- 1 - 目录 摘 要.1 Abstract.1 1. 概述.2 1.1 氧化锑的性质.2 1.2 氧化锑的作用及用途.2 1.3 阻燃机理.2 1.3.1 阻燃剂的市场现状 .3 1.4 产品的毒副作用及防护处理.4 1.5 市场需求及发展前景.4 1.6 氧化锑合成方法简介.4 1.6.1 干法： .4 1.6.2 湿法： .5 2. 设计任务 .6 3. 原料及产品技术规格 .6 3.1 原料.6 3.2 产品规格（质量标准见下表）.6 4. 生产工艺介绍.7 4.1 本文选用氨解法制造氧化锑.7 5. 干燥器的类型.8 5.1 干燥器的主要形式.8 5.1.1 厢式干燥器 .8 5.1.2 洞道式干燥器 .9 5.1.3 带式干燥器 .9 5.1.4 转筒干燥器 .9 5.1.5 气流干燥器 .10 5.1.6 流化床干燥器 .11 5.1.7 喷雾干燥器 .11 5.1.8 滚筒干燥器 .11 5.2 干燥器的选型.11 - 2 - 6. 工艺计算.12 6.1 计算的主要项目为转筒直径，长度，物料，在干燥器内的停留时间.12 6.1.1 转筒干燥器的直径 .12 6.1.2 转筒干燥器的长度 .12 6.1.3 物料在转筒干燥器内的停留时间 .13 6.1.4 转筒的倾斜率 .14 6.1.5 填充率 .14 6.2 转筒干燥器的计算.14 6.3 计算结果汇总.18 结束语.20 参考文献.21 致谢.22 - 1 - 年产 5000 吨阻燃型填料氧化锑的生产设计 转筒干燥器的设计 摘 要：氧化锑是重要的化工产品，属无机类阻燃剂，一般与卤系阻燃剂复配使用，是一种 重要的阻燃协效剂，也可用作防火涂料和填充料、媒染剂等。本文综述了阻燃型填料氧化 锑的性质、用途、主要生产方法、产品规格、市场前景及发展趋势，主要探索了年产 5000 吨阻燃型填料氧化锑的工艺设计。设计中选用间歇生产方法（湿法.氨解法） ，将辉锑矿经 焙烧、冷凝后置于反应釜加酸搅拌溶解，经过滤、水解、中和、洗涤、干燥、粉碎等步骤 后得最终产品。本文主要承担了干燥器的设计，主要对干燥器工艺尺寸进行了计算和合理 的选型。 关键词：阻燃型填料;氧化锑；工艺设计；转筒干燥器 - 2 - The process design of antimony oxide flame-retardant filler of 5,000 tons per year:The design of cylinder drier Abstract：Antimony oxide is an important chemical products, an inorganic flame retardants halogen flame retardant is generally related to the use of compound, is an important synergism of flame-retardant agent, also can be used as a fire retardant coating and filler, such as mordant. In this paper, antimony oxide flame retardant filler nature, uses, the main production methods, product specifications, market prospects and development trends, the annual output of 5000 to explore the main flame-retardant antimony oxide fill process design. Batch production in the selected design method (wet. Ammonia solution), will be roasted by stibnite, condensation reactor placed after the mixing acid dissolved by filtration, hydrolysis, and, washing, drying, grinding and other steps after the the final product. Assumed in this paper and drier design to determine the process parameters ,type and size, a reasonable selection. Key words : antimony oxide flame retardant filler, process design, and cylinder drier. - 3 - 1. 概述 1.1 氧化锑的性质 氧化锑亦称三氧化二锑，锑华，氧化锑，方锑矿，为白色或灰色无溴晶体 粉末。属两性氧化物，是电的不良导体，微溶于水，难溶于乙醇，亦不溶于稀 硫酸和稀硝酸，可溶于浓盐酸、浓硫酸、浓碱、草酸、酒石酸和发烟硝酸。 表 1：理化指数 32O Sb 名称理化指数 分子式 32O Sb 相对分子质量291.5 沸点1550C o 密度5670 3 mkg 折射率2.350 晶形斜方晶体、立方晶体 吸油性11 1.2 氧化锑的作用及用途 氧化锑广泛应用于 PVC、PP、PE、ABS、PU 等塑料中做阻燃剂，尤其与 卤化物阻燃剂并用时表现出良好的阻燃性，对其力学性能影响小；也用作帆布、 纸张、涂料等的阻燃助剂；还可用作媒染剂和白色油漆燃料，制造白色玻璃、 搪瓷、吐酒石、药物、胶合水泥及锑盐等。在橡胶塑料工业中作填充剂和阻燃 剂。在搪瓷、陶瓷制品中作搪瓷遮盖剂。在电子工业中用于制作压敏陶瓷及磁 头零件用的非磁性陶瓷。在涂料工业中作为油漆的白色颜料及阻燃剂。用作有 机合成的催化剂。 1.3 阻燃机理 一般而言，有机材料进行燃烧应具备三个条件：外界热能的供应、氧气的 存在在和材料本身降解生成的可燃性气体。材料燃烧过程的主要反应为： OHCOORH 22 HORORH 2 HCOCOHO 2 - 4 - OHOOH 2 当材料受热后温度升高，一定温度后，发生热降解和氧化热降解反应，在 氧的参与下生成活性较高的羟基自由基，它决定着燃烧的速度。接着，羟HO 基自由基与发生反应，生成的自由基与反应生成，如此反应循环COH 2 OHO 进行，具有连锁反应的特征，因此反应速度极快。由此可知，为了阻止材料燃 烧，其基本方法是抑制可燃性气体的发生和阻断氧气的供应。 三氧化二锑作为阻燃剂，本身并无良好阻燃效果，但与卤化物阻燃剂并用 时却表现出良好的阻燃性，并超过了这两种阻燃剂中的任何一种，反映了他们 之间的化学作用改变了原来的性质。三氧化二锑与卤化物并用时在高温下生成 卤化锑，其反应为三卤化锑沸点较高（沸O3R2SbX6RXOSb 2332 3 SbCl 点 223，沸点 288） ，密度大，可以长时间的在火焰区域起作用。卤 3 SbBrC o 化锑在聚相时，能促使聚合物阻燃剂体系脱卤化氢和使聚合物表面炭化。同 时在气态时又能捕捉自由基。这些反应都有利于阻燃。 受热时先释放出，并生成，然后进行热分解，在吸取大HClSbOClSbOCl 量热的同时生成。在火焰温度下，分解出游离基，与火焰中的 3 SbCl 3 SbClCl 活性.、等结合，起到抑制火焰的作用。同时、蒸汽比重大，HOHSbOCl 3 SbCl 附于物料表面，起到隔绝空气的作用。并在火焰上空凝结成液滴或者固体微粒， 能量在固体表面被消耗，使燃烧速度减慢或停止。 1.3.1 阻燃剂的市场现状 随着我国合成材料工业的发展和应用领域的不断拓展，阻燃剂在化学建 材、电子电器、交通运输、航天航空、日用家具、室内装饰、衣食住行等各 个领域中具有广阔的市场前景。此外，煤田、油田、森林灭火等领域也促进 了我国阻燃剂发生较快的发展。我国阻燃剂已发展成为仅次于增塑剂的第二 大高分子材料改性添加剂，目前的年生产量在15 万-17 万 t 之间，年消费 量 20 万 t 左右。不足部分主要从美国和以色列进口，进口的主要品种为有 机溴及卤磷系阻燃剂。我国阻燃剂生产厂 60 余家，能够生产 50 余种产 品，主要为溴磷系列，其中溴系阻燃剂是最重要的系列，约占我国有机阻燃 剂的 30%。 国内阻燃剂的品种和消费量还是以有机阻燃剂为主，无机阻燃剂生产和 - 5 - 消费量还较少，但近年来发展势头较好，市场潜力较大。阻燃剂中最常用的 卤系阻燃剂具有其他阻燃剂系列无可比拟的高效性。 1.4 产品的毒副作用及防护处理 氧化锑产品具有刺激性，对呼吸器官及眼、鼻、喉、皮肤均有刺激作用， 吸入后引起上呼吸道刺激、头痛、恶心、呕吐、呼吸困难。二氧化锑可溶于胃 液，产生含锑离子，而锑是重金属，摄入后引起胃肠道刺激、恶心、呕吐、口 腔和咽喉烧伤及中枢神经系统抑制。慢性影响是：可致肝、肾损害。接触工人 出现血压变化及心电图异常。可致皮肤损害，引起皮肤干燥、皲裂，还可出现 皮炎或湿疹。 1.5 市场需求及发展前景 我国的锑矿资源十分丰富，其储量和产量占居世界首位。氧化锑是最重要 的无机阻燃剂之一 ,单独使用的时候阻燃作用很小 ,但是与卤系阻燃剂并用时 可以大大提高卤系阻燃剂的效能 ,因此它是几乎所有卤系阻燃剂中不可缺少的 协效剂 。尽管近年来阻燃剂无卤化呼声很高 , 但由于锑卤协效阻燃的高效性 及对材料的物理性能影响极小，卤系阻燃剂在一段时间内仍将占据阻燃剂的主 导地位， 因此氧化锑仍有一定的发展空间。随着有机高分子合成材料的广泛 应用，同时对于合成材料的易燃烧、容易造成火灾的特点，人们对防火安全性 显示了强烈关注，从而促进了氧化锑在塑料、涂料、橡胶、建材、电子、纺织 等领域的应用获得迅速发展。 1.6 氧化锑合成方法简介 传统的工业制备方法主要分为干法和湿法两大类： 32O Sb 加热条件下的金属锑与氧反应法、焙烧三硫化二锑矿物法、三硫化二锑水 解法、电解氯化锑法、锑精矿直接氧化法（湿化学方法）等前两种属于干法， 后三种属于湿法。制备的方法还有等离子体法和胶体沉淀法等。这些方 32O Sb 法最大的缺点就是杂质含量过高、白度低、粉末颗粒分布不均匀。 1.6.1 干法： （1）加热条件下金属梯与氧反应法 = 2 3O4Sb 32O 2Sb - 6 - （2）焙烧三硫化二锑矿物法 232232 6SOO2Sb9OS2Sb CO32Sb3COSb 32 2 2O4Sb 32O 2Sb 生产过程：蒸发硫化锑或金属梯，氧化其蒸气，并从蒸气相中使氧化锑进 行结晶，该过程的温度为 600800，当使用硫化矿时，会产生废料（固C o C o 体矿渣和气体二氧化硫） ；金属锑燃烧法虽无废料产生，但考虑成本，工业生产 常不考虑。 1.6.2 湿法： （1）三氯化锑水解法 HCl6OSbO3H2SbCl 3223 （注：工业上一般以氨水作为氯化氢接收体。 ） （2）锑精矿直接氧化法（酸式湿法，多用硫酸） 工艺流程： 产品干燥 水碱水 锑精矿 过滤干燥浸出 还原 水解中和 浸出剂还原剂 工业上用的最多的是氨解法和直接法 (3)氨解法（湿法） O3H2SbCl6HClOSb 2332 2HClSbOClOHSbCl 23 2HCl2SbOClOSbOH4SbOCl 322 OHCl2NHOSbOH2NH2SbOCl 243223 OHCl2NHO2SbOH2NH2SbOClOSb 24322332 工艺流程： 辉锑矿 盐酸 水 水氨水 焙烧炉冷凝器 反应釜 过滤水解过滤 粉碎机干燥炉 洗涤槽 中和槽 过滤 - 7 - 产品 (4)直接法（辉锑矿法） 232232 6COO2Sb9OC2Sb CO2Sb3COSb 32 322 O2Sb3O4Sb 将粉碎的辉锑矿与焦炭以 7：1