CN113502397B - 一种连续硫化生产设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连续硫化生产设备，包括依次连接的装料仓、预热送料器和硫化反应装置，装料仓设有抽真空口，预热送料器的进料口与装料仓连接，预热送料器的出料口通过输送管与硫化反应装置连通，预热送料器实现对来自装料仓的物料进行预热并向硫化反应装置连续送料；装料仓、预热送料器和硫化反应装置均为封闭式结构，通过抽真空口进行抽真空，使得连接后的所述装料仓、预热送料器和硫化反应装置整体上呈无氧状态；本生产设备操作简单，通过两段加热处理，过程安全可控，实现了硫化过程连续化和自动化，既保证了硫化剂的利用率，又提高了金属的硫化率，同时具有效率高、环境污染小的特点。

Description

一种连续硫化生产设备
技术领域
本发明涉及有色冶金设备技术领域，具体涉及一种连续硫化生产设备。
背景技术
近年来，随着我国经济的迅速发展，重金属废渣的总量逐渐扩大，引发了很多社会、经济、环境问题，其中，有色金属废渣造成的环境污染和资源浪费已经严重制约了有色冶金行业的可持续发展，因此，回收有色金属对充分利用资源，缓解矿物资源枯竭，环境保护具有重大意义。目前，主要是使用硫化法将废渣中的重金属转化为硫化物，再进行回收，但目前的硫化设备在进行硫化回收金属时，存在硫化率不佳，金属回收率低的问题。
申请号为201710802748.7的中国专利中，公开了一种硫渣连续硫化的方法，按硫渣中非硫化态的锡、铜及其他金属元素变为硫化态所需硫化剂摩尔分数的1.0～1.2倍添加硫化剂，然后将硫渣与硫化剂混合均匀后放入密闭容器中并密封，在无氧、搅拌条件下，加热控制温度在200～320℃进行预处理，预处理结束后保持无氧及搅拌条件，升温至320～400℃使物料及硫化剂达到自发反应条件，通过硫化反应放出的热量使体系温度增加至600～900℃使物料达到深度硫化。相比较传统工艺，该工艺不仅达到锡铜有效分离而且产出的硫化亚锡同样可以作为一种新型材料得到利用，锡铜直收率98％以上，回收率99％以上，但现有设备无法满足新工艺的要求。
发明内容
为解决现有技术中的不足，发明人提供了一种连续硫化生产设备，该设备实现了金属硫化过程的连续化、自动化，设备操作简单，过程安全可控，具有效率高、回收率高、环境污染小等特点。
具体地，本发明是这样实现的：
一种连续硫化生产设备，包括依次连接的装料仓、预热送料器和硫化反应装置，所述装料仓设有抽真空口，所述预热送料器的进料口与装料仓连接，所述预热送料器的出料口通过输送管与所述硫化反应装置连通，所述预热送料器实现对来自装料仓的物料进行预热并向硫化反应装置连续送料；所述装料仓、预热送料器和硫化反应装置均为封闭式结构，所述装料仓装入物料后，通过所述抽真空口进行抽真空，使得连接后的所述装料仓、预热送料器和硫化反应装置整体上呈无氧状态；
所述硫化反应装置包括加热盘和反应盘，所述加热盘位于反应盘的底部，所述加热盘用于对反应盘进行加热，使所述反应盘内部温度达到反应温度；所述反应盘的底部设有出料口。
进一步地，所述装料仓的下方设有物料出口，所述预热送料器设有送料进口和送料出口，所述送料进口与装料仓的物料出口通过密闭送料器连接，所述密闭送料器的管径小于所述预热送料器的管径；所述送料出口通过输送管与硫化反应装置连通。
进一步地，所述反应盘内设置有搅拌机构，所述搅拌机构包括转动机构和设置在转动机构上的呈放射状倾斜布置的多块刮板，所述刮板将所述反应盘分为若干个区域。
进一步地，该生产设备还包括收料仓，所述反应盘的出料口连接有出料管，所述收料仓与所述出料管连接。
进一步地，所述出料管上方设置有用于辅助出料的气缸，所述气缸的输出端在位于出料管内设置有压料头，所述气缸工作时通过带动压料头用于避免物料堵塞出料管。
进一步地，该生产设备还包括废气吸收塔，所述出料管上还设置有排气口，所述排气口与废气吸收塔连接。
进一步地，所述预热送料器包括：封闭外壳及位于所述封闭外壳内的加热螺旋送料器。
进一步地，该生产设备还包括支架，所述加热盘和反应盘均安装在所述支架上。
进一步地，所述加热盘呈U形抽屉状，且可滑动连接在所述支架上，其开口端朝向所述反应盘的出料口；所述支架上还设置有滑轮，所述加热盘底部还设有与滑轮相配合的凸起部，所述凸起部与滑轮相配合实现可滑动的固定连接，便于加热盘的拆装。
相比现有技术，本发明的有益效果：
(1)利用本发明提供的连续硫化生产设备，能够将金属元素硫化成硫化物，具有良好的金属回收率，同时，由于硫化过程均处于无氧或真空环境下，能够有效减少SO2等有害气体的生成和扩散，降低对环境的污染。
(2)通过送料器和硫化反应装置两段分别加热处理，既保证了硫化剂的利用率，避免输送过程中温度过高，导致物料提前反应结块，造成堵塞，还提高了金属的硫化率。
(3)通过设置预热送料器，在输送混合物料的同时，为混合物料进行初步加热，使硫化剂融化，与金属充分接触，有利于后续反应。
(4)反应盘底部设置有加热盘，内部设有搅拌结构，在为反应提供合适温度的同时，对反应物进行搅拌，能够加快反应速率。
附图说明
图1为实施例1中的连续硫化生产设备的剖视图；
图2为实施例1中的硫化反应装置的结构示意图；
图3为实施例1中的转动盘的结构示意图；
图4为实施例1中的硫化反应装置的剖视图；
图5为实施例1中的硫化反应装置的正视图。
附图标记：
1-支架；11-滑轮；2-预热送料器；21-封闭外壳；22-加热螺旋送料器；3-硫化反应装置；31-反应盘；311-转动电机；3111-转动盘；312-盘盖；3121-气缸；3122-压料头；313-盘体；3131-出料管；3132-排气口；314-底盘；315-刮板；32-加热盘；4-收料仓；5-输送管；6-装料仓；61-抽真空口；7-密闭送料器。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1-2所示，本发明提供了一种连续硫化生产设备，该设备包括：支架1，沿硫化生产的工序依次连接的装料仓6、预热送料器2、硫化反应装置3和收料仓4，预热送料器2的进料口与装料仓6通过密闭送料器7连接，密闭送料器7为螺旋送料器，且密闭送料器7的管径小于预热送料器2的管径，使得密闭送料器7与预热送料器2在同等输送速度的情况下，密闭送料器7内能够装满物料，而预热送料器2内部仍有空余空间，利用密闭送料器7进行密封，避免硫蒸气回流，与原料发生反应；同时能够避免预热送料器2发生堵塞。预热送料器2的出料口通过输送管5与硫化反应装置3连通，硫化反应装置3的出口与收料仓4连接，装料仓6上设置有抽真空口61，外部抽真空设备通过抽真空口61可将该连续硫化生产设备内部的空气抽出，使得装料仓6、预热送料器2、硫化反应装置3和收料仓4形成封闭式结构，且内部始终处于真空状态(或抽真空后通入一定量的惰性气体使其处于无氧状态)，为后续硫化反应提供真空或无氧环境，保证反应的正常进行，避免产生大量的SO2等有害气体，同时能够避免有害气体扩散，影响生产环境，对工人的身体造成损害。具体地，预热送料器2包括：封闭外壳21及位于封闭外壳21内的加热螺旋送料器22，通过加热螺旋送料器22实现对来自装料仓6的物料进行预热并向硫化反应装置3连续送料。硫化反应装置3包括：加热盘32和反应盘31，加热盘32用于对反应盘31进行加热，使反应盘32内部温度达到反应温度，反应盘31内设置有搅拌机构，反应盘31的出料口与收料仓4连通，反应后的硫化产物最终收集在收料仓4内。加热盘32和反应盘31均位于支架1上，且加热盘32位于反应盘31底部，便于对落入反应盘31内的物料进行加热。支架1上设置有滑轮11，加热盘32呈U形抽屉状，且可滑动连接在支架1上，其开口端朝向反应盘31的出料口，加热盘32底部设有与滑轮11相配合的凸起部(未示出)，凸起部(未示出)与滑轮11相配合实现可滑动的固定连接，使加热盘32可滑动的设置在支架1上，便于加热盘32的拆装，也便于对内部的电炉丝进行维护。
具体地，金属硫化过程如下：首先，将金属与硫化剂按一定摩尔比进行混合，混合后输送至装料仓6内，待装料仓6内有一定量的混合料之后(此时混合料将对预热送料器2进料口进行密封)使用抽真空设备从装料仓6上的抽真空口61将该连续硫化生产设备内的空气抽出，使其内部处于真空或无氧状态，然后启动预热送料器2，使金属在密闭环境下，经加热螺旋送料器22进行加热、搅拌及输送，且加热温度为200～400℃，使硫化剂融化，在搅拌条件下，使融化后的硫化剂包裹住金属，由于硫化剂硫磺的熔点为119℃，沸点为444.6℃，在此温度下，金属不会发生硫化反应，避免生成硫化产物而结块造成加热螺旋送料器22卡死。金属经输送管5输送到反应盘31内，然后加热盘32对反应盘31进行加热，使反应盘31内温度稳定上升，同时，在无氧、搅拌的条件下，使金属与硫化剂达到自发反应条件，被熔融状态下的硫化剂包裹的金属开始融化，与硫化剂发生反应，硫化反应产生大量的热量，使体系温度快速增加至600～900℃，使金属达到深度硫化。反应结束后，物料落入收料仓4内，待物料冷却后，即可得到硫化产物。需要说明的是，由于硫化物的熔点均较高(如SnS为880℃、Sb2S3为550℃)，若金属在预热送料器2内发生了反应，很可能因为温度不够而导致反应生成的硫化物结块，造成预热送料器2的堵塞。本发明的硫化反应是在反应盘31中进行的，即使硫化物结块了，也会从出料管3131落入到收料仓4内。本申请通过密闭送料器7、预热送料器2与反应盘31的结合，一方面使硫化过程均处于无氧或真空环境下，减少了SO2等有害气体的生成和扩散，降低对环境的污染；另一方面也提高了硫化剂的利用率，避免了输送过程中发生反应，导致预热送料器2堵塞。
具体地，如图3-5所示，反应盘31由搅拌机构、盘盖312、盘体313和底盘314构成，盘盖312和底盘314用于对盘体313进行密封。其中，搅拌机构包括：转动机构和设置在转动机构上的呈放射状倾斜布置的多块刮板315，刮板315将反应盘31分为若干个扇形区域。物料进入反应盘31后，转动机构工作，带动刮板315转动，进而迫使物料发生滚动，既达到搅拌物料的目的，又便于控制反应时间，通过调整转动机构的转速，即可调整物料的反应时长，最后，反应完后的物料被刮板315推至反应盘31的出料口处，落入收料仓4内进行收集。应当理解的是，转动机构为常见的转动机构，通过电机驱动，其具体结构在此不做赘述。在本实施例中，转动机构包括：转动电机311和转动盘3111，转动电机311的输出端与转动盘3111连接，转动电机3111转动，带动转动盘3111转动，进而带动刮板315转动，以实现搅拌物料的目的，同时，通过控制转动电机3111的转速，即可控制物料的反应时间。应当理解的是，物料反应时间及反应温度根据具体的金属种类和金属混合物中各金属的含量来调整，各金属的硫化时间为本领域技术人员所熟知的，在此不做赘述。
进一步地，反应盘31的出料口上设置有出料管3131，出料管3131与收料仓4连接，出料管3131上设置有排气口3132，排气口3132与废气吸收塔(未示出)连接。由于全程物料均处于密闭环境下，反应所产生的SO2等有害气体量较小，这部分有害气体最终又被废气吸收，大大提高了生产安全，避免了有害气体扩散。出料管3131上方设置有用于辅助出料的气缸3121，气缸3121的输出端设置有压料头3122，用于辅助结块物料进行出料。
实施例2
将380KG锡粉(Sn99.93％，Cu0.014％，As<0.005％，Fes<0.005％,Pb<0.01％)与硫化剂(硫磺)按照Sn与S的摩尔比为76:24进行混合，预热送料器2的温度为200℃，传动频率为30HZ，反应盘31温度为380℃，转动机构转速为1000r/min，产量控制在300kg/h，反应后，收料仓4内的硫化产物进行XRD分析，得出SnS含量为90％，Sn2S3含量6％，SnS2含量2％，S含量2％，硫化率99％以上。
实施例3
将350KG锑粉(Sn99.12％，Cu0.016％，As<0.03％，Fes<0.01％,Pb<0.02％)与硫化剂(硫磺)按照Sb与S的质量比为68:32进行混合，预热送料器2的温度为220℃，传动频率为25HZ，反应盘31温度为400℃，转动机构转速为900r/min，产量控制在280kg/h，反应后，收料仓4内的硫化产物进行XRD分析，得出Sb2S3含量约99.5％，硫化率99.5％以上。
实施例4
将2000KG硫渣(Sn44.83％，Cu43.52％，S10.19％，As0.23％，Fe0.41％，Ni0.32％)与硫化剂(硫磺)按照Sn与S的摩尔比为1:1.2进行混合，然后将混合物料送入装料仓6中，待装料仓6有一定原料后，打开预热送料器2和硫化反应装置3，然后预热送料器2的温度为250℃，传动频率为35HZ，反应盘31温度为400℃，转动机构311转速为1200r/min，产量控制在400kg/h。反应后，将收料仓4内的硫化产物放入真空炉内，1200℃下蒸馏，且保温4h，得到挥发物硫化亚锡经化学分析硫化亚锡挥发物中，Cu含量小于0.02％，残留物硫化亚铜中锡含量小于2％，铜直收率到达99％、锡直收率达到为95％。
综上所述，本发明提供的连续硫化生产设备，能够有效减少SO2等有害气体的生成和扩散，降低对环境的污染，具有良好的金属硫化率和回收率。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (8)

1.一种金属连续硫化生产设备，其特征在于，包括依次连接的装料仓、预热送料器和硫化反应装置，所述装料仓设有抽真空口，所述预热送料器的进料口与装料仓连接，所述预热送料器的出料口通过输送管与所述硫化反应装置连通，所述预热送料器实现对来自装料仓的物料进行预热并向硫化反应装置连续送料；所述装料仓、预热送料器和硫化反应装置均为封闭式结构，所述装料仓装入物料后，通过所述抽真空口进行抽真空，使得连接后的所述装料仓、预热送料器和硫化反应装置整体上呈无氧状态；
所述硫化反应装置包括加热盘和反应盘，所述加热盘位于反应盘的底部，所述加热盘用于对反应盘进行加热，使所述反应盘内部温度达到反应温度；所述反应盘的底部设有出料口；
所述装料仓的下方设有物料出口，所述预热送料器设有送料进口和送料出口，所述送料进口与装料仓的物料出口通过密闭送料器连接，所述密闭送料器内充满物料，用于避免硫蒸气回流进入装料仓；所述密闭送料器的管径小于所述预热送料器的管径；所述送料出口通过输送管与硫化反应装置连通。
2.如权利要求1所述的金属连续硫化生产设备，其特征在于，所述反应盘内设置有搅拌机构，所述搅拌机构包括转动机构和设置在转动机构上的呈放射状倾斜布置的多块刮板，所述刮板将所述反应盘分为若干个区域。
3.如权利要求1-2任意一项所述的金属连续硫化生产设备，其特征在于，还包括收料仓，所述反应盘的出料口连接有出料管，所述收料仓与所述出料管连接。
4.如权利要求3所述的金属连续硫化生产设备，其特征在于，所述出料管上方设置有用于辅助出料的气缸，所述气缸的输出端在位于出料管内设置有压料头，所述气缸工作时通过带动压料头用于避免物料堵塞出料管。
5.如权利要求3所述的金属连续硫化生产设备，其特征在于，还包括废气吸收塔，所述出料管上还设置有排气口，所述排气口与废气吸收塔连接。
6.如权利要求1-2任意一项所述的金属连续硫化生产设备，其特征在于，所述预热送料器包括：封闭外壳及位于所述封闭外壳内的加热螺旋送料器。
7.如权利要求1-2任意一项所述的金属连续硫化生产设备，其特征在于，还包括支架，所述加热盘和反应盘均安装在所述支架上。
8.如权利要求7所述的金属连续硫化生产设备，其特征在于，所述加热盘呈U形抽屉状，且可滑动连接在所述支架上，其开口端朝向所述反应盘的出料口；所述支架上还设置有滑轮，所述加热盘底部还设有与滑轮相配合的凸起部，所述凸起部与滑轮相配合实现可滑动的固定连接，便于加热盘的拆装。
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