耗高，电解质加入了氢氟酸，对电解槽材质要求较高，同时还需解决电解液循环等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种处理锑砷物料的装置，以解决锑砷物料冶炼过程中有害杂质砷难以去除的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：一种处理锑砷物料的装置，包括炉体、炉盖、炉身，炉体内设有筒形耐火材料层，所述耐火材料层的中心放置有石墨坩埚，耐火材料层顶部放置有挥发物收集槽，挥发物收集槽位于石墨坩埚的顶部外侧，挥发物收集槽与石墨坩埚之间留有间隙，耐火材料层的底部通过真空泵管与真空泵连接，石墨坩埚与耐火材料层之间设有加热系统，炉盖和炉身之间设有密封圈。

优选的，所述炉盖和炉身带有夹套，夹套内设有水冷却管，水冷却管接水冷系统。

优选的，所述石墨坩埚的底部设有测温热电偶。

优选的，所述加热系统为加热电阻丝。

本实用新型的基本原理：利用本实用新型装置处理锑砷物料，实质上是真空蒸馏分离过程。由于砷的沸点接近615℃，锑的沸点1635℃，锑和砷的饱和蒸汽压差异大。图1为Sb-As系二元相图，由图可以看出，Sb-As系在全组成范围内不生成化合物，液态时完全相互溶解，固态时也相互溶解，在含As19.5%处形成共沸混合物。在一定压力下，共沸混合物有一定组成，不能用分馏方法来分离共沸混合物；但当外压改变时，共沸混合物的组成亦变，在个别情况下分馏也可达到分离提纯，特别是在富锑端，含As＜19.5%的粗锑不会影响砷的挥发除去。因此，利用锑和砷饱和蒸汽压的差异，控制合适的蒸馏温度低、蒸馏时间和压强（真空度），即可实现锑砷物料的蒸馏分离。蒸馏后砷蒸气冷凝以金属砷的形式产出，毒性最小，经济价值高，避免了传统粗锑除砷工艺中砷盐带来的二次污染。

本实用新型基于真空冶金原理，采用一种真空蒸馏装置处理锑砷物料，实现了锑砷物料中砷和锑的有效分离，处理过程清洁高效、无废水废渣产生，避免了砷的二次污染，同时金属回收率高；获得的金属锑和金属砷产品，金属砷的毒性低，可有效解决粗锑精炼时杂质砷带来的二次污染，实现锑砷物料的清洁化处理，降低企业生产成本，提高企业利润。