[其他]共晶型合金连续螺旋结晶—溶析复合体

说明书

这是一种对有色金属共晶合金分离提纯的精炼设备。

用结晶机除去锡合金中的铅、铋等杂质，得到精锡和焊锡产品。该法存在处理周期长、热效率低、耗油大、产品质量差等缺点，而且仅限于处理锡基合金。本实用新型是适合于共晶型有色金属二元系、三元系的分离设备。

铅基合金（含铅75～90％、含锡25～10％）在183℃至327℃温度范围内，对液态合金进行冷却时含铅更高的晶体结晶出来，产生的新液体含铅量降低，对晶体进行加热，析出的新液体含铅量再降低，而新晶体含铅量更增加。随着温度不断下降，液体中含铅量也不断下降，当温度降至183℃时得到焊锡共晶。随着对晶体加热温度的不断升高，新产生的晶体含铅量不断升高。当温度升至327℃时得到的晶体就是精铅。结晶－－熔析原理见图1。

在图1中，某一成分的铅基合金x，对液体冷却降温时，当温度由t分别降至t′、t″、t″′……时，液体含铅量从B分别降至B′、B″、B″′、……对晶体加热当温度从t分别上升到t₁、t₂、t₃……时，晶体含铅量从D分别上升到D₁、D₂、D₃……。

创造一种条件，使晶体和液体能随时分离，并同时将晶体升温和液体降温，来实现这一精炼过程是本实用新型的技术关健。

根据上述原理设计的一套连续螺旋结晶——熔析复合体。其是由一个钢制垂直密闭圆筒和一个钢制倾斜圆槽串联组成，垂直筒长3～5米，内径为150～300毫米，外有一钢制中空夹层为空气通道，内筒中心装有螺旋器。倾斜槽长3～5米，内直径150～300毫米，沿槽长方向开一60度的扇形槽。其外也有一通空气的夹层（结构示意见图2）。

把液态铅基合金加入垂直筒内让冷空气从入口5通入上部夹层内，对液体进行冷却，冷却空气经出口6排出。这时液体因冷却而在筒壁周围结晶，靠已经开动的螺旋机叶片的转动将铅晶刮下而落入内筒的下部，所得的晶体中铅含量增加，液体中铅含量降低。这就是连续结晶过程。当温度降至183℃时得到焊锡共晶从出口7排出。与此同时将400～500℃温度的热气体从入口8通入下部夹层，对直筒内下部晶体加热。析出的液体含铅量减少，结晶则含铅量更高。加热空气从出口9排出。生成的液化尾铅用虹吸管10吸入倾斜槽内进行细的结晶——熔析过程。

在倾斜槽内与和垂直筒内相同的原理和工艺条件进行结晶－－熔析过程。生成的精铅从倾斜槽的尾部出口11排出，铅基合金从槽头部12返回垂直筒再处理。

本实用新型的技术关键还在于利用空气为载热体和传热介质。改变了电加热的不均匀和能耗大的状况，强化了精炼过程，降低了能耗。

在某厂我们用本复合体处理含铅85％、含锡15％的铅基合金。复合体尺寸如下：筒长（垂直筒、倾斜筒）5米，内径250毫米，倾斜槽与地面倾角15度。垂直筒中螺旋片只装至筒体二分之一处。用500℃的烟道废气加热。在垂直筒上部得到五○焊锡（含铅50％、含锡50％）。所产出的粗铅继续用倾斜槽处理，最后从槽尾排出精铅（含铅99.5％），槽头部获得的铅锡合金（含铅85％、含锡15％）返回垂直筒处理。从进料到得到产品约需8～10小时。

和现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1.目前我国很多炼锡厂采用的连续螺旋结晶机，用来提纯锡基合金，产出精锡和焊锡。本实用新型既可用来提纯锡基合金更主要可用来提取铅基合金以及其他一些二元系、三元系的有色金属合金。开辟了有色金属冶金精炼的新领域。

2.采用气体为载热体和传热介质是最适用于筒形设备的工作介质。现行的结晶机是用电加热，热的利用率低、耗电大、加热面不均匀。冷却是用喷水冷却，这同样存在不均匀、不科学、劳动强度大的缺陷。结晶——熔析过程长，产品质量差的后果。本实用新型由于气体与冷却（或加热）筒壁充分接触，热交换过程充分进行、强化了精炼过程、提高了热利用率、降低了生产成本、过程易于控制生产处于强化和最佳状态。从而缩减了生产周期，提高了产品质量。

3.对比重大的物料（如铅等）选用垂直密闭筒结构，起了强化过程、缩短生产周期的作用，这是现有技术中所没有的。

4.沿倾斜槽身长度方向开60度扇形槽（现有技术为180度），提高了设备利用率，筒形更适合于气体加热（冷却）过程。

附图说明：

图一、共晶型连续螺旋结晶——熔析原理图

图二、结晶－－熔析复合体结构图

1.钢制垂直筒        2.钢制倾斜槽