年產(chǎn)5000噸阻燃性填料氧化銻的工藝設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　題　 目 年產(chǎn)5000噸阻燃性填料氧化銻的工藝設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué)生姓名　 房彩麗 </p><p>　　專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)　 化學(xué)工程與工藝

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師　 張孟民 </p><p>　　2013年 5 月 28 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p>

3、<p>　　Abstract1</p><p><b>　　1.概述2</b></p><p>　　1.1三氧化二銻的性質(zhì)2</p><p>　　1.2三氧化二銻的作用及用途2</p><p>　　1.3三氧化二銻的阻燃機(jī)理2</p><p>　　1.4市場(chǎng)需求及發(fā)展前景

4、3</p><p>　　1.5三氧化二銻合成方法及簡(jiǎn)介3</p><p>　　1.5.1直接法（輝銻礦法）4</p><p>　　1.5.2間接法4</p><p>　　1.5.3水解法4 </p><p>　　1.5.4氨解法4</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)任務(wù)5

5、</b></p><p>　　3 原料及產(chǎn)品主要技術(shù)規(guī)格5</p><p>　　4三氧化二銻工藝介紹6</p><p>　　4.1生產(chǎn)方法的選擇6</p><p>　　4.2工藝流程的介紹6</p><p><b>　　5工藝計(jì)算8</b></p><p&

6、gt;　　5.1設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力8</p><p>　　5.2 板框壓濾機(jī)的設(shè)計(jì)10</p><p>　　5.2.1板框壓濾機(jī)的過(guò)濾過(guò)程12</p><p>　　5.2.2的計(jì)算（濾餅體積與濾液體積之比）13</p><p>　　5.2.3的計(jì)算（過(guò)濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積）14</p><p>　　5.2.4比阻r

7、的計(jì)算（單位厚度濾餅的阻力）14</p><p>　　5.2.5值的計(jì)算（過(guò)濾常數(shù)由物料特性及過(guò)濾壓強(qiáng)差所決定）14</p><p>　　5.2.6的計(jì)算（獲得體積為的濾液所需的虛擬過(guò)濾時(shí)間）14</p><p>　　5.2.7所需過(guò)濾面積和板框數(shù)的計(jì)算15</p><p>　　5.2.8板框壓濾機(jī)的選型及材料15</p>

8、;<p><b>　　結(jié)束語(yǔ)16</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)17</b></p><p><b>　　謝詞18</b></p><p>　　年產(chǎn)5000噸阻燃型填料氧化銻的工藝設(shè)計(jì)——板框壓濾機(jī)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　

9、房彩麗</b></p><p>　　（寶雞文理學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，陜西 寶雞 721013）</p><p>　　摘 要：氧化銻亦稱(chēng)三氧化二銻（Sb2O3）是無(wú)機(jī)類(lèi)阻燃劑中使用最廣的品種。本文綜述了氧化銻的性質(zhì)、用途、市場(chǎng)前景及合成工藝；本設(shè)計(jì)以輝銻礦（主要Sb2S3）為原料焙燒制得粗銻白（主要Sb2O3），粗銻白再經(jīng)氨解法反應(yīng)最終制得純度高達(dá)99%以上的三氧化二銻。設(shè)計(jì)了年產(chǎn)

10、5000噸三氧化二銻的生產(chǎn)工藝，確定了各工段的工藝參數(shù)，并進(jìn)行了主要設(shè)備框板過(guò)濾機(jī)、液體貯槽的設(shè)計(jì)、選型及工藝計(jì)算，主要確定設(shè)備的工藝參數(shù)如：過(guò)濾面積、框板層數(shù)、貯槽容積。</p><p>　　關(guān)鍵詞：三氧化二銻；工藝設(shè)計(jì)；焙燒；氨解法；框板過(guò)濾機(jī)；液體貯槽</p><p>　　The Process Design Of 5,000 Tons Antimony trioxide Per Y

11、ear—Frame filter design</p><p>　　Caili Fang</p><p>　　(Baoji University of Arts and Sciences,The Departement of Chemistry and Chemical Engineering, Shaanxi Baoji 721013)</p><p>　　Abs

12、tract: antimony oxide also called antimony trioxide (Sb2O3 flame retardant inorganic kind) is the most widely used in varieties. The paper summarized antimony oxide properties, applications and market prospect and the sy

13、nthesis process, This design with stibnite (mainl Sb2S3) as raw materials roasting system (mainly Sb2O3 coarse antimony white, white again coarse antimony) by ammonia solution reaction was finally over 99% purity of anti

14、mony trioxide. The design of5,000 tons of antimony trioxi</p><p>　　Keywords: antimony trioxide, Process design, Roasting, Ammonia solution, Frame board purifier, Liquid storage.</p><p><b>

15、　　1 概述</b></p><p>　　1.1 三氧化二銻的性質(zhì)</p><p>　　三氧化二銻，又名銻白；銻華；銻氧；亞銻酐；氧化銻；氧化亞銻；三氧化銻；亞銻酸酐。英文名：Antimony trioxide 。三氧化二銻分子式：Sb2O3 分子量：291.50。理化性質(zhì)：穩(wěn)定的白色或灰白色結(jié)晶粉末，加熱變?yōu)辄S色，冷卻后重新變?yōu)榘咨蚧疑?，?70℃以下為等軸晶體，570℃

16、以上為斜方晶體，理論上含83.53%的三價(jià)銻，其余則為氧。三氧化二銻呈立方晶體結(jié)構(gòu)，三氧化二銻的密度是5.19 g/cm3（立方晶系），5.67 g/cm3（正交晶系），熔點(diǎn)656℃，沸點(diǎn)1550℃（升華），比重5.2，折射率2.09，吸油性11，有毒，其產(chǎn)品具有刺激性。是兩性氧化物，其堿性比三氧化二砷強(qiáng)。能溶于鹽酸、濃硫酸、濃硝酸、苛性鈉、硫化鈉、酒石酸，難溶于醇，不溶于水、稀硫酸、稀硝酸、醋酸。</p><p&g

17、t;　　1.2 三氧化二銻的作用與用途</p><p>　　三氧化二銻最初用于降低銳鈦型二氧化鈦的粉化，該顏料呈惰性，透光性差。因?yàn)樗且环N很重的氣體,能熄滅火焰，目前主要用于防火涂料。作為阻燃劑可廣泛用于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍、工程塑料（ABS）、橡膠、油漆、涂料、合成樹(shù)脂、紙張等材料的阻燃。作為消泡劑用于熔化玻璃清除氣泡、在聚酯纖維中作催化劑。用于搪瓷與陶瓷制品中作遮蓋劑、增白劑。用于石油中

18、重油、渣油、催化裂化、催化重整過(guò)程中的鈍化劑、催化劑、媒染劑；織物、紙張、塑料阻燃劑；玻璃脫色劑。用于制備酒石酸銻鉀，釉彩，防火劑，制造鉛軟化劑。用于制搪瓷、顏料、吐酒石、藥物，并用作填充料。</p><p>　　1.3三氧化二銻的阻燃機(jī)理</p><p>　　一般而言，有機(jī)材料進(jìn)行燃燒應(yīng)具備三個(gè)條件：外界熱能的供應(yīng)、氧氣的存在和材料本身降解生成的可燃性氣體。材料燃燒過(guò)程的主要反應(yīng)為<

19、;/p><p>　　RH + O2 → CO + H2O</p><p>　　RH + O2 → R· + HO·</p><p>　　HO· + CO → CO2 + H·</p><p>　　H· + O2 → HO· + O

20、3;</p><p>　　當(dāng)材料受熱后溫度升高，一定溫度后，發(fā)生熱降解和氧化熱降解反應(yīng)，在氧的參與下生成活波性較高的羥基自由基HO· ，它決定著燃燒的速度。接著，羥基自由基與CO發(fā)生反應(yīng)，生成的H·自由基與O2反應(yīng)生成HO· ，如此反應(yīng)循環(huán)進(jìn)行，具有連鎖反應(yīng)的特征，因此反應(yīng)速度極快。由此可知，為了阻止材料燃燒，其基本方法是抑制可燃性氣體的發(fā)生和阻斷氧氣的供應(yīng)。</p>

21、<p>　　三氧化二銻作為阻燃劑，本身并無(wú)良好阻燃效果，但與鹵化物阻燃劑并用時(shí)卻表現(xiàn)出良好的阻燃性，并超過(guò)了這兩種阻燃劑中的任何一種，反映了他們之間的化學(xué)作用改變了原來(lái)的性質(zhì)。三氧化二銻與鹵化物并用時(shí)在高溫下生成鹵化銻，其反應(yīng)為：</p><p>　　Sb2O3 + 6RX → 2SbX3 + 3R2O</p><p>　　三鹵化銻沸點(diǎn)較高（SbCl3沸點(diǎn)223℃

22、，SbBr3沸點(diǎn)288℃），密度大，可以長(zhǎng)時(shí)間地在火焰區(qū)域起作用。鹵化銻在聚相時(shí)，能促使聚合物—阻燃劑體系脫鹵化氫和使聚合物表面炭化。同時(shí)在氣態(tài)時(shí)又能捕捉自由基。這些反應(yīng)都有利于阻燃。</p><p>　　1.4 市場(chǎng)需求及發(fā)展前景</p><p>　　我國(guó)銻資源極其豐富，儲(chǔ)量占世界總儲(chǔ)量的一半，也是銻品生產(chǎn)與出口大國(guó)。以銻精礦、精銻和一般銻白出口。同時(shí)又進(jìn)口銻深度加工產(chǎn)品，因而損失大量外

23、匯。三氧化二銻是深度加工的主要產(chǎn)品。用于塑料、化纖等制品中阻燃劑。隨著我國(guó)合成材料工業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，阻燃劑在化學(xué)建材、電子電器、交通運(yùn)輸、航天航空、日用家具、室內(nèi)裝飾、衣食住行等各個(gè)領(lǐng)域中具有廣闊的市場(chǎng)前景。此外，煤田、油田、森林滅火等領(lǐng)域也促進(jìn)了我國(guó)阻燃、滅火劑生產(chǎn)較快的發(fā)展。我國(guó)阻燃劑已發(fā)展成為僅次于增塑劑的第二大高分子材料改性添加劑，目前的生產(chǎn)能力20萬(wàn)t/a左右，年生產(chǎn)量在15萬(wàn)～17萬(wàn)t之間，年消費(fèi)量20萬(wàn)t左右

24、。我國(guó)阻燃劑生產(chǎn)廠(chǎng)60余家，能夠生產(chǎn)50余種產(chǎn)品，主要為溴磷系列，三氧化二銻多與他們并用，并且隨著下游市場(chǎng)需求的增加，所以有很好的市場(chǎng)前景。</p><p>　　1.5三氧化二銻的合成方法簡(jiǎn)介</p><p>　　三氧化二銻的生產(chǎn)方法可分為濕法和火法。濕法主要是三氧化二銻的水解法和氨解法?；鸱ㄓ挚煞譃橹苯臃ê烷g接法，直接法是利用有害雜質(zhì)很低的硫化精礦作為原料，通過(guò)直接氧化揮發(fā)生產(chǎn)符合要求的

25、產(chǎn)品。間接法是用高品位的金屬銻作為原料，通過(guò)熔化，氧化揮發(fā)，冷卻，升華等步驟獲得純凈的產(chǎn)品。間接法的銻白爐分為自熱爐及外熱爐兩種，自熱爐是利用銻液本身氧化放出的熱量維持銻液的作業(yè)溫度；而外熱爐是靠外供熱源保證過(guò)程的正常進(jìn)行。工業(yè)上用的最多的是氨解法和直接法。</p><p>　　1.5.1 直接法（輝銻礦法）</p><p>　　將粉碎的輝銻礦精礦與焦碳以重量比為7：1的比例混合均勻，置于

26、沸騰焙燒爐（或反射爐）內(nèi)，于1000℃左右氧化焙燒，將爐氣冷凝，收集揮發(fā)出的三氧化二銻蒸氣，此時(shí)因含較多的雜質(zhì)，需將其轉(zhuǎn)移至還原爐中，在焦碳存在下，用純堿作助熔劑加熱還原成金屬銻。再將其放入氧化爐中用空氣氧化成三氧化二銻（蒸氣），再送入冷卻器冷卻收集。即得三氧化二銻含量大于90﹪的成品。</p><p>　　2Sb2S3 + 9O2 → 2Sb2O3 + 6CO2</p><p&g

27、t;　　2Sb2O3 + 3C → 2Sb + CO</p><p>　　4Sb + O2 → 2Sb2O3</p><p><b>　　1.5.2 間接法</b></p><p>　　以高品位的金屬銻作為原料，通過(guò)熔化，經(jīng)銻白爐氧化揮發(fā)出三氧化二銻蒸汽，三氧化二銻蒸汽再經(jīng)冷卻、升華等步驟最終獲得純凈的產(chǎn)品。間接法的銻白爐分

28、為自熱爐及外熱爐兩種，自熱爐是利用銻液本身氧化放出的熱量維持銻液的作業(yè)溫度；而外熱爐是靠外供熱源保證過(guò)程的正常進(jìn)行。</p><p>　　4Sb + O2 → 2Sb2O3</p><p><b>　　1.5.3 水解法</b></p><p>　　將 SbCl3粉晶溶于無(wú)水乙醇中，磁力攪拌使其充分溶解后，往溶液中緩慢滴入去離子水，并不

29、斷攪拌即得膠乳狀白色沉淀。然后用水多次傾析，并過(guò)濾洗滌，干燥后即得三氧化二銻粉末。</p><p>　　2SbCl3 + H2O → 2Sb2O3 + 6HCl</p><p><b>　　1.5.4 氨解法</b></p><p>　　以輝銻礦精礦或粗銻白（銻氧粉）為原料置于反應(yīng)釜內(nèi)，按重量比為0.3:1的比例加入濃度為30﹪的鹽

30、酸，攪拌，讓其溶解，生成三氯化銻，過(guò)濾后將濾液轉(zhuǎn)入水解槽進(jìn)行水解。水解過(guò)程可在常溫?cái)嚢柘聦?shí)現(xiàn)。水解產(chǎn)物過(guò)濾后的濾餅，由于含有水分和少量雜質(zhì)，洗滌除去雜質(zhì)。由于金屬雜質(zhì)的硝酸鹽溶解度大，且稀硝酸并不會(huì)使Sb氧化，可用稀硝酸洗滌效果更好。凈化后的濾餅放入中和槽中用氨水中和，以除去Cl- 即生成銻白，中和時(shí)的堿度應(yīng)控制在PH＝7～8。太高時(shí)銻會(huì)溶解，增大損失。太低則除Cl-不完全。堿液中和，過(guò)濾干燥即可獲得三氧化二銻含量高于99.5﹪的高質(zhì)量

31、銻白。</p><p>　　Sb2O3 + 6HCl → 2SbCl3 + 3H2O</p><p>　　SbCl3 + H2O → SbOCl + 2HCl</p><p>　　4SbOCl + H2O → Sb2O3·2SbOCl + 2HCl</p><p>　　2SbOCl + 2NH

32、3·H2O → Sb2O3 + 2NH4Cl + H2O</p><p>　　Sb2O3·2SbOCl + 2NH3·H2O → 2Sb2O3 + 2NH4Cl + H2O</p><p><b>　　2設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)項(xiàng)目：年產(chǎn)5000噸三氧化二銻的生產(chǎn)工藝

33、設(shè)計(jì)，本工藝過(guò)程主要分為七個(gè)階段，分別是礦石焙燒、粗銻白反應(yīng)、過(guò)濾、水解、中和、洗滌和干燥。本文完成的是第三階段過(guò)濾的工藝設(shè)計(jì)，確定生產(chǎn)的最佳工藝條件。</p><p>　　已知條件：（1）按一年生產(chǎn)300天，一天生產(chǎn)24小時(shí)分3班生產(chǎn)計(jì)算</p><p>　?。?）每批反應(yīng)時(shí)間6小時(shí)，每批過(guò)濾時(shí)間50分鐘</p><p>　　3 原料及產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格</

34、p><p><b>　　表1 原料規(guī)格</b></p><p>　　表2 產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格</p><p>　　4 三氧化二銻工藝介紹</p><p>　　目前生產(chǎn)三氧化二銻的方法主要有：直接法、間接法、水解法和氨解法。工業(yè)上主要應(yīng)用的是直接法和氨解法。</p><p>　　4.1 生產(chǎn)方法的選

35、擇</p><p>　　生產(chǎn)三氧化二銻的方法分為干法和濕法。目前國(guó)內(nèi)采用較多的是濕法（水解法和氨解法），新近制備三氧化二銻的方法還有等離子體法和膠體沉淀法等。這些方法生產(chǎn)三氧化二銻最大的缺點(diǎn)就是雜質(zhì)含量過(guò)高,白度低,粉末分布不均勻,滿(mǎn)足不了精細(xì)化生產(chǎn)的要求。國(guó)內(nèi)一般采用火法生產(chǎn)三氧化二銻，俗稱(chēng)銻白。平均直徑為1～6微米。顆粒愈大在產(chǎn)品中的分布愈不均勻，化學(xué)活性也愈低。其阻燃效率也低，用量大而成本高。本設(shè)計(jì)采用氨解

36、法生產(chǎn)，產(chǎn)品白度好、純度高。反應(yīng)條件不苛刻，反應(yīng)周期短，能耗低，設(shè)備簡(jiǎn)單，并且過(guò)量可用水吸收或用酸吸收生成銨鹽。</p><p><b>　　4.2工藝流程介紹</b></p><p>　　本文選用氨解法制造氧化銻，其具體的工藝流程分為以下幾步：</p><p><b>　　（1）焙燒 </b></p>

37、<p>　　銻輝礦在860℃左右進(jìn)行焙燒為粗銻白。</p><p><b>　　（2）溶解 </b></p><p>　　輝銻礦焙燒得粗銻白（銻氧粉）為原料置于反應(yīng)釜中，按重量比0.3：1的比例加入濃度為30％的鹽酸，攪拌，讓其充分溶解，生成三氧化銻。</p><p><b>　　（3）過(guò)濾 </b></

38、p><p>　　過(guò)濾（2）中的反應(yīng)液，濾液存用。</p><p><b>　　（4）水解 </b></p><p>　　將（3）中濾液轉(zhuǎn)入水解槽進(jìn)行水解，常溫?cái)嚢?。注：水解完全的程度取決于水解液中剩余酸度的高低，一般水解產(chǎn)物控制在Sb2O3·2SbOCl階段時(shí)，其相應(yīng)母液的酸度為0.5～0.6mol/K鹽酸。這時(shí)大量雜質(zhì)仍留在母液中，水解

39、過(guò)程可在常溫下攪拌實(shí)現(xiàn)。水解產(chǎn)物過(guò)濾后的濾餅，由于含有少量雜質(zhì)，可用0.1mol/K或0.1mol/L HNO3洗滌除去（由于金屬雜質(zhì)的硝酸鹽溶解度大，且稀硝酸不會(huì)使Sb3+氧化，效果更好）。</p><p><b>　　(5)中和</b></p><p>　　凈化后的濾餅放入中和槽，以除Clˉ即生成銻白，中和時(shí)的堿度控制在PH=7～8，太高銻溶解，增大損失，太低則除

40、Clˉ不完全。</p><p>　　中和時(shí)，用堿液(PH=7～8)調(diào)，在常溫下攪拌進(jìn)行，當(dāng)PH穩(wěn)定到8時(shí)，中和即完成。</p><p><b>　　（6）洗滌</b></p><p>　?。?）干燥中和過(guò)濾后的產(chǎn)品含濕量為40％左右，在干燥箱100～150％溫度下烘干兩小時(shí)，即可獲得99.5％Sb2O3高質(zhì)量銻白。</p><

41、;p><b>　?。?）粉碎</b></p><p>　　干燥好的產(chǎn)品轉(zhuǎn)入粉碎機(jī)粉碎至理想粒度既得最終產(chǎn)品。</p><p><b>　　簡(jiǎn)單工藝流程圖：</b></p><p>　　輝銻礦 鹽酸 水</p><p>　　

42、水 氨水</p><p><b>　　產(chǎn)品</b></p><p>　　主要化學(xué)反應(yīng)方程式：</p><p>　　Sb2O3 + 6HCl → 2SbCl3 + 3H2O</p><p>　　SbCl3 + H2O → SbOCl + 2HCl</p&g

43、t;<p>　　4SbOCl + H2O → Sb2O3·2SbOCl + 2HCl</p><p>　　2SbOCl + 2NH3·H2O → Sb2O3 + 2NH4Cl + H2O</p><p>　　Sb2O3·2SbOCl + 2NH3·H2O → 2Sb2O3 + 2NH4Cl +

44、 H2O</p><p><b>　　5 工藝計(jì)算</b></p><p>　　5.1 設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力</p><p>　　年生產(chǎn)5000噸阻燃型添料三氧化二銻 </p><p><b>　　一年生產(chǎn)300天</b></p><p>　　每天生產(chǎn)三氧化二銻16.667t即16

45、667㎏</p><p>　　采用每天3班間歇式生產(chǎn)</p><p>　　焙燒段收率95%，反應(yīng)段收率98%，板框壓濾段收率98%，水解段收率98%，中和段收率98%，洗滌段收率98%，干燥段收率98% 。</p><p>　　為滿(mǎn)足年產(chǎn)3000噸要求：</p><p>　　即：16.667噸16667㎏三氧化二銻每天。</p>

46、<p>　　因?yàn)楦稍飺p失2%，所以干燥所需水洗產(chǎn)物為：</p><p>　　16.667 ∕（1-2%）=17.007噸</p><p>　　水洗的損失量也為2%，所以水洗所需原料即中和產(chǎn)物的量為：</p><p>　　17.007 ∕（1-2%）=17.354噸</p><p>　　中和損失量為2%，中和所產(chǎn)生的三氧化二銻為：&

47、lt;/p><p>　　17.354 ∕（1-2%）=17.708噸</p><p><b>　　由中和反應(yīng)方程式：</b></p><p>　　·2SbOCl + 2NH·HO = 2SbO + 2NHCl + HO</p><p>　　= </p>&

48、lt;p>　　解得X=19.378噸每天</p><p>　　即中和反應(yīng)所需原料·2SbOCl為19.378噸每天。</p><p>　　產(chǎn)物·2SbOCl由SbCl水解所得，而且水解過(guò)程損失量為2%</p><p>　　所以水解共產(chǎn)生·2SbOCl為19.378 ∕（1-2%）=19.773噸</p><p&

49、gt;<b>　　由水解反應(yīng)方程式：</b></p><p>　　4SbCl + 5HO =·2SbOCl + 10HCl</p><p><b>　　= </b></p><p>　　解得X=28.295噸每天</p><p>　　即水解所需原料SbCl為28.2

50、95噸，由于過(guò)濾損失量為2%</p><p>　　所以過(guò)濾所需SbCl為28.295 ∕（1-2%）=28.872噸</p><p>　　即酸浸取為過(guò)濾所提供的SbCl為28.872噸</p><p>　　因?yàn)樗憬∵^(guò)程中的損失量為2%</p><p>　　所以酸浸取共產(chǎn)生SbCl的量為</p><p>　　28.87

51、2 ∕（1-2%）=29.461噸</p><p><b>　　酸浸取反應(yīng)方程式：</b></p><p>　　SbO + 6HCl = 2SbCl + 3HO</p><p><b>　　= </b></p><p>　　解得 X=18.813噸</p><

52、;p>　　SbO由焙燒所得，所以焙燒的產(chǎn)出量為18.813噸每天，焙燒過(guò)程的損失率為5%</p><p>　　即焙燒共產(chǎn)生SbO為</p><p>　　18.813 /（1-5%）=19.803噸</p><p><b>　　由焙燒反應(yīng)方程式：</b></p><p>　　2SbS + 9O

53、= 2SbO + 6SO</p><p>　　= = </p><p>　　解的X=23.064噸，Y=9.782噸</p><p>　　因?yàn)镾bS的含量為80%</p><p><b>　　所以每天處理礦量為</b></p><p>　　23.

54、064 ∕ 80% =28.830噸</p><p>　　即：每天焙燒需要進(jìn)料（輝銻礦）28.830噸；</p><p>　　反應(yīng)釜進(jìn)料（粗銻白）19.803噸；</p><p>　　壓濾機(jī)進(jìn)料（三氯化銻的稀鹽酸懸浮液）29.461噸；</p><p>　　水解釜進(jìn)料（三氯化銻的稀鹽酸溶液）28.872噸；</p><p&

55、gt;　　中和釜進(jìn)料（Sb2O3·2SbOCl）19.378噸；</p><p>　　水洗釜進(jìn)料（Sb2O3）17.354噸；</p><p>　　干燥器進(jìn)料（Sb2O3）17.007噸。</p><p>　　5.2 板框壓濾機(jī)的設(shè)計(jì)</p><p>　　過(guò)濾是化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中常采用的固液分離技術(shù)，它即是一種歷史悠久的古老操作，也是現(xiàn)

56、代廣泛應(yīng)用的一種必不可少的重要處理過(guò)程。過(guò)濾乃是利用多孔介質(zhì)截住固體粒子而讓液體通過(guò)，使固體粒子從液相懸浮液中分離出來(lái)的方法。</p><p>　　精細(xì)化工生產(chǎn)中經(jīng)常遇到懸浮液的固液分離問(wèn)題。懸浮液指液體中含有固體顆粒的兩相混合物，各種固體顆粒具有不同的幾何形狀，如粒狀、片狀、纖維狀和不規(guī)則形狀等。根據(jù)產(chǎn)品的不同要求，有的是要分離以得到的液體，有的是要求得到固體顆粒，也有的是要求兩種兼得。由于在精細(xì)化工生產(chǎn)中懸浮

57、液的種類(lèi)很多，因此在分離時(shí)要根據(jù)懸浮液的不同特性采用不同的分離方法。</p><p>　　懸浮液中固體顆粒的直徑大小與分離的關(guān)系很大。一般固體顆粒的直徑愈大，愈容易分離。固體顆粒的粒徑小于0.0005mm時(shí)，分離較為困難。懸浮液的粘度、密度的差異也影響分離，尤其是粘度愈大，愈難于分離。此外組成懸浮液的固體顆粒與液體的密度相差愈大，愈容易分離。</p><p>　　過(guò)濾屬于機(jī)械分離操作，它們

58、需要的能量較蒸發(fā)和干燥少得多，后兩類(lèi)操作要提供的是液體氣化所需的潛熱。</p><p>　　過(guò)濾操作分為兩大類(lèi)：一類(lèi)為餅層過(guò)濾，其特點(diǎn)是固體顆粒呈餅層狀沉積于過(guò)濾介質(zhì)的一側(cè)，適用于處理固相含量稍高的懸浮液。另一類(lèi)為深床過(guò)濾，其特點(diǎn)是固體顆粒的沉積發(fā)生在較厚的粒狀過(guò)濾介質(zhì)床層內(nèi)部。懸浮液中的顆粒直徑小于床層孔道直徑，當(dāng)顆粒隨流體在床層內(nèi)的曲折孔道中穿過(guò)時(shí)，便粘附在過(guò)濾介質(zhì)上。這種過(guò)濾適用于懸浮液中顆粒甚小而且含量甚

59、微的場(chǎng)合。例如，自來(lái)水廠(chǎng)里用很厚的石英砂層作過(guò)濾介質(zhì)來(lái)凈化水?；S(chǎng)中所處理的懸浮液濃度往往較高。</p><p>　　過(guò)濾懸浮液的設(shè)備可按其操作方式分為兩類(lèi)：間歇式過(guò)濾機(jī)與連續(xù)式過(guò)濾機(jī)。間歇加壓過(guò)濾機(jī)廣泛應(yīng)用在精細(xì)化工生產(chǎn)中的燃料、顏料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、粘合劑、表面活性劑、食品添加劑、涂料等。加壓過(guò)濾的優(yōu)點(diǎn)如下：</p><p>　　(1)對(duì)懸浮液特性的適應(yīng)性強(qiáng)；</p>&l

60、t;p>　　(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易操作；</p><p>　　(3)過(guò)濾壓力高，濾餅含濕率低；</p><p>　　(4)過(guò)濾面積的選擇范圍廣；</p><p>　　(5)操作穩(wěn)定，單位過(guò)濾面積占地小。</p><p>　　板框壓濾機(jī)是由許多塊濾板和濾框交替排列而成，板和框都用支耳架在一對(duì)橫梁上，可用壓緊裝置壓緊或拉開(kāi)。板框壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)形

61、式，有濾板和濾框交替排列以形成內(nèi)部覆有過(guò)濾介質(zhì)的復(fù)式濾室和沒(méi)有濾框而在較厚濾板的兩側(cè)形成凹入部分的單式濾室。</p><p>　　板和框多做成正方形，板、框的角端均開(kāi)有小孔，裝合并壓緊后則形成供濾液或洗水流通的孔道?？虻膬蓚?cè)覆以濾布，空框與濾布圍成了容納濾漿及濾餅的空間。濾板又分為洗滌板與非洗滌板兩種，其結(jié)構(gòu)與作用有所不同。為安裝時(shí)易于辨別，常在板、框外側(cè)鑄有小鈕及其他標(biāo)志，故有時(shí)洗滌板又稱(chēng)三鈕板，非洗滌板又稱(chēng)鈕

62、板，二濾板則帶二鈕。安裝時(shí)即以123212的順序排列板與框，所需板數(shù)由生產(chǎn)能力及濾漿濃度等因素決定。每臺(tái)壓濾機(jī)的總框數(shù)不超過(guò)60個(gè)。當(dāng)所需框數(shù)不多時(shí)，可取盲板插入，以切斷濾漿流通的孔道，后面的板和框即失去</p><p><b>　　作用。</b></p><p>　　5.2.1 板框壓濾機(jī)的過(guò)濾過(guò)程</p><p>　　過(guò)濾時(shí)，懸浮液在指定的

63、壓力下經(jīng)濾漿通道由濾框角端的暗孔進(jìn)入框內(nèi)，濾液分別穿過(guò)兩側(cè)濾布，再經(jīng)鄰板板面流到濾液出口排走，固體則被截留于框內(nèi)，待濾餅充滿(mǎn)濾框后，即停止過(guò)濾。濾液的排出方式有明流與暗流之分。若濾液經(jīng)由每塊濾板底部側(cè)管直接排出（如圖3-23所示），則稱(chēng)為明流。若濾液不宜暴露于空氣中，則需將各板流出的濾液匯集于總管后送走（如圖3-21所示），稱(chēng)為暗流。</p><p>　　若濾餅需要洗滌，可將洗水壓入洗水通道，經(jīng)洗滌板角端的暗孔進(jìn)

64、入板面與濾布之間。此時(shí)，應(yīng)關(guān)閉洗滌板下部的濾液出口，洗水便在壓力差推動(dòng)下穿過(guò)一層濾布及整個(gè)厚度的濾餅，然后再橫穿另一層濾布，最后由過(guò)濾板下部的濾液出口排出，如圖3-23（b)所示。這種操作方式稱(chēng)為橫穿洗滌法，其作用在于提高洗滌效果。</p><p>　　洗滌結(jié)束后，旋開(kāi)壓緊裝置并將板框拉開(kāi)，卸出濾餅，清洗濾布，重新組合，進(jìn)入下一個(gè)操作循環(huán)。</p><p>　　板框壓濾機(jī)的操作表壓，一般在

65、3×105～8×105Pa的范圍內(nèi)，有時(shí)可高達(dá)15×105Pa。濾板和濾框可由金屬材料(如鑄鐵、碳鋼、不銹鋼、鋁等)、塑料及木材制造。我國(guó)已有板框壓濾機(jī)系列標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定代號(hào)，如BMS20/635－25，其中B表示板框壓濾機(jī)，M表示明流式（若為A，則表示暗流式），S表示手動(dòng)壓緊（若為Y，則表示液壓壓緊），20表示過(guò)濾面積為20m2，635表示濾框邊長(zhǎng)為635mm的正方形，25表示濾框的厚度為25mm。在板框壓濾

66、機(jī)系列中，框每邊長(zhǎng)320～1000mm，厚度為25～50mm。濾板和濾框的數(shù)目，可根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)自行調(diào)節(jié)，一般為10～60塊，所提供的過(guò)濾面積為2～80m2。</p><p>　　板框壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、占地面積較小而過(guò)濾面積較大，操作壓力高，適應(yīng)能力強(qiáng)，故應(yīng)用頗為廣泛。它的主要缺點(diǎn)是間歇操作，生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，濾布損耗也較快。近來(lái)，各種自動(dòng)操作板框壓濾機(jī)的出現(xiàn)，使上述缺點(diǎn)在一定程度上得到改善。<

67、/p><p>　　5.2.2 的計(jì)算（濾餅體積與濾液體積之比）</p><p>　　每天處理固相重10%的懸浮液65.72噸，反應(yīng)釜反應(yīng)時(shí)間為6小時(shí)，每批過(guò)濾時(shí)間為50min，反應(yīng)釜每次出料。</p><p><b>　　即：</b></p><p>　　5.2.3 的計(jì)算（過(guò)濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積）</p>&

68、lt;p>　　查資料可得：重復(fù)使用的過(guò)濾介質(zhì)，由于濾孔的堵塞其阻力約為6mm厚的平均濾餅的阻力，</p><p><b>　　所選濾框尺寸為：</b></p><p><b>　　又由于</b></p><p>　　根據(jù)試驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)完成料液的黏度為</p><p>　　5.2.4 比阻r的計(jì)算

69、（單位厚度濾餅的阻力）</p><p><b>　　公式：</b></p><p>　　由資料查得：孔隙率： ； </p><p><b>　　球形顆粒的比表面：</b></p><p><b>　　所以比阻： </b></p><p>　　5.2.

70、5 值的計(jì)算（過(guò)濾常數(shù)由物料特性及過(guò)濾壓強(qiáng)差所決定）</p><p>　　對(duì)于不可壓縮濾餅,過(guò)濾常數(shù)K值的計(jì)算公式為：</p><p>　　查資料知：板框壓濾機(jī)的過(guò)濾壓力為0.4～0.6MPa 此取=0.5Mpa，其中μ=1.0</p><p>　　5.2.6 的計(jì)算（獲得體積為的濾液所需的虛擬過(guò)濾時(shí)間）</p><p><b>

71、　　公式：</b></p><p>　　所以 </p><p>　　5.2.7 所需過(guò)濾面積和板框數(shù)的計(jì)算</p><p><b>　　由公式 </b></p><p>　　需要在每批50分鐘內(nèi)過(guò)濾完濾液,</p><p><b>　　所以 <

72、;/b></p><p>　　5.2.8 板框壓濾機(jī)的選型及材料</p><p>　　板框壓濾機(jī)的型號(hào)為：BAS 2.45/320-25</p><p>　　代表：濾液排出方式為暗流式，手動(dòng)壓緊，過(guò)濾面積為2.45m2,框內(nèi)每邊長(zhǎng)320mm，框厚25mm，板框數(shù)為24。</p><p>　　板框壓濾機(jī)的體積為：</p>&

73、lt;p>　　板框壓濾機(jī)的材料選擇聚丙烯的，它的優(yōu)點(diǎn)是：耐腐蝕，質(zhì)量小，能耐高溫。</p><p>　　所以：濾餅體積與濾液體積之比為：0.021；</p><p>　　過(guò)濾介質(zhì)的當(dāng)量液體體積為：0.029；</p><p>　　單位厚度濾餅的阻力為：1.333；</p><p>　　過(guò)濾常數(shù)為：3.57；</p><

74、;p>　　濾液所需的虛擬過(guò)濾時(shí)間為：1.49s；</p><p>　　所需過(guò)濾面積為：2.45；濾框邊長(zhǎng)為320mm，濾框的厚度為25mm；</p><p>　　所需過(guò)濾板框數(shù)為：24</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　本文主要介紹了年產(chǎn)5000噸三氧化二銻車(chē)間工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中用以過(guò)濾反

75、應(yīng)釜反應(yīng)完畢料漿板框壓濾機(jī)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程，重溫了以前學(xué)習(xí)的有關(guān)化工原理、物理化學(xué)、化工設(shè)計(jì)及化工制圖等的一些知識(shí)，也學(xué)會(huì)了如何用捷徑的方法查找所需資料。由于所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品工藝中許多相關(guān)中間產(chǎn)物的物性參數(shù)欠缺，很多數(shù)據(jù)是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式和其它相似物質(zhì)的參數(shù)及相關(guān)工業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算所得，所以難免會(huì)有很多誤差。此外，由于自身知識(shí)有限和經(jīng)驗(yàn)不足，雖然完成了此設(shè)計(jì)任務(wù)，但還有許多不成熟之處。所以，在以后的設(shè)計(jì)中還需要繼續(xù)努力。</p>

76、;<p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 夏清,陳常貴,等.化工原理(上冊(cè))[M].天津:天津大學(xué)出版社,2005.</p><p>　　[2] 李春燕,陸辟疆.精細(xì)化工裝備[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1996.</p><p>　　[3] 湯善甫,朱思明.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)(第二版) [M].上海

77、:華東理工大學(xué)出版社,2004.</p><p>　　[4] 張軍,夏延至.聚合物阻燃與阻燃技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.</p><p>　　[5] 王永強(qiáng).阻燃材料及應(yīng)用技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2002.</p><p>　　[6] 王正平,陳興娟.精細(xì)化學(xué)反應(yīng)設(shè)備分析與設(shè)計(jì)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)出版中心,2004.

78、 </p><p>　　[7] 張清輝,鄒勇,鄭水林,等.阻燃劑加工技術(shù)及研究現(xiàn)狀[J].中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,增刊,2004 (41):19-24.</p><p>　　[8] 石文杰.三氧化二銻的開(kāi)發(fā)及在阻燃劑上的應(yīng)用[J].無(wú)機(jī)鹽工業(yè),1987(3):31-32. </p><p>　　[9] 李秀.阻燃劑的最新進(jìn)展[J].河北化工,1998(4):30

79、. [10] </p><p>　　[10] 歐育湘.使用阻燃技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2003.</p><p>　　[11] 李臘梅,周政懋.我國(guó)阻燃劑行業(yè)狀況[J].精細(xì)與專(zhuān)用化學(xué)品,2007,12,15(23):26-31. </p><p>　　[12] 虞振飛,劉吉平,田軍,等.無(wú)鹵阻燃技術(shù)在尼龍6中的應(yīng)用[J].河南化工,2005,12(22):1-

80、3.</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在張孟民教授的悉心指導(dǎo)下完成的。在本次的設(shè)計(jì)期間，張教授嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)、循循善誘的教導(dǎo)給予我無(wú)盡的啟迪。盡管本次設(shè)計(jì)的時(shí)間緊張而匆忙，但是張老師在設(shè)計(jì)中的給我的具體指導(dǎo)對(duì)我科研技能及業(yè)務(wù)能力的提高有著深遠(yuǎn)的影響。在此，我向張老師表示衷心的感謝！</p>&