CN100420527C - 高纯超细活性锌粉的生产设备及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有色冶金工业领域,特别涉及高纯超细活性锌粉的生产设备及其高纯超细活性锌粉的制备方法。本发明依据粗锌中各种元素比重的差别,在熔析的过程中将铅铁等比重较大的杂质元素先从粗锌中分离一部分;在精馏的过程中利用粗锌中各种元素沸点的差异,从低温到高温分别除去低沸点的镉和高沸点的铅铁等杂质,获得高纯度锌蒸汽;采用快速冷凝的机理,使锌蒸汽冷凝成微细颗粒,获得细粒级的锌粉;利用不同粒径的锌粉在气流涡流中所受的作用力不同的原理,通过控制分级机参数,得到2~120μm不同粒度规格的产品,从而达到锌粉分级的目的。
Description
技术领域
本发明属于有色冶金工业领域,特别涉及高纯超细活性锌粉的生产设备及其高纯超细活性锌粉的制备方法。
背景技术
锌粉的生产方法以气流雾化法和蒸发冷凝法为主,气流雾化法主要用于生产大于45μm的粗锌粉,蒸发冷凝法主要用于生产小于45μm的普通锌粉和平均粒度在1~6μm的超细锌粉。传统的蒸发冷凝法用卧式锌粉炉制造锌蒸汽,用普通的冷凝器将锌蒸汽冷凝成锌粉。由于卧式锌粉炉只能生产锌蒸汽,不具备精炼的功能,不能用粗锌(国家标号为4#锌)直接生产总锌含量在99.5~99.95%的高纯锌粉。锌粉在后续加工过程(如:输送、筛分、分级、包装等工序)均在大气环境中完成,在此过程中,锌粉充分与空气接触,导致锌粉氧化,使产品的活性下降;锌粉表面吸附氧气和水份,造成锌粉的团聚,缩短产品的保质期;在加工过程中,由于锌粉的外泄,恶化了生产环境,危害操作人员身体健康,同时也造成安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以煤、煤气、天然气为能源,直接用粗锌为原料,利用熔化炉、塔式精馏炉(隔塔及铅塔)、惰性气体循环冷凝器、惰性气体输送装置(引风机)及闭惰性气体保护密闭气流分级装置建立起的生产高纯超细活性锌粉的生产设备,以解决目前通常采用的卧式锌粉炉和普通冷凝分级系统因精炼能力不足等多种弊端所导致的锌粉杂质含量偏高、锌粉细粒级产率偏低、金属锌含量偏低及锌粉在加工过程氧化吸潮等问题。
本发明的另一目的是提供一种高纯超细活性锌粉的制备方法。
本发明的高纯超细活性锌粉的生产设备,它由熔化炉、熔析炉、隔塔保温炉、加料器、锌液导管、镉塔、无镉锌储槽、粗镉蒸汽导管、粗镉冷凝器、铅塔保温炉、无镉锌液导管、铅塔、锌蒸汽导管、锌粉冷凝器、储锌槽、原粉料仓、给料机、气流分级机、旋风收尘器、布袋收尘器、成品锌粉储罐、包装机、引风机、惰性气体循环冷凝器、惰性气体储罐系统组成;其特征是:
一粗锌熔化炉与粗锌熔析炉连接;
一装载熔析净化后锌液的隔塔保温炉与镉塔加料器连接,加料器的液体出口通过锌液导管与镉塔连接,在镉塔的底部安装有无镉锌储槽;镉塔上部的气体出口通过粗镉蒸汽导管与粗镉冷凝器连接;
一装载无镉锌液的铅塔保温炉与铅塔加料器连接,加料器的液体出口通过无镉锌液导管与铅塔连接,铅塔上部的气体出口通过锌蒸汽导管与锌粉冷凝器连接,在铅塔底部安装有储锌槽;
一储存锌粉冷凝器出来的锌粉的原粉料仓通过管路与给料机连接,给料机通过管路与气流分级机连接,气流分级机上部的气体与锌粉混合出口通过管路与旋风收尘器的气体与锌粉混合进口连接,旋风收尘器的气体与锌粉混合出口通过管路与布袋收尘器的气体与锌粉混合进口连接,布袋收尘器上部的气体出口通过管路与引风机连接,引风机通过管路与惰性气体循环冷凝器连接,惰性气体循环冷凝器通过管路与给料机与气流分级机连接的管路连接,在惰性气体循环冷凝器与给料机连接的管路上有一管路与惰性气体储罐连接;气流分级机、旋风收尘器、布袋收尘器的底部锌粉出口分别通过管路与成品锌粉储罐连接,成品锌粉储罐与包装机连接。
所述的气流分级机的数目可根据实际需要设定一个或一个以上。
所述的镉塔的主塔由上到下为镉冷凝器、分馏部、回流部、蒸发部、无镉锌储槽,在主塔的蒸发部旁侧安装有燃烧室和换热室。
所述的铅塔的主塔由上到下为锌粉冷凝器、分馏部、回流部、蒸发部和B#锌储槽,在主塔的蒸发部旁侧安装有燃烧室和换热室。
本发明的高纯超细活性锌粉的制备方法,包括粗锌经过镉塔中除镉,再通过铅塔除铅、铁等高沸点杂质的两段精馏,具体包括以下步骤:
(1).将粗锌加入熔化炉中,在500~650℃熔化后,将锌液导入熔析炉中,在450~580℃温度下熔析40~100小时,分离部分铅铁杂质后,将初步净化的粗锌液放入净化锌的粗锌保温炉中储存,温度控制在550~650℃;
(2).将步骤(1)熔析净化后的锌液通过镉塔加料器定量加入温度为600~1300℃的镉塔中,在镉塔中低沸点的镉通过蒸发精馏与锌及高沸点的杂质分离,含锌镉蒸汽被蒸发后进入镉塔的粗镉冷凝器中,得到少量的高镉锌,大部分锌与高沸点杂质的混合物(即无镉锌)流入镉塔下部的无镉锌储槽中储存;
镉塔各部位温度如下:燃烧室温度1000~1300℃、分流室温度800~900℃、粗镉冷凝器温度600~800℃、无镉锌储槽温度600~700℃;
(3).将步骤(2)无镉锌液加入温度为550~650℃的铅塔保温炉中,通过铅塔加料器定量加入到温度为650~1350℃铅塔中,在铅塔中锌通过蒸发精馏与高沸点的杂质分离,纯净的锌蒸汽通过蒸汽导管进入锌粉冷凝器中,高沸点的杂质与少部分锌的混合物(B#锌)流入铅塔底部的B#锌储锌槽中储存;
铅塔各部位温度如下:燃烧室温度1050~1350℃、分流室温度850~950℃、储锌槽温度600~700℃;
(4).将步骤(3)锌粉冷凝器中的锌蒸汽,在冷却水温度为5~60℃、循环风量为700~1800M3/h、循环风压为3000~15000Pa的条件下将锌蒸汽快速冷凝成锌粉,经过密闭管道将锌粉输送至原粉料仓中储存;
(5).将步骤(4)原粉料仓中的锌粉通过给料机,在氮气流的保混下,定量加入气流分级机进行分级,得到2~120μm不同粒度规格的产品。
(6).将不同规格的产品分别用密闭的方式送入包装料仓,用专用包装机将不同规格的锌粉分别按重量要求称重包装。
所述的氮气由布袋收尘器上部的气体出口,通过管路由引风机不断抽走,并通过惰性气体循环冷凝器冷却后再返回到给料机。所述的氮气可由惰性气体储罐中不断补充。
本发明的原理是依据粗锌中各种元素比重的差别,在熔析的过程中将铅铁等比重较大的杂质元素先从粗锌中分离一部分;在精馏的过程中利用粗锌中各种元素沸点的差异,从低温到高温分别除去低沸点的镉和高沸点的铅铁等杂质,获得高纯度锌蒸汽;采用快速冷凝的机理,使锌蒸汽冷凝成微细颗粒,获得细粒级的锌粉;利用不同粒径的锌粉在气流涡流中所受的作用力不同的原理,通过控制分级机参数(如:给料量、负压值、一次风量、二次放量、涡轮转速等),从而达到锌粉分级的目的。
本发明可用的原料的化学成分:
用本发明方法可获得产品的指标如下:
本发明可将廉价的粗锌直接生产高品质活性锌粉,具有生产成本低、产品质量优良的效果。
附图说明
图1.本发明实施例1、2的高纯超细活性锌粉生产系统示意图。
附图标记
1.熔化炉 2.熔析炉 3.镉塔保温炉
4.加料器 5.锌液导管 6.镉塔
7.无镉锌储槽 8.粗镉蒸汽导管 9.粗镉冷凝器
10.铅塔保温炉 11.加料器 12.无镉锌液导管
13.铅塔 14.锌蒸汽导管 15.锌粉冷凝器
16.储锌槽 17.原粉料仓 18.给料机
19.一级气流分级机 20.二级气流分级机 21.旋风收尘器
22.布袋收尘器 23.成品锌粉储罐 24.包装机
25.引风机 26.惰性气体循环冷凝器 27.惰性气体储罐
具体实施方式
实施例1:
请参见图1。用粗锌生产高纯超细活性锌粉。将锌锭加入到熔化炉1中,在600~650℃的温度下熔化成锌液并导入熔析炉2中,在460~550℃的温度下熔析60~80小时后,分离部分铅铁杂质后,将初步净化的粗锌液放入600~650℃的保温炉3中保温。通过加料器4将保温炉3中锌液通过锌液导管5定量加入镉塔6中蒸馏除镉,无镉锌流入镉塔下部的无镉锌储槽7中,镉蒸汽通过导气管8进入粗镉冷凝器9中冷凝成粗镉。镉塔各部位温度如下:燃烧时温度1000~1300℃、分流室温度800~900℃、镉冷凝器温度600~800℃、无镉锌储槽温度600~700℃。将无镉锌液放入600~650℃的铅塔保温炉10中保温。通过加料器11将铅塔保温炉10中锌液通过无镉锌液导管12定量加入到铅塔13中(温度650~1300℃)蒸馏除去铅、铁等高沸点的杂质,纯净的锌蒸汽通过锌蒸汽导气管14进入锌粉冷凝器15中冷凝成锌粉;含铅、铁等杂质与少部分锌的混合物流入铅塔下部的储锌槽16中储存。铅塔各部位温度如下:燃烧时温度1050~1350℃、分流时温度850~950℃、储锌槽温度600~700℃。将锌粉冷凝器15中的锌粉通过管道在氮气的保护下送入原粉料仓17中,在冷却水温度为5~60℃、循环风量为700~1800M3/h、循环风压为3000~15000Pa的条件下将锌蒸汽快速冷凝成锌粉,经过密闭管道将锌粉输送至原粉料仓17中储存。通过给料机18,在氮气流的保护下,将原粉定量加入一级气流分级机19和二级气流分级机20中分级,得到2~120μm不同粒度规格的产品。产品分别从二级气流分级机20、旋风收尘器21和布袋收尘器22的底部通过管道送入成品料仓23中,用包装机24将成品包装入库,从一级气流分级机19出来的锌粉,再经过分级处理得到产品。
所述的氮气由布袋收尘器22上部的气体出口,通过管路由引风机25不断抽走,并通过惰性气体循环冷凝器26冷却后再返回到给料机18。所述的氮气可由惰性气体储罐27中不断补充。
实施例2:
请参见图1。用含铅、铁等杂质与少部分锌的混合物生产高纯超细活性锌粉。将含铅、铁等杂质与少部分锌的混合物液体直接加入到600~650℃的铅塔保温炉10中保温。通过加料器11将铅塔保温炉10中锌液通过无镉锌液导管12定量加入铅塔13中(温度650~1300℃)蒸馏除去铅、铁等高沸点的杂质,纯净的锌蒸汽通过锌蒸汽导气管14进入锌粉冷凝器15冷凝成锌粉,含铅、铁等杂质与少部分锌的混合物液体流入铅塔下部的储锌槽16中。铅塔各部位温度如下:燃烧时温度1050~1350℃、分流时温度850~950℃、储锌槽16的储槽温度600~700℃。将锌粉冷凝器15中的锌粉通过管道在氮气的保护下送入原粉料仓17中,通过给料机18,在氮气流的保护下,将原粉定量加入一级气流分级机19和二级气流分级机20中分级,得到2~120μm不同粒度规格的产品。产品分别从二级气流分级机20、旋风收尘器21和布袋收尘器22的底部通过管道送入成品料仓23中,用包装机24将成品包装入库,从一级气流分级机19出来的锌粉,再经过分级处理得到产品。
所述的氮气由布袋收尘器22上部的气体出口,通过管路由引风机25不断抽走,并通过惰性气体循环冷凝器26冷却后再返回到给料机18。所述的氮气可由惰性气体储罐27中不断补充。
Claims (4)
1. 一种高纯超细活性锌粉的生产设备,它由熔化炉、熔析炉、隔塔保温炉、加料器、锌液导管、镉塔、粗镉蒸汽导管、铅塔保温炉、无镉锌液导管、铅塔、锌蒸汽导管、储锌槽、原粉料仓、给料机、气流分级机、旋风收尘器、布袋收尘器、成品锌粉储罐、包装机、引风机、惰性气体循环冷凝器、惰性气体储罐系统组成;其特征是:
一粗锌熔化炉与粗锌熔析炉连接;
一装载由粗锌熔析炉出来的熔析净化后锌液的隔塔保温炉与镉塔加料器连接,加料器的液体出口通过锌液导管与底部是无镉锌储槽,上部的气体出口通过粗镉蒸汽导管与粗镉冷凝器连接的镉塔连接;
一装载由无镉锌储槽出来的无镉锌液的铅塔保温炉与铅塔加料器连接,铅塔加料器的液体出口通过无镉锌液导管与底部是储锌槽,上部的气体出口通过锌蒸汽导管与锌粉冷凝器连接的铅塔连接;
一储存锌粉冷凝器出来的锌粉的原粉料仓通过管路与给料机连接,给料机通过管路与气流分级机连接,气流分级机上部的气体与锌粉混合出口通过管路与旋风收尘器的气体与锌粉混合进口连接,旋风收尘器的气体与锌粉混合出口通过管路与布袋收尘器的气体与锌粉混合进口连接,布袋收尘器上部的气体出口通过管路与引风机连接,引风机通过管路与惰性气体循环冷凝器连接,惰性气体循环冷凝器通过管路与给料机与气流分级机连接的管路连接,在惰性气体循环冷凝器与给料机连接的管路上有一管路与惰性气体储罐连接;气流分级机、旋风收尘器、布袋收尘器的底部锌粉出口分别通过管路与成品锌粉储罐连接,成品锌粉储罐与包装机连接。
2. 根据权利要求1所述的设备,其特征是:所述的气流分级机是一个或一个以上。
3. 根据权利要求1所述的设备,其特征是:所述的镉塔的主塔由上到下为粗镉冷凝器、分馏部、回流部、蒸发部、无镉锌储槽,在主塔的蒸发部旁侧安装有燃烧室和换热室;
所述的铅塔的主塔由上到下为锌粉冷凝器、分馏部、回流部、蒸发部和B#锌储槽,在主塔的蒸发部旁侧安装有燃烧室和换热室;
4. 一种根据权利要求1~3任一项所述的设备的应用方法,包括粗锌经过镉塔中除镉,再通过铅塔除铅、铁高沸点杂质的两段精馏,其特征是,该方法包括以下步骤:
(1).将粗锌加入熔化炉中,在500~650℃熔化后,将锌液导入熔析炉中,在450~580℃温度下熔析40~100小时,分离部分铅铁杂质后,将初步净化的粗锌液放入镉塔保温炉中储存,温度控制在550~650℃;
(2).将步骤(1)熔析净化后的锌液通过镉塔加料器定量加入温度为600~1300℃的镉塔中,在镉塔中低沸点的镉通过蒸发精馏与锌及高沸点的杂质分离,含锌镉蒸汽被蒸发后进入镉塔的粗镉冷凝器中,得到少量的粗镉,大部分锌与高沸点杂质的混合物流入镉塔下部的无镉锌储槽中储存;
镉塔各部位温度是:燃烧室温度1000~1300℃、分流室温度800~900℃、粗镉冷凝器温度600~800℃、无镉锌储槽温度600~700℃;
(3).将步骤(2)无镉锌液加入温度为550~650℃的铅塔保温炉中,通过铅塔加料器定量加入到温度为600~1300℃铅塔中,在铅塔中锌通过蒸发精馏与高沸点的杂质分离,纯净的锌蒸汽通过蒸汽导管进入锌粉冷凝器中,高沸点的杂质与少部分锌的混合物流入铅塔底部的B#锌储槽中储存;
铅塔各部位温度是:燃烧室温度1050~1350℃、分流室温度850~950℃、B#锌储槽温度600~700℃;
(4).将步骤(3)锌粉冷凝器中的锌蒸汽,在冷却水温度为5~60℃、循环风量为700~1800M3/h、循环风压为3000~15000Pa的条件下将锌蒸汽快速冷凝成锌粉,经过密闭管道将锌粉输送至原粉料仓中储存;
(5).将步骤(4)原粉料仓中的锌粉通过给料机,在氮气流的保护下,定量加入气流分级机进行一级或多级分级,得到2~120μm不同粒度规格的产品;
所述的氮气由布袋收尘器上部的气体出口,通过管路由引风机不断抽走,并通过惰性气体循环冷凝器冷却后再返回到给料机;所述的氮气由惰性气体储罐中不断补充。
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