[发明专利]两用炼砷炉

说明书

本发明涉及到一种冶炼设备，特别是以硫化砷矿为燃料，直接制取六氧化四砷（砒霜）和金属砷的两用冶炼炉。

砷的炼制通常是以砒霜（AS₄O₆）为原料。由于砒霜和砷在高温下易挥发，所以炼制时应在密闭的容器中进行，这种容器人们常称为“反应罐”。常见的“反应罐”为两种，一种是“横罐”，另一种叫“竖罐”。横罐是用铸铁材料制成，把砒霜和木炭粉按一定的比例，并加入适量的水混匀，然后置于反应罐内，压实。在罐口上装上冷凝器和延伸器，成为密封状态，再把反应罐横放入炉中，用煤加热，一般炉内放5-6个“反应罐”，当温度升到900-950℃时，保温8-10小时，然后灭火降温，待接近常温时，抽卸下冷凝器取产品、因为木炭是一种还原剂，在高温状态下，砒霜发生升华现象，变成气态，立即砷被还原出，当砷气进入冷凝器时，立即又发生凝华现象，变成固体的砷凝结在冷凝器内壁上。同时清除罐内的残渣，再装上新料，又重新点火升温进行间断式炼制。横罐炼砷存在如下缺点：1、燃料耗费大：每吨砷大约需耗3.6-4吨的煤;2、时间长、产量低：一炉需24小时，而且一只反应罐只能炼18-20kg的砷;3、砷的直接回收率54-58%，总回收率小于85%;4、产品纯度低：其中含有不少未还原的AS₄O₆，因为AS₄O₆的沸点比As的沸点低，易挥发（As沸点为613°、As₄O₆沸点460°）;5、成本高。竖罐炼砷与横罐炼砷不同，装料时，首先把砒霜粉放在罐子的下部，罐的中间放一层炉篦，炉篦上装满木炭，罐口上再装上冷凝器和延伸器，它采用感应电加热方式，首先加热木炭层，使木炭升温高于800℃，然后才对罐下部加热、砒霜升华，穿过木炭层，立即发生还原反应，生成的砷气，当进入冷凝器后，凝华为固体砷块。这种方法比横罐炼得的砷质量品位高，金属砷的回收率高，大大减少了As₄O₆未还原就逸出的弊端。但也存在如下不足：1、耗电大;2、设备复杂、投资大;3、操作工艺条件要求高;4、成本也比较高。

本发明的目的是克服“横罐”和“竖罐”的不足，提供一种高效、高纯度，并能连续生产，基本上不需能耗，在直接制取金属砷的同时，也获取了大量砒霜（As₄O₆）的两用冶炼炉。

本发明的技术方案是两用炼砷炉是由炉体，竖套反应罐、冷凝器、二次冷凝器、送风机构、送料机构组成。在制取金属砷的同时能制取了大量的砒霜（As₄O₆）。炉体是不用电，也不用煤加热，而是焙烧硫化砷矿粉作能源的卧式沸腾炉。炉顶上开设有两个以上的可放置反应罐和冷凝器及二次冷凝器的安位;炉底有一个送风机构;炉膛下部安装有一个分风板及十个以上的风帽;炉的右端安装了一个送料机构，由它把硫化砷矿粉（150-160目）送入炉膛中;竖套反应罐是由内、外罐和导气管、垫片托架组成。内、外罐均为一端开口的容器、导气管垂直安装在内罐中，并装满砒霜、再倒扣在外罐里面，在内、外罐之间装满木炭粉，压实后再连接冷凝器和二次冷凝器及抽气管。炉膛中用少量易燃物引燃炉火后由送料机构缓慢送入硫化砷矿粉，同时炉底送风机构也缓慢送风、炉膛的温度均匀上升，随着炉温的不断上升，送风量和加料量也逐渐加大，热量不断传给反应罐，首先对外罐加热使木炭层温度升高，然后内罐中的砒霜才开始受热，当砒霜的温度高于460℃时，As₄O₆发生升华现象，变成As₄O₆气，当它通过木炭层砷被还原出来，砷气进入冷凝器和二次冷凝器，由于温度下降，发生凝华现象，砷气变成固体砷凝结在冷凝器的壁上，微量未凝华的砷气进入抽风管左端的水喷头处，水淋进行第三次回收。同时，炉膛中的硫化砷矿粉经高温焙烧后，变成砒霜（As₄O₆）通过排气管定时排放收集。

现结合附图对本发明详细叙述如下：

图1：两用炼砷炉的正视图示意图;

图2：两用炼砷炉的俯视图示意图;

图3：两用炼砷炉的A-A剖视图;

图4：竖套反应罐正视图;

图5：竖套反应罐俯视图。