[发明专利]从碳化硼冶炼尾气中回收氧化硼及一氧化碳的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及废气处理领域。具体地，涉及一种从碳化硼冶炼尾气中回收氧化硼及一氧化碳的装置及方法。 

背景技术

碳化硼自1858年被发现以来，迄今已发现16种。大多数学者认为，碳化硼化合物存在一个从B₄C到B_10.5C的很宽的均相区，这个均相区内的物质习惯上通称为碳化硼，化学计量的B₄C是一种理想情况。碳化硼是一种非金属难熔化合物，其硬度仅次于金刚石和氮化硼。碳化硼由于其共价键的性质而具有高硬度、高模量、低密度、高化学稳定性和中子吸收截面及热电性能等特性，所以碳化硼微粉及其制品在许多领域都有广泛的应用，如用于制作防弹装甲、研磨和磨削材料、减磨和自润滑材料、特种耐酸和碱浸蚀材料、屏蔽材料、功能陶瓷、反应堆控制棒和热电元件等。 

工业上制取B₄C，常采用以硼酸和碳为原料的碳热还原熔炼法(包括电弧炉碳热还原法、碳管炉碳热还原法)，在冶炼过程中会产生大量的烟气，烟气主要成分为一氧化碳(CO)和三氧化二硼(B₂O₃)，还有少量的CO₂和碳粉、B₂O、BO、B₂O₂。其中一氧化碳气体是一种无色、无味、无嗅、无刺激性的窒息性气体。为了能使硼酸与碳反应进行较为完全，通常按化学计算比硼酸会过量30％～50％。由于目前没有可用的设备来有效回收这些有价物质而大多排放到大气中，造成大气环境污染。尽管中国发明专利(200620090797.X，公开号CN 2897469Y)提出了“碳化硼冶炼烟气处理器”，即由烟气收集罩、烟气输送管、引风机、过滤室构成的烟气处理器。但是由于B₂O₃在高温液体状态下是一种粘性较大甚至很大的物质，这势必会造成烟气收集管急速冷却部位的堵塞，从而使设备无法正常工作。另外该专利也没有对一氧化碳气体进行有效回收，从而造成资源的浪费。 

发明内容

本发明的目的在于，针对现有碳化硼生产工艺中气态氧化硼冷却易堵塞管路以及没有回收一氧化碳气体的缺陷，提供一种从碳化硼冶炼尾气中回收氧化硼及一氧化碳的装置及方法。 

为实现上述目的，本发明提供了一种从碳化硼冶炼尾气中回收氧化硼及一氧化碳的装置，其包括：液态氧化硼收集系统、氧化硼粉体收集系统、一氧化碳分离提纯系统， 

所述液态氧化硼收集系统，包括第一冷却水套2、液态氧化硼收集箱7和静电旋风分离器8，其中，所述第一冷却水套2以倾角为5°～40°向下倾斜； 

所述氧化硼粉体收集系统，包括第二冷却水套11、热管换热器12、氧化硼粉体收集斗17、布袋除尘器18和引风机19； 

碳化硼冶炼尾气经第一冷却水套2冷却后，通过静电旋风分离器入口烟管3进入静电旋风分离器8，经分离后的液态氧化硼进入液态氧化硼收集箱7，初步净化后的气体经静电旋风分离器排烟管5在第二冷却水套11中冷却；二次冷却后的尾气在热管换热器12中继续冷却后进入布袋除尘器18分离残留的超细氧化硼粉体，并收集于氧化硼粉体收集斗17，脱除了氧化硼的气体通过引风机19进入一氧化碳分离提纯系统，提纯一氧化碳气体。 

所述的静电旋风分离器8包括静电旋风分离器入口烟管3、静电旋风分离器筒体、高压绝缘子4、静电旋风分离器排烟管5、电晕极6、磁铁9和高压脉冲直流电源10；其中，所述高压绝缘子4安装于静电旋风分离器排烟管5上，与高压绝缘子4相连的电晕极6置于静电旋风分离器筒体内，所述电晕极6与置于静电旋风分离器筒体外的高压脉冲直流电源10连接，静电旋风分离器筒体直段外部置有磁体9。 

所述的电晕极6，可以是圆形线状、长芒刺状或圆圈芒刺状等。 

所述的一氧化碳分离提纯系统，包括第三冷却水套20和变压吸附装置。 

本发明还提供了一种从碳化硼冶炼尾气中回收氧化硼及一氧化碳的方法，包括以下步骤： 

1)使碳化硼冶炼尾气在引风机19带动下进入排气管，经以倾角为5°～40°向下倾斜的第一冷却水套2冷却后，温度降至700℃～1000℃，并以切线方向进入静电旋风分离器8； 

2)尾气经静电旋风分离器8作用后，绝大部分氧化硼形成液滴分离出来并流入液态氧化硼收集箱7，携带有极少量氧化硼的气体从静电旋风分离器排烟管5中出来在第二冷却水套11中冷却，使二次冷却后的尾气温度降到350℃～420℃；