闪星牌聚酯催化剂三氧化二锑生产技术及应用2004-08.doc
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1、闪星牌聚酯催化剂三氧化二锑生产技术及应用锡矿山闪星锑业有限责任公司是世界上最大的锑品生产企业,有“世界锑都”之美誉,三氧化二锑、锑锭等锑品的国家标准都是由国家委托该企业起草制定的。闪星牌聚酯催化剂三氧化二锑,以其纯度高、杂质含量低、在乙二醇中溶解性能好,产品质量稳定可靠而深受国内外聚酯用户欢迎。本文将对此产品的独特生产工艺、产品品质与质量保障体系作一介绍。1、闪星牌催化剂三氧化二锑生产工艺1.1 工艺过程概述本工艺是在1100以上的温度下,使锑液与空气接触,氧化生成三氧化二锑,其反应式为:4Sb+3O2=2Sb2O3 H0298=-642.45 KJ/mol氧化放热反应提供了炉内温度所需的大部
2、分热量,一小部分热量通过用电间接加热的方式对炉内进行补充,从而维持了炉内所需的1100以上的高温,生成的三氧化二锑烟气在反应室出口的骤冷器内被引入的大量空气急骤冷却,再进入收尘、筛分混合、包装系统得到催化剂三氧化二锑产品。其工艺流程如下:高纯锑新型锑白炉骤冷装置布袋收尘筛分混合包 装催化剂三氧化二锑1.2 生产设备生产是在新型锑白炉中进行的。图1 锑 白 炉图1所示锑白炉是由锡矿山技术人员在上世纪九十年代,经过多年反复试验,自行开发和设计的新型锑白炉,整个生产工序实现了由计算机网络自动控制和电视监控。有多项工艺控制技术已获得中国发明专利授权。由湖南省科技厅组织的成果鉴定,专家们一致认为:其工艺
3、技术和产品质量都处于世界领先水平。图2 计算机控制室,通过它对炉内各反应参数进行自动控制。图3 筛分混合自动包装生产线 1.3生产原料产品所用原料是选用锡矿山本地出产的锑矿经火法冶炼而获得的高纯金属锑。锡矿山的锑矿与其他锑矿不同,它是单一硫化锑矿,只含有少量的砷、铅,不含有其他难以分离的碲、铋、锌等杂质金属。而锑中砷、铅的去除,通过由锡矿山发明并获中国发明专利的锑中除砷除铅方法,已经能够在不增加过多成本的情况下,将锑中砷、铅除至2030ppm,如果有必要,还可以除至更低。下表列出了部分产品所使用的原料:表1 精锑化学成分成 分SbAsPbFeSSe百分比%99.980.00290.00300.
4、00800.00200.00102、闪星牌催化剂三氧化二锑产品质量控制的几项关键技术介绍2.1 消除产品中四氧化二锑等高价锑氧化物的控制技术我们知道,三氧化二锑能够完全溶解在乙二醇中,形成透明溶液,而四氧化二锑则不溶解于乙二醇中,而使溶液呈混浊状态,而适于四氧化二锑形成的温度是500900,900以上则开始离解,1030反应完全 。2Sb2O4=2Sb2O3+O2因而生产工艺要求温度控制在1100以上,才可获得无四氧化二锑存在的三氧化二锑。目前一般三氧化二锑的生产工艺,由于锑的氧化反应过程放出了较多的热量,不需外界补充热量,反应过程在1000左右,即可自热进行。在这种反应温度下,三氧化二锑产品
5、中四氧化二锑等高价锑氧化物的含量约在0.050.15%。作为聚酯催化剂三氧化二锑,要求产品中不含有四氧化二锑,则工艺要求将反应温度提高到1100以上,这就必须对炉内反应过程补充热量,锡矿山通过不断试验,首次在锑冶炼技术行业,通过采用电加热元件对反应室间接加热的方式,将反应室温度提高到了1200以上,由于采用的是间接加热方式,即加热室与炉内三氧化二锑反应室是用耐火板隔开的,从而避免了等离子体等直接加热方式中,因加热元件长期裸露在高温氧化气氛反应室中,不可避免将发生加热元件的氧化腐蚀,从而给最终产品带来污染。2.2 生成高白度催化剂三氧化二锑控制技术生产工艺中影响产品的白度因素有温度、骤冷方式、冷
6、却空气量等,通过对这些因素的充分试验,然后将试验得出的结果编程输入计算机,让计算机对整个生产工序进行自动控制,从而保障获得高白度(98%以上)的催化剂三氧化二锑产品。 2.3 形成超细或微粒级,低b值,纯立方晶型三氧化二锑控制技术。通过骤冷装置,使高温三氧化二锑烟气在瞬间急剧冷却成三氧化二锑微粒粉末,产品的粒度范围,可以根据不同需要进行调节。产品中的b值可以降至最低。该方法及装置已由锡矿山矿务局(现锡矿山闪星锑业有限责任公司)获得两项中国发明专利授权。三氧化二锑产品有立方晶型和斜方晶型两种型态。湿法工艺则以形成斜方晶形产品为主,火法工艺则以形成立方晶型为主,通过锡矿山科研人员的不断探索、试验,
7、已找到了控制产品中立方晶型含量的方法。现在一般阻燃级三氧化二锑产品中立方晶型含量已达到95%以上,催化剂三氧化二锑则达到99%以上。三氧化二锑产品的立方晶型控制技术也已由锡矿山矿务局(现锡矿山闪星锑业有限责任公司)获得中国发明专利授权。2.4 消除三氧化二锑产品中黑点的控制技术对于一般工艺所生产的三氧化二锑,将它溶解于乙二醇中时,会在瓶底或多或少见到一些不溶的异物,这就是我们所说的黑点。锡矿山作为世界锑都,早在九十年代初期,就投入人力、物力,对消除三氧化二锑产品黑点的控制技术进行研究,目前已经取得丰硕成果。产品中黑点控制技术处于国际领先水平。其主要控制分为两方面:2.4.1 生产工艺控制 通过
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