CN102433449A

CN102433449A - 用热镀锌渣直接制备高纯度锌制品的蒸馏炉

Info

Publication number: CN102433449A
Application number: CN2011104605635A
Authority: CN
Inventors: 郭梁; 鲁立华; 刘葵
Original assignee: BEIJING BGRIMM ZINC INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: Bgrimm Advanced Materials Science & Technology Co ltd
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2011-12-31
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2031-12-31
Also published as: CN102433449B

Abstract

本发明公开了一种用热镀锌渣直接制备高纯度锌制品的蒸馏炉，属有色冶金行业的锌制品制备装置。蒸馏炉依次设有熔化段、蒸发段和精馏段，熔化段和蒸发段水平设置，精馏段竖直设置；其中，熔化段一端设有原料入口，熔化段另一端与蒸发段连通，蒸发段的出口通过连接通道与精馏段内设置的碳化硅塔盘的入口连通；精馏段内的碳化硅塔盘的出口通过锌蒸气导管与炉体外部的冷凝器连通。本发明集合了卧式锌蒸馏炉和塔式锌蒸馏炉的优点，适合处理热镀锌渣、硬锌等高铁含锌物料，而且能够保证一定的使用寿命，适合工业化生产高纯度锌粉和锌锭。

Description

用热镀锌渣直接制备高纯度锌制品的蒸馏炉

技术领域

本发明涉及冶金设备领域，尤其涉及一种能够去除热镀锌渣中金属铁、铅、铝等杂质制备得到高纯度锌制品的蒸馏炉。

背景技术

目前国内外高纯度锌制品的制备方法主要是蒸馏冷凝法，锌蒸馏的装置主要有卧式锌蒸馏炉和塔式锌蒸馏炉。卧式锌蒸馏炉投资小、见效快、安全可靠，但其除杂能力有限，产品中往往铅含量超标，限制了其应用；塔式锌蒸馏炉虽然除杂效果好，但对原料的要求很高，含铁高的原料入炉后降低炉体寿命，增加生产成本。热镀锌渣来源广泛，且含锌量高，在锌资源日趋紧缺的今天对其开发利用很有价值，而目前的锌蒸馏炉无法满足用热镀锌渣直接制备高纯度锌制品的要求。

发明内容

本发明实施方式提供一种用热镀锌渣直接制备高纯度锌制品的蒸馏炉，可以解决传统卧式锌蒸馏炉和塔式锌精馏炉的缺点，可以直接利用热镀锌渣、硬锌等高铁含锌物料为原料，既能高效去除高沸点杂质金属铁、铅、铝等，又能保证炉体寿命适合稳定的工业生产。

为解决上述问题本发明提供的技术方案如下：

本发明实施方式提供一种用热镀锌渣直接制备高纯度锌制品的蒸馏炉，该蒸馏炉内依次设有熔化段、蒸发段和精馏段，熔化段和蒸发段水平设置，精馏段竖直设置；其中，熔化段一端设有原料入口，熔化段另一端与蒸发段连通，蒸发段的出口通过连接通道与精馏段内设置的碳化硅塔盘的入口连通；精馏段内的碳化硅塔盘的出口通过锌蒸气导管与炉体外部的冷凝器连通。

由上述提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的蒸馏炉，通过在炉体内设置熔化段、蒸发段和精馏段三段处理空间，并使熔化段和蒸发段水平设置，精馏段竖直设置，兼备了卧式锌蒸馏炉和塔式锌蒸馏炉的优势，由熔化段、蒸发段先对热镀锌渣或硬锌等高铁含锌物料进行处理，初步去除高沸点杂质金属铁、铅、铝等，再通过精馏段的连续分馏作用得到高纯度锌蒸气，最后由锌蒸气导管引入冷凝器内冷却形成高纯度锌粉或锌锭。该蒸馏炉结构简单，可以直接利用热镀锌渣、硬锌等高铁含锌物料为原料制备高纯度锌制品，既能高效去除高沸点杂质金属铁、铅、铝等，又能保证炉体寿命适合稳定的工业生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它结构图。

图1为本发明实施例提供的蒸馏炉的内部结构示意图；

图中各标对应的名称为：1.原料入口；2.熔化段；3.锌封；4.溢流坝；5.蒸发段；6.弧形隔板；7.连接通道；8.清理孔；9.碳化硅塔盘；10.精馏段；11.炉墙；12.锌蒸气导管；13.冷凝器；14.一次空气入口；15.一次空气通道；16.二次空气预热管；17.烟气出口一；18.燃料进口一；19.燃料进口二；20.一次空气调节拉板；21.烟气出口二；22.熔化段火道；23.蒸发段火道；24.炉壳；25.支柱。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明实施例一种用热镀锌渣直接制备高纯度锌制品的蒸馏炉，可以采用发生炉煤气、水煤气、焦炉煤气等气体燃料，采用热镀锌渣、硬锌等含锌物料为原料直接制备高纯度锌制品，如图1所示，炉体内依次设有熔化段、蒸发段和精馏段，熔化段和蒸发段水平设置，精馏段竖直设置；其中，熔化段一端设有原料入口，熔化段另一端与蒸发段连通，蒸发段的出口通过连接通道与精馏段内设置的碳化硅塔盘的入口连通，蒸发段的出口连接碳化硅塔盘的入口的连接通道可以是管状通道；精馏段内的碳化硅塔盘的出口通过锌蒸气导管与炉体外部的冷凝器连通。

上述蒸馏炉的精馏段的碳化硅塔盘是一组碳化硅质的塔盘，该组塔盘以回流盘为主，塔盘底部与蒸发段通过管状通道相连，顶部与冷凝器通过锌蒸气导管相通。精馏段的外部炉墙可由轻质耐火材料构筑而成。

上述蒸馏炉中，在熔化段与蒸发段之间设有锌封，熔化段通过锌封底部的通道与蒸发段连通。在生产过程中，锌液高于锌封底部，将熔化段内空气与蒸发段内锌蒸气隔绝，并可有效阻挡熔化段中的浮渣进入蒸发段。

上述蒸馏炉的熔化段包括：熔化池、熔化段火道、隔板、烟气出口二和燃料进口二；

熔化池设置在底部，熔化池一端设置原料入口，熔化池另一端与蒸发段连通，熔化段火道设置在熔化池上方，熔化池与熔化段火道之间设置隔板；隔板可采用碳化硅材质的弧形隔板。

熔化段火道上方的炉体上设有与熔化段火道连通的烟气出口二和燃料进口二。

上述蒸馏炉中，所述熔化段火道与所述蒸发段的一次空气通道连通，连通口处设有一次空气调节拉板，可以控制空气的供入量。

这样熔化段内通过架设弧形隔板，弧形隔板上方是熔化段火道，侧面供入的气体燃料与空气混合燃烧后所产的烟气流经该通道后排出炉体，可将热源和物料隔开，形成隔焰加热。

上述蒸馏炉的蒸发段包括：蒸发池、蒸发段火道、隔板、一次空气入口、一次空气通道、烟气出口一和燃料进口一；

蒸发池设置在底部，蒸发池一端与熔化段的出口连通，蒸发池另一端与精馏段连通，蒸发段火道设置在蒸发池上方，熔化池与熔化段火道之间设置隔板；隔板可采用碳化硅材质的弧形隔板。

蒸发段火道上方设有一次空气通道，一次空气通道与炉体上的一次空气入口连通；

蒸发段火道上方的炉体上设有燃料进口一。

蒸发段火道分上下两层，下层为直流通道，上层为返流通道，上层的返流通道与烟气出口一相连，返流部分内设有二次空气预热管，二次空气预热管与精馏段的炉墙内部空间连通。

蒸发段内也通过架设弧形隔板，将热源和物料隔开，形成隔焰加热。弧形隔板上方是蒸发段火道，侧面供入的气体燃料与空气混合燃烧后所产的烟气直流入直流通道后进入返流通道返流去加热空气预热管中的二次空气，然后排出炉体进入外部设备换热器。蒸发段顶部布置有一次空气入口和一次空气通道，预热后的一次空气流经该通道进入炉内与燃料混合燃烧。

所述一次空气通道连接熔化段火道和蒸发段火道的通道开口处分别设有一次空气调节拉板，可以分别控制向熔化段火道和蒸发段火道的空气供入量。

上述蒸馏炉中，所述精馏段的炉体外墙可采用轻质耐火材料构筑而成。

蒸发段和精馏段的底部炉体上均设有清理孔，可以定期清理底渣。

上述蒸馏炉中，所述隔板采用碳化硅材质的弧形隔板。

上述蒸馏炉中，熔化段和蒸发段的炉体外包有钢质炉壳；各火道、通道由耐火材料砌筑而成，外包隔热材料，可以减小热损失，提高热效率。

上述蒸馏炉中，两个烟气出口处都设有控制烟气流量的闸板。

上述蒸馏炉中，锌蒸气导管和二次空气预热管可以是碳化硅管。

本发明的蒸馏炉可以克服传统卧式锌蒸馏炉和塔式锌精馏炉各自的缺点，能直接利用热镀锌渣、硬锌等高铁含锌物料为原料，制备高纯度的锌制品，既能高效去除高沸点杂质金属铁、铅、铝等，又能保证炉体寿命适合稳定的工业生产，是利于大力发展循环经济的蒸馏炉。

原料热镀锌渣和硬锌中主要杂质金属质量含量分别为铁0.1～5％、铅0.01～0.5％、铝0.01～2％。

本发明蒸馏炉所用原料为热镀锌渣和硬锌，原料中主要杂质金属质量含量分别为铁0.1～5％、铅0.01～0.5％、铝0.01～2％；

制备锌制品时，热镀锌渣和硬锌自原料入口1加入熔化段2中，熔化后的金属锌液流经锌封3下部的通道，通过溢流坝4进入蒸发段5，在上方弧形隔板6的加热作用下成为锌蒸气，同时去除高沸点杂质铁、铝等和大部分的铅，然后流经连接通道7进入精馏段10内的塔盘9中，经过精馏后的高纯锌蒸气通过锌蒸气导管12进入冷凝器13，在冷却作用下产出高纯度锌粉或锌锭，锌粉产品中总锌含量≮98％，金属锌含量≮96％，杂质含量为：铁≯0.02％、铅≯0.01％、铝≯0.01％；锌锭产品中锌含量≮99.99％，铅≯0.005％、镉≯0.003％、铁≯0.003％。

用本发明的蒸馏炉以热镀锌渣为原料直接制备高纯度锌制品的具体过程如下：

(1)块状原料由原料入口进入熔化段底池内，并在上方火道的隔焰加热作用下熔化为液体，控制熔化段内温度为500～650℃，液体表面的浮渣和铝铁合金层通过原料入口定期清出；

(2)液锌经过锌封下方的通道，翻过溢流坝流入蒸发段；

(3)蒸发段内液锌在上方火道的隔焰加热作用下蒸发形成锌蒸气，控制蒸发段内温度为900～1050℃，使铁、铅、铝等高沸点杂质留在蒸发段并定期排出，锌蒸气形成一定压力后由连接通道进入精馏段的塔盘底部；

(4)锌蒸气在塔盘内从下向上行进，上升过程中与流下的锌液不断洗涤和换热，通过连续的分馏作用达到很高的纯度，再由锌蒸气导管引入冷凝器内冷却形成高纯度锌粉或锌锭，少量含有高沸点杂质的锌液流下经连接通道返回蒸发段；

(5)精馏段内温度控制在880～950℃，温度的调节可以通过精馏段炉墙上孔洞的开合来完成。

本发明的蒸馏炉将卧置的熔化段和蒸发段，与竖直设置的精馏段紧密结合为一个整体，集合了卧式锌蒸馏炉和塔式锌蒸馏炉的优点，不但能有效去除高沸点杂质铁、铅、铝等，而且适合处理热镀锌渣、硬锌等高铁含锌物料，还能保证稳定生产四个月以上。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种用热镀锌渣直接制备高纯度锌制品的蒸馏炉，其特征在于，该蒸馏炉内依次设有熔化段、蒸发段和精馏段，熔化段和蒸发段水平设置，精馏段竖直设置；其中，熔化段一端设有原料入口，熔化段另一端与蒸发段连通，蒸发段的出口通过连接通道与精馏段内设置的碳化硅塔盘的入口连通；精馏段内的碳化硅塔盘的出口通过锌蒸气导管与炉体外部的冷凝器连通。

2.根据权利要求1所述的蒸馏炉，其特征在于，所述熔化段与蒸发段之间设有锌封，熔化段通过锌封底部的通道与蒸发段连通。

3.根据权利要求1所述的蒸馏炉，其特征在于，所述熔化段包括：

熔化池、熔化段火道、隔板、烟气出口二和燃料进口二；

熔化池设置在底部，熔化池一端设置原料入口，熔化池另一端与蒸发段连通，熔化段火道设置在熔化池上方，熔化池与熔化段火道之间设置隔板；

4.根据权利要求1所述的蒸馏炉，其特征在于，所述蒸发段包括：

蒸发池、蒸发段火道、隔板、一次空气入口、一次空气通道、烟气出口一和燃料进口一；

蒸发池设置在底部，蒸发池一端与熔化段的出口连通，蒸发池另一端与精馏段连通，蒸发段火道设置在蒸发池上方，蒸发池与蒸发段火道之间设置隔板；

蒸发段火道分上下两层，下层为直流通道，上层为返流通道，上层返流通道与烟气出口一相连；

蒸发段火道上方设有一次空气通道，一次空气通道与蒸发段火道和熔化段火道分别连通，连通口分别设有一次空气调节拉板。

蒸发段火道上方的炉体上设有燃料进口一。

5.根据权利要求1所述的蒸馏炉，其特征在于，所述蒸发段火道的返流通道中设有二次空气预热管；二次空气预热管与精馏段的炉墙内部空间连通。

6.根据权利要求1所述的蒸馏炉，其特征在于，所述精馏段的炉体外墙采用轻质耐火材料构筑而成。

7.根据权利要求1所述的蒸馏炉，其特征在于，所述蒸发段和精馏段的底部炉体上均设有清理孔。

8.根据权利要求3或4所述的蒸馏炉，其特征在于，所述隔板采用碳化硅材质的弧形隔板。