CN102105608B - 锌粉生产方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种生产锌粉的方法，该方法包括：在一个熔化炉中半连续地熔化锌产品；将至少一部分熔融锌产品转移至一个汽化炉；在所述汽化炉中使熔融锌基本连续地汽化成锌蒸气；将锌蒸气从所述汽化炉转移至一个冷凝器；以及使锌蒸气冷凝形成锌粉，其包括使所述冷凝器中的锌蒸气循环并使其经过一个旋风式冷却器。一种锌粉生产设备，包括：一个立式坩埚熔化炉(12)、一个立式坩埚汽化炉(14)和一个与所述汽化炉流体连通的冷凝器(18)，所述冷凝器带有一个蒸气循环系统(58)形式的热交换器。

Description

锌粉生产方法及设备

本发明涉及锌粉的生产。具体地，本发明涉及一种生产锌粉的方法和一种锌粉生产设备。

背景技术

本发明人知晓利用甑式炉的锌加工，但发现现有的甑式炉需使锌粉的生产分批进行。原料的批处理导致了生产过程的低效。本发明的目的是解决该低效问题，并降低能耗。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种生产锌粉的方法，该方法包括：

在一个熔化炉中半连续地熔化锌产品;

将至少一部分熔融锌产品转移至一个汽化炉;

在所述汽化炉中使熔融锌基本连续地汽化成锌蒸气；

将锌蒸气从所述汽化炉转移至一个冷凝器；以及

使锌蒸气冷凝形成锌粉。

所述方法可包括预热所述熔化炉的前序步骤。

所述熔化炉可以被预热至400℃至700℃。具体地，所述熔化炉可以被预热至大约500℃。

所述方法可包括将锌原料装入所述熔化炉的前序步骤。所述熔化炉中可以装入二次锌产品。具体地，所述熔化炉中可以装入来自于此前的锌处理过程的顶部或者底部锌渣料。

所述方法可包括将熔剂加入熔化炉内的熔融锌中的步骤。所述熔剂可以是基于氯化物的熔剂，用于从熔融锌中除去汽化抑制元素，例如铝和铁。

之后，在将熔融锌转移至所述汽化炉之前，可使熔融锌液的温度降低至约550℃。

将熔融锌转移至汽化炉可包括将熔融锌倒入一个耐火材料槽，并通过一个流槽将熔融锌输送至所述汽化炉内的一个坩埚中的步骤。

将熔融锌转移至汽化炉可包括将熔融锌倒入所述汽化炉内的所述坩埚中、仍留存在所述坩埚中的先熔融锌的表面之下的步骤。

重要的是，应该将新熔融锌转移至所述坩埚中而不使新熔融锌与所述坩埚中先熔融锌的表面上方的氧接触。

可以经由一个浸管将来自熔化炉的熔融锌加入至所述坩埚内的先熔融锌中。

所述方法可包括将熔融锌液维持在所述汽化炉中的步骤。

所述方法可包括将所述坩埚中的所述锌液的温度维持在920℃至1150℃的步骤。具体地，可以将所述坩埚中的所述锌液的温度维持在大约950℃。熔融锌的温度可以通过一个封环温度控制系统来维持。

在所述汽化炉中使熔融锌汽化可包括将所述汽化炉内的坩埚中的熔融锌液维持在预定水平的步骤。可以将熔融锌液维持在一个超过浸管底端水平的水平，从而隔开所述汽化坩埚中的气氛与所述汽化炉外的自由大气。

如果所述坩埚中熔融锌水平低于第一预定水平，则所述方法可包括产生第一警报的步骤。所述第一警报可以提示，应该将更多的熔融锌加入至所述汽化炉内的所述坩埚中。如果所述坩埚中熔融锌水平低于第二预定水平，则所述方法可包括产生第二警报的步骤。所述第二警报可以提示，所述浸管的底端有可能暴露了。作为一项安全措施，第二警报可以使所述汽化炉中的燃烧器关闭。而且，所述第一和第二警报可包括可听到的和可看到的指示信号中的任何一种。

将锌蒸气从所述汽化炉转移至一个冷凝器可包括收集密封的汽化炉中水平高于所述坩埚中熔融锌的表面的锌蒸气的步骤。

将锌蒸气转移至所述冷凝器可包括经由一个跨接管将锌蒸气从所述汽化炉输送至所述冷凝器。

将锌蒸气转移至所述冷凝器可包括通过一个蒸气分配岐管将锌蒸气分配于所述冷凝器中。

使锌蒸气冷凝形成锌粉可包括使所述冷凝器中的锌蒸气循环。使锌蒸气在热交换器中循环的步骤可以使锌在所述冷凝器中以由锌蒸气的循环速度决定的粒度冷凝。

所述方法可包括通过空气冷却、特别是通过一个空气冷却器使锌蒸气循环来冷却锌蒸气。

所述方法可包括通过一个旋风分离器从锌蒸气中分离出微细的锌粉颗粒。

冷凝锌蒸气可包括将冷凝器气氛中的氧维持在预定百分数的步骤。所述冷凝器气氛中的氧百分数可以维持在大约2%的水平。因此，所述方法可包括通过一个氧检测器监控所述氧百分数，其方式是：如果氧的水平超出预定水平，则用一种惰性气体吹扫所述冷凝器气氛；如果氧的水平低于预定水平，则将自由大气中的空气抽吸至所述冷凝器气氛中。具体地，所述惰性气体可以是氮气。

所述方法可包括将锌粉从冷凝器输送至一个粉尘收集装置。可以通过一个料斗和螺旋输送机将锌粉输送至所述粉尘收集装置。

本发明的另一方面提供了一种锌粉生产设备，所述设备包括：

一个可以接收锌产品的立式坩埚熔化炉；

一个可以接收来自所述熔化炉的熔融锌产品的立式坩埚汽化炉，用于汽化锌；

一个与所述汽化炉流体连通的冷凝器，用于将锌蒸气接收到所述冷凝器中，可以运行所述冷凝器将汽化的锌冷凝成锌粉。

所述锌粉生产设备可包括熔融锌物料输送装置，用于将加热的液态物料从所述熔化炉坩埚输送至所述汽化炉坩埚。所述熔融物料输送装置包括一个耐火材料槽和流槽的组合件。

所述熔化炉可包括至少部分围绕所述立式熔化坩埚的耐火炉衬。所述熔化炉可包括一个与所述熔化坩埚的外部热连通的燃气燃烧器。

至少一部分所述熔化坩埚主体可被所述耐火炉衬所包围，并且所述燃气燃烧器被安置在由所述耐火炉衬和所述熔化坩埚主体之间界定的区室内。所述熔化坩埚可由碳化硅制得。

所述熔化炉可包括用于操控所述熔化炉的操控装置。所述操控装置可为用于使所述熔化炉倾斜以使所述熔化炉中的液态物料从所述熔化坩埚流出的倾斜装置的形式。所述操控装置可包括一个用于使所述熔化炉倾斜的液压致动装置。

所述熔化炉可包括流出槽形式的出料装置，用于将来自所述熔化炉的液态物流导出。

所述汽化炉可包括至少部分围绕所述立式汽化坩埚的耐火炉衬。

所述汽化炉可包括一个与所述汽化坩埚的外部热连通的燃气燃烧器。

所述汽化坩埚主体的一部分可以被所述耐火炉衬所包围，并且所述燃气燃烧器被安置在由所述耐火炉衬和所述熔化坩埚主体之间界定的区室内。所述汽化坩埚可由碳化硅制得。

所述汽化炉可包括一个延伸至所述汽化坩埚的底部的浸管，所述浸管的顶端与所述熔融物料输送装置流体连通，并且所述浸管的底端通到所述汽化坩埚的底部。高于所述浸管底端的一个水平限定了所述汽化坩埚中熔融物料的可操作的工作下限水平。

耐火炉衬可包围所述立式汽化坩埚的各侧，并且一个顶盖可以密封所述耐火炉衬和所述汽化坩埚的顶端，由此界定了一个在所述汽化坩埚的外部和所述耐火炉衬的内部之间的燃烧器区室，并界定了一个在所述汽化坩埚内的汽化区室。

所述浸管可以穿过所述顶盖延伸至所述汽化坩埚中。

所述汽化炉可包括测量所述汽化坩埚中加热液体的量的测量装置。所述测量装置可以为重量测量装置的形式，例如其上可以安装所述汽化炉的负载传感器。所述测量装置可以为液位测量装置的形式，例如一个伸入所述汽化坩埚内的浸量尺。

所述锌粉生产设备可包括跨接管形式的蒸气输送装置，所述跨接管在第一末端具有一个通过所述汽化坩埚顶盖的开口，并具有引入到所述冷凝器内的第二末端。所述跨接管可包括一个加热元件。

所述冷凝器可由一个钢板壳体界定。所述冷凝器可包括一个在所述壳体底部的螺旋输送机装置，可以运行该装置抽出收集在所述壳体底部的固体。所述冷凝器可包括一个与蒸气输送管的第二末端连接的蒸气分配岐管，所述蒸气分配岐管通到所述壳体的内部。

所述冷凝器可包括一个循环系统，该系统具有一个在所述壳体的一端的抽出器，籍由该抽出器可以将蒸气从所述壳体中抽出；该系统还具有一个在所述壳体的另一端的入口，籍由该入口可以将抽出的蒸气返回至所述壳体的内部。所述循环系统可包括至少一个用于冷却蒸气的冷却旋风分离器。

所述冷凝器可包括一个气氛控制装置，用于控制所述汽化区室中的氧含量。所述气氛控制装置可包括一个配置在所述壳体内部的氧检测器、一个惰性气体吹扫装置、一个空气抽吸装置和一个与所述惰性气体吹扫装置和所述空气抽吸装置可控连接的处理器，如果氧含量超过预定水平，则可以运行所述气氛控制装置通过用来自所述惰性气体吹扫装置的惰性气体吹扫所述内部来降低氧含量；如果氧含量低于预定水平，则可以运行所述气氛控制装置通过打开所述空气抽吸器来增加所述壳体中的氧含量，从而在所述粉尘颗粒上形成一层使其对任何反应均呈惰性的薄氧化物层。

本发明延及一种控制锌蒸气冷凝器中的锌粉粒度的方法，该方法通过调节所述冷凝器中的锌蒸气的循环速度来获得所需的锌粉粒度。

现仅示例性地参照附图来对本发明进行描述。

附图说明

附图中：

图1示出本发明的一个锌粉生产设备。

具体实施方式

图1示出了一个锌粉生产设备10。该设备10包括一个立式坩埚熔化炉12、一个立式坩埚汽化炉14和一个冷凝器18。耐火材料槽和流槽20形式的熔融物料输送装置提供于所述熔化炉12和所述汽化炉14之间。碳化硅跨接管形式的蒸气输送装置22提供于所述汽化炉14和所述冷凝器18之间。

所述熔化炉12包括耐火炉衬24，燃气燃烧器26穿过所述耐火炉衬24伸出，所述燃烧器位于所述耐火炉衬24的内侧上。所述耐火炉衬被安装于液压驱动倾斜的工作台28之上。在所述炉衬24内部提供有一个碳化硅熔化坩埚30，其具有一个暴露于自由大气的开口端。在所述熔化坩埚30的外壁和所述耐火炉衬24的内部之间界定了一个燃烧器区室32。在所述耐火炉衬24的上沿提供有一个自所述坩埚30的流出槽34。所述熔化炉12提供有抽出系统35。

所述流出槽34与所述耐火材料槽和流槽20对齐，从而使得在所述倾斜工作台28倾斜所述耐火炉衬24时，所述熔化坩埚30的内容物会经由所述流出槽34流到所述耐火材料槽和流槽20中。

所述汽化炉14包括耐火炉衬36，燃气燃烧器38穿过所述耐火炉衬36伸出。所述燃气燃烧器提供于所述耐火炉衬36的内侧上。所述耐火炉衬36被安装于负载传感器40之上，可以运行所述负载传感器40以测量所述汽化炉的总重量。在其他实施方案中，所述汽化炉14中的物料量可以通过手动测量装置例如浸量尺等测定。在所述耐火炉衬36内部提供有一个具有朝上开口端的碳化硅汽化坩埚42。一个炉顶盖44密闭所述耐火炉衬36和所述汽化坩埚42的顶部，界定了一个封闭的燃烧器区室46并封闭所述汽化坩埚42的顶部。一个碳化硅浸管48穿过所述顶盖44伸出，从一个漏斗组件50通入所述汽化坩埚42的内部。所述跨接管22的一端穿过所述顶盖44伸出并通到所述汽化坩埚42的顶部。所述耐火材料槽和流槽20与所述漏斗组件50对齐，从而使从所述耐火材料槽和流槽20流下的液体将流入所述漏斗组件50进而流入所述汽化坩埚42。所述跨接管22包括一个整合于所述管22的电加热元件（仅示出其接线，表示为22.1），用于将该管内的温度维持在900℃，以防止在跨接管22中出现任何冷凝。

所述冷凝器18由一个钢板区室/壳体54所界定，并具有一个蒸气循环系统58形式的热交换器。所述冷凝器18包括一个与所述跨接管22的另一端流体连通的蒸气分配岐管56。配置所述蒸气分配岐管56和蒸气分配岐管喷嘴57以将来自所述汽化炉的蒸气分配到所述区室54中。所述冷凝器包括一个蒸气循环系统58，该系统具有一个在所述壳体的一端的抽出器62，籍由该抽出器可以将蒸气从所述区室54抽出；该系统还具有一个在所述区室54的另一端的回流入口60，籍由该入口可以将抽出的蒸气返回至所述壳体的内部。一个冷却器/收集器100提供于所述抽出器62的下游，并经由管道连接至一个旋风分离器102，经由另一管道64连接至一个循环风扇66并且返回至回流入口60。两个收集箱106和104分别提供于所述冷却器/收集器100和所述旋风分离器102底部的排出位置。具有气控双瓣阀的两个调节料斗（surgehopper）（未示出）分别提供于所述冷却器/收集器100和所述收集箱106之间以及所述旋风分离器102和所述收集箱104之间。控制所述双瓣阀，从而以预定间隔开关。提供一个氧检测器68以监测所述区室54内部的氧含量。提供一个出口位于所述区室54内的惰性气体吹扫系统70（使用氮气作为惰性气体）。提供一个位于所述区室54内的空气抽吸器72。所述氧气检测器68、所述氮气吹扫系统70和所述空气抽吸器72可控连接至一个SCADA控制系统（未示出），用于控制所述区室54内部的氧含量。应理解的是，可使用任何惰性气体吹扫系统来替代所述氮气系统。提供一个喷嘴清洁系统76，以清洁所述蒸气分配岐管喷嘴57。

一个螺旋输送机78提供于所述区室54的底部，以将收集于所述区室54底部的固体/锌粉从所述区室54移出。所述螺旋输送机78具有一个与螺旋输送机轴相连的内置筛分装置。

在所述输送机78的一个出口端，提供了两个排出点80、82。所述排出点80排出尺寸小于0.5mm的固体，所述排出点82排出直径大于0.5mm的固体。提供两个气控双瓣阀84，以控制所述排出点80、82的出口。

提供一个具有来自所述排出点80的入口的冷却螺旋输送机86。

提供两个固体/粉尘收集箱88、90，以分别收集来自所述排出点82和来自所述螺旋输送机86的出口的固体。

运行时，通过所述燃气燃烧器26将所述熔化炉12预热至400℃至700℃之间的温度。然后在所述熔化坩埚30中装入锌原料例如二次锌废金属。所述坩埚30中尤其可以装入顶部浮渣锌。

然后使所述熔化炉12升温至920℃至1150℃之间的温度，并将基于氯化物的熔剂加入熔融锌液中。熔融锌液的温度可以降低至550℃。

通过液压驱动倾斜的工作台28倾斜所述耐火炉衬24并经由所述流出槽34将熔融物料倒入所述耐火材料槽和流槽20中，由此将熔融物料转移至所述汽化炉14。使所述熔融物料通过所述漏斗组件50和浸管48流入所述汽化炉14。最初，将所述汽化坩埚填充至超出所述浸管48的底端的水平，但是一旦运行，则控制所述汽化坩埚中熔融物料，使其从不低于所述浸管48的底端。因此，一旦运行，物料将总是被加至所述汽化坩埚42中物料的表面之下。不使含有氧气的空气进入所述汽化炉14中熔化锌水平之上的闲置空间，这一点很重要。

一个连接至SCADA控制系统和所述燃烧器38并置于所述汽化坩埚42内部的热电偶92用于控制所述汽化坩埚中熔融料液的温度。另外，所述汽化坩埚42中熔融物料的水平通过用所述负载传感器40测量所述汽化炉14的重量或者通过机械测量装置例如浸量尺来测量。将该水平维持在高于预定的第一设定点，如果该水平降到低于所述预定的第一设定点，则会有一个警报提示，应该将更多的熔融物料加入至所述汽化坩埚。如果所述水平降到低于第二设定点，则会有一个警报提示关闭所述系统。然后关闭所述燃烧器，以使所述汽化炉中的物料冷却。

运行时，将来自所述汽化炉14的锌蒸气经由所述跨接管22转移至冷却器18。所述蒸气经由蒸气分配岐管56和蒸气分配喷嘴57进入所述冷凝器区室54。所述喷嘴57将所述蒸气分配至所述区室54内。所述喷嘴57提供有气控喷嘴擦具（wiper）（未显示）和一个气控通嘴针（未示出），从而以预定时间间隔清洁所述喷嘴。

在所述冷凝器区室54内，用所述蒸气循环系统58冷却所述蒸气，形成锌粉，滴落至所述区室54底部。

所述蒸气循环系统通过以下方式冷却所述蒸气：经由所述抽出器62从所述区室54抽出所述蒸气，在所述抽出器62的顶部提供有一个爆破口（explosive discharge）。将所述蒸气从所述抽出器62输送至一个冷却器/收集器100，所述冷却器/收集器100为散热器形式，所述散热器冷却所述蒸气并且使所述蒸气中的锌粉被收集于所述冷却器/收集器100的底部，然后经由气控双瓣阀收集于所述收集箱106中。

然后，将所述蒸气输送至所述旋风分离器102，在这里微细的颗粒与所述蒸气分离，以收集于所述旋风分离器102的底部，并经由所述气控双瓣阀收集于所述收集箱104中。该箱收集最微细的锌粉颗粒。

然后，通过所述螺旋输送机78输送收集于所述区室54底部的锌粉，并通过固定于所述螺旋输送机轴上的内置筛分装置将所述锌粉分成较小颗粒和较大颗粒。所述粉尘滴落至两个排出点80、82。较小的颗粒滴落到排出点80中，较大颗粒滴落到排出点82中进而到收集箱88中。较小颗粒经由所述冷却螺旋输送机从所述排出点80输送至收集箱90。

通过所述氮气吹扫系统70、所述空气抽吸器72、所述氧气检测器68和所述SCADA控制系统（未示出）控制所述冷凝器中的氧含量。

锌颗粒的粒度通过所述蒸气循环系统58控制。为增加粒度，使蒸气较慢地循环；为降低所述粒度，则使蒸气较快地循环。

本发明人认为，所公开的发明具有如下优点：可以半连续地生产锌粉，并且所述系统被密闭以隔离游离空气中的氧，这使得过程控制更容易。另外，粒度的可控性特别重要，而且认为粒度可更容易控制。本发明可以获得较微细的粒度，并且粒度的一致性得到了更好的控制。本发明人认为，与现有的锌粉生产设备相比，本发明将使能耗降低约50%。另外还认为，与现有的设备相比，可以提高产量。

Claims (13)

1.一种生产锌粉的方法，该方法包括：

将一个熔化炉预热至400℃至700℃之间的温度；

在所述熔化炉中半连续地熔化锌产品以产生熔融锌产品；

经由一个浸管将至少一部分熔融锌产品转移至一个汽化炉，所述浸管的顶端与熔融物料输送装置流体连通，并且所述浸管的底端通到汽化坩埚的底部；

使所述汽化炉内的熔融锌产品维持在高于所述浸管底端的预定水平；

在所述汽化炉中使熔融锌基本连续地汽化成锌蒸气；

将锌蒸气从所述汽化炉转移至一个冷凝器；以及

使锌蒸气冷凝形成锌粉。

2.权利要求1要求保护的方法，所述方法包括将二次锌原料装入所述熔化炉的前序步骤。

3.权利要求2要求保护的方法，其中所述熔化炉中装入来自于此前的锌处理过程的锌顶部渣料和锌底部渣料中的任何一种。

4.权利要求1要求保护的方法，其中在将一部分熔融锌液转移至所述汽化炉之前，使熔融锌液的温度降低至550℃。

5.权利要求1要求保护的方法，其中将熔融锌转移至所述汽化炉包括将熔融锌倒入一个耐火材料槽，并通过一个流槽将熔融锌输送至所述汽化炉内的坩埚中的步骤。

6.权利要求1要求保护的方法，其中将熔融锌转移至所述汽化炉包括将熔融锌倒入所述汽化炉内的坩埚中、仍留存在所述坩埚中的先熔融锌的表面之下的步骤。

7.权利要求6要求保护的方法，其中使所述汽化炉内的熔融锌产品维持在高于所述浸管底端的预定水平的步骤包括如下步骤：如果所述坩埚中熔融锌产品的水平低于熔融锌产品的预定水平，则产生第一警报。

8.权利要求1要求保护的方法，其中使锌蒸气冷凝形成锌粉包括使所述冷凝器中的锌蒸气循环以及通过空气冷却来冷却锌蒸气。

9.权利要求8要求保护的方法，所述方法包括通过调节所述冷凝器中的锌蒸气的循环速度来控制锌粉粒度。

10.一种锌粉生产设备，所述设备包括：

一个可以接收锌产品的立式坩埚熔化炉；

一个可以经由一个浸管来接收来自所述立式坩埚熔化炉的熔融锌产品的立式坩埚汽化炉，所述浸管的顶端与熔融物料输送装置流体连通，并且所述浸管的底端通到所述立式坩埚汽化炉中的汽化坩埚的底部以使所述汽化坩埚内的熔融锌液维持在高于所述浸管底端的预定水平；和

一个与所述立式坩埚汽化炉流体连通的冷凝器，用于将锌蒸气接收到所述冷凝器中，可以运行所述冷凝器来将汽化的锌冷凝成锌粉。

11.权利要求10要求保护的锌粉生产设备，所述设备包括耐火材料槽和流槽组合件形式的熔融物料输送装置，用于将加热的液态物料从所述立式坩埚熔化炉输送至汽化炉坩埚。

12.权利要求10要求保护的锌粉生产设备，其中所述立式坩埚汽化炉包括测量所述汽化坩埚中加热的液体的量的测量装置，以将加热的液体维持在高于所述浸管底端的水平。

13.权利要求10要求保护的锌粉生产设备，其中所述冷凝器包括一个具有一个用于冷却所述冷凝器中的蒸气的冷却旋风分离器的循环系统，其中该循环系统具有一个在壳体的一端的抽出器，籍由该抽出器将蒸气从壳体中抽出；该循环系统还具有一个在壳体的另一端的入口，籍由该入口可以将抽出的蒸气返回至壳体的内部。