CN103435093B - 利用韦氏炉生产高等级煅烧氧化锌的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用韦氏炉生产高等级煅烧氧化锌的方法,本方法将原韦氏炉氧化室两边的四个拱形清理门改造成为两边对称的四个圆形清理门，两个滚筒从清理门横穿过氧化室，滚筒为管内置螺旋结构，利用韦氏炉的氧化室在冶炼过程中所产生的热量，对直接法氧化锌或者次氧化锌进行高温煅烧，得到重质煅烧氧化锌，同时氧化锌含量大幅度提高，此法生产的煅烧氧化锌同样可以达到煅烧窑生产的氧化锌的质量和使用性能，改善了生料氧化锌的物理属性和化学成分，比重大，流动性好，用其生产的釉料收缩性小，釉面不易出现针孔和裂纹。

Description

利用韦氏炉生产高等级煅烧氧化锌的方法

技术领域

本发明属于有色金属冶炼领域，具体涉及利用韦氏炉的氧化室热量生产高等级煅烧氧化锌的方法。

背景技术：

    目前，99%氧化锌和99.5%氧化锌都是通过直接法和间接法生产，直接法是用锌焙砂和煤炭混合通过韦氏炉生产线生产的，间接法是用锌锭通过间接法生产线由焦炭、煤气天然气加热成锌蒸汽经氧化而得到氧化锌。这两种方法都需要专门生产线生产，需要煤炭、焦炭、天然气及其他辅助材料等原料，存在工艺复杂，能耗高，成本高，产品质量不稳定等缺点。

上述直接法氧化锌和间接法氧化锌等通过锌蒸汽氧化生产的生料氧化锌，在陶瓷釉料生产中由于受自身物理性质和化学成分的影响，容易出现针孔、裂纹等缺陷。为改善生料氧化锌的物理和化学属性，一般使用煅烧炉进行高温煅烧，得到重质煅烧氧化锌。煅烧氧化锌比重大，流动性好，用于生产釉料收缩性小、成品率高，釉面不易出现针孔和裂纹。

目前，生产煅烧氧化锌的方法主要是用煅烧窑，一般使用天然气、煤气、重油直接对生料氧化锌进行加热，温度在900℃～1000℃，每吨煅烧氧化锌耗用200立方左右的天然气或者300公斤重油、500公斤煤炭。煅烧尾气采用引风机装置使系统处于负压，经冷却，用旋风分离器、袋式静电除尘后者水洗进行净化和回收。此生产方式存在投资大，耗燃料多，燃料与氧化锌直接接触加热可能引起氧化锌污染等缺点。

发明内容：

本发明的主要目的是提供一种利用韦氏炉生产过程中氧化室的热量生产煅烧氧化锌的方法，其主要特点是不需要燃料和间接加热生产煅烧氧化锌和高等级氧化锌，可以消除目前所采用方法的上述缺点。

但是本方法不是为了替代当前的煅烧窑的生产方法，而是提供给用韦氏炉生产直接法氧化锌的生产厂家，在增加很少的投资、不需要增加燃料等的情况下，可以采用的一种低成本的生产煅烧氧化锌和生产高等级氧化锌的方法，以丰富产品品种，提高产品附加值。

一种利用韦氏炉生产高等级煅烧氧化锌的方法，其特征在于：将原韦氏炉氧化室两边对称的四个拱形清理门改造成为两边对称的四个圆形清理门，两个滚筒从清理门横穿过氧化室，滚筒为管内置螺旋结构，生料氧化锌从一侧的进料口，在滚筒转动产生的推力的作用下，缓慢通过筒体从另一侧出料，进入煅烧氧化锌收集器，出料口一侧在引风机的作用下处于微负压； 

滚筒一端安装可拆卸齿条，由齿轮、变速箱、电机传动，作为驱动端；另一端安装可拆卸辊圈支撑滚筒转动，作为支撑端；两端间距比氧化室外壁间距长50公分；滚筒驱动端安装进料口，其出口在滚筒截面中间位置，滚筒支撑端安装煅烧氧化锌收集器和尾气冷却器、引风装置和布袋收尘装置；两套滚筒系统共用此套尾气冷却器、引风装置和布袋收尘装置。

圆形清理门和滚筒之间形成10毫米的间隙，在冶炼时作为新鲜空气的进风口，依据进风量的大小和冶炼需要调整氧化孔的数量和大小。

圆形清理门直径470毫米。

滚筒外径450毫米。

需要清炉时，则把滚筒退出。

冶炼时，含锌蒸汽从炉膛经被称为炉喉的拱形过道进入氧化室，氧化室在引风机的作用下处于负压状态，新鲜空气从滚筒和氧化室的间隙、氧化孔进入氧化室，空气中的氧气作为锌氧化反应的氧化剂，氧化反应是放热反应，锌蒸汽和氧化后含氧化锌的烟气在氧化室上部流动，滚筒的位置不影响此流动。在冶炼高峰期时，氧化室温度高达1300℃以上。在冶炼的结束期，氧化室内的温度在800℃以上。氧化室的温度范围可以满足煅烧氧化锌的工艺要求。

氧化锌生产过程每个冶炼周期时间90分钟至120分钟，这段时间氧化室内温度最高，最高达到1300℃，氧化锌进料量可以大一些、转速快一些；冶炼周期间歇期含出渣、投底煤、投团矿、放废气等过程时间约40分钟至60分钟，这段时间氧化室温度最低，一般为800℃左右，氧化锌进料量应该小一些、转速慢一些。进料量和转速的选择还需根据氧化锌的化学成分进行调节，1000℃灼减量越大，进料量越小、转速越慢，通过变频器调整滚筒的转速。

本发明的操作流程如下：启动滚筒开始进料，同时开启引风装置，使滚筒内处于微负压状态，煅烧时滚筒内挥发的尾气和收集器内的尾气进入冷却和收尘系统，收集器内的煅烧氧化锌产品使用不锈钢制斗车转移，让其自然冷却。

由于韦氏炉生产线氧化室温度、大小、烟气量、以及生料氧化锌的物理性能及化学成分，难以计算每批生料氧化锌的煅烧时间和滚筒转速，最简单的办法取少量样品进行试验，通过化验的数据计算当批生料氧化锌的煅烧时间和滚筒转速（以N表示）。假设冶炼周期的转速为N1，冶炼间歇期的转速N2，N2按N1的一半计算，具体方法如下：取每批生料氧化锌综合样，检测1000℃的灼减量（以A表示），在冶炼周期内，取该批生料氧化锌200公斤，从进料口下料，滚筒按某一转速（以N3表示）转动，从收集器去煅烧氧化锌样，化验1000℃的灼减量（以B表示），当批氧化锌煅烧滚筒转速N1=(A-B)/A×N3，N2=N1/2。

按上述计算方法计算本发明所阐述利用韦氏炉生产煅烧高等级氧化锌，简单易行，可以实现批量生产。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明有以下特点：

本发明利用氧化反应放热过程的热量、炉壁反射的热量、烟气的热量，对滚筒内的氧化锌进行煅烧，温度维持在800℃～1300℃，满足煅烧氧化锌对温度的要求，管内置螺旋结构除了推进氧化锌粉末流动外，还有利于氧化锌粉末与管壁的热交换，筒内保持微负压，使生料氧化锌内的挥发物（尾气）及时排除，尾气经冷却和布袋收尘进行回收。此方法简单方便，易于实施，成效明显。

本发明可选择高灼减的氧化锌或者次氧化锌，在不加燃料及其他辅料的情况下生产出高等级氧化锌，最高含量达到99.5%以上，成本低，大大提高产品档次和附加值。

本发明可以在不需要外加燃料的情况下，生产出合格的煅烧氧化锌产品，每吨氧化锌产品可以节省200立方左右的天然气或者300公斤重油、500公斤煤炭。

本发明利用氧化反应放热过程的热量，进行间接加热煅烧，与生料氧化锌不接触，避免燃料对氧化锌的二次污染。

本发明利用清理门位置装滚筒，避开烟气流的流动方向，滚筒与清理门之间的间隙作为空气的进风口，只需调整氧化孔的数量和大小，不影响冶炼过程，煅烧的热交换过程对烟气的冷却还有一定好处。

附图说明

图1是本发明的氧化室清理门改成圆形后氧化室和滚筒结构示意图。

图2是本发明的滚筒剖面示意图。

图3为原韦氏炉氧化室示意图。

图中：1、氧化室，2、拱形清理门，3、圆形清理门，4、滚筒，5、进料口，6、收集器，7、齿轮，8、变速箱，9、电机，10、辊圈。

具体实施方式：

以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的利用韦氏炉生产高等级煅烧氧化锌的方法具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

参见图1-3，一种利用韦氏炉生产高等级煅烧氧化锌的方法，其特征在于：将原韦氏炉氧化室１两边的四个拱形清理门２改造成为两边对称的四个圆形清理门３，两个滚筒４从四个圆形清理门３横穿过氧化室１，滚筒４为管内置螺旋结构，生料氧化锌从一侧的进料口５，在滚筒转动产生的推力的作用下，缓慢通过筒体从另一侧出料，进入煅烧氧化锌收集器６，出料口一侧在引风机的作用下处于微负压； 

所述滚筒４为管内置螺旋结构，此结构除了推进氧化锌粉末流动外，还有利于氧化锌粉末与管壁的热交换；滚筒两端，一端安装可拆卸齿条，由齿轮７、变速箱８、电机９传动，作为驱动端；另一端安装可拆卸辊圈１０支撑滚筒４转动，作为支撑端；两端间距比氧化室１外壁间距长50公分；滚筒４驱动端安装进料口５，其出料口在滚筒４截面中间位置，滚筒４支撑端安装煅烧氧化锌收集器６和尾气冷却器、引风装置和布袋收尘装置；两套滚筒４系统共用一套尾气冷却器、引风装置和布袋收尘装置。

圆形清理门３和滚筒４之间形成10毫米的间隙，在冶炼时作为新鲜空气的进风口，依据进风量的大小和冶炼需要调整氧化孔的数量和大小。

圆形清理３门直径470毫米。

滚筒４外径450毫米。

需要清炉时，则把滚４筒退出。

冶炼时，含锌蒸汽从炉膛经被称为炉喉的拱形过道进入氧化室，氧化室在引风机的作用下处于负压状态，新鲜空气从滚筒和氧化室的间隙、氧化孔进入氧化室，空气中的氧气作为锌氧化反应的氧化剂，氧化反应是放热反应，锌蒸汽和氧化后含氧化锌的烟气在氧化室上部流动，滚筒的位置不影响此流动。在冶炼高峰期时，氧化室温度高达1300℃以上。在冶炼的结束期，氧化室内的温度在800℃以上。氧化室的温度范围可以满足煅烧氧化锌的工艺要求。

氧化锌生产过程每个冶炼周期时间90分钟至120分钟，这段时间氧化室内温度最高，最高达到1300℃，氧化锌进料量可以大一些、转速快一些；冶炼周期间歇期含出渣、投底煤、投团矿、放废气等过程时间约40分钟至60分钟，这段时间氧化室温度最低，一般为800℃左右，氧化锌进料量应该小一些、转速慢一些。进料量和转速的选择还需根据氧化锌的化学成分进行调节，1000℃灼减量越大，进料量越小、转速越慢，通过变频器调整滚筒的转速。此装置的操作流程如下：启动滚筒开始进料，同时开启引风装置，使滚筒内处于微负压状态，煅烧时滚筒内挥发的尾气和收集器内的尾气进入冷却和收尘系统，收集器内的煅烧氧化锌产品使用不锈钢制斗车转移，让其自然冷却。

现通过以下实施例进一步说明本发明，本实施例的韦氏炉炉膛面积为十二平方米，氧化室长4988mm，宽2432mm，高2596mm。但本实施例并非限定本发明的范围，对于其他炉膛面积和氧化室尺寸的韦氏炉同样适用，在实施本发明的方法之前，韦氏炉处于正常的生产状态，这样有利于验证本发明的效果。

实施例1：使用高灼减量氧化锌实施利用韦氏炉生产高等级煅烧氧化锌的方法

步骤a：取整批生料氧化锌综合样，测量堆密度，化验氧化锌含量和1000℃灼减量。氧化锌含量为89.75%，灼减A=9.52%，堆密度0.13g/cm³。

步骤b：取本批氧化锌200公斤做转速试验，在冶炼周期开始时，启动引风机，控制引风机转速，使滚筒内处于微负压（以滚筒内烟尘不外冒为准），启动滚筒，调整变频器，滚筒转速为N3=60转/分钟。

步骤c：做完转速试验，停滚筒驱动电机、停引风装置。从收集器取本批煅烧氧化锌综合样，化验1000℃灼减量，为B=6.73%。计算滚筒转速N1=(A-B)/A×N3=(9.52-6.73)/9.52×60=17.59，N1取17转/分钟，N2=N1/2=8.5转/分钟。

步骤d：从冶炼周期开始启动滚筒，调整滚筒转速为17转/分钟，启动引风装置，使滚筒内保持负压。开始进料，生料氧化锌在滚筒内缓慢移动，产生的白烟状尾气在负压的作用下进入冷却器，由布袋收尘收集。进入冶炼间歇期，调整转速为8.5转/分钟。

步骤e：进入下一个冶炼周期和冶炼间歇期。下一个冶炼间歇期结束，本实施例结束，进行产品称量、测量、化验和评估分析。

在两个冶炼周期和两个冶炼间歇期，共用时320分钟，两个滚筒进料量2152.3公斤，得到产品1931.8公斤，经化验和测量，堆密度5.2g/cm³，氧化锌含量99.13%，灼减0.06%，从实施过程和测量化验结果，氧化锌含量提高了9.38%，按比例提高了百分之十点四五，堆密度达到重质煅烧氧化锌指标，达到本发明的目标，即利用韦氏炉生产高等级煅烧氧化锌，实现氧化锌含量的大幅度提高和生产出合格的重质煅烧氧化锌。

处理量平均每小时为404公斤，每天（24小时）接近十吨，每个韦氏炉每月可通过本发明的方法生产煅烧氧化锌约300吨，从此结果得出结论，实施本发明的方法，可以实现规模化生产。

实施例2：使用低灼减量氧化锌实施利用韦氏炉生产高等级氧化锌的方法，

步骤a：取整批生料氧化锌综合样，测量堆密度，化验氧化锌含量和1000℃灼减量。氧化锌含量为95.12%，灼减A=4.41%，堆密度0.18g/cm³。

步骤b：取本批氧化锌200公斤做转速试验，在冶炼周期开始时，启动引风机，控制引风机转速，使滚筒内处于微负压（以滚筒内烟尘不外冒为准），启动滚筒，调整变频器，滚筒转速为N3=60转/分钟。

步骤c：做完转速试验，停滚筒驱动电机、停引风装置。从收集器取本批煅烧氧化锌综合样，化验1000℃灼减量，为B=2.86%。计算滚筒转速N1=(A-B)/A×N3=(4.41-2.86)/4.41×60=21.09，N1取21转/分钟，N2=N1/2=10.5转/分钟。

步骤d：从冶炼周期开始启动滚筒，调整滚筒转速为21转/分钟，启动引风装置，使滚筒内保持负压。开始进料，生料氧化锌在滚筒内缓慢移动，产生的白烟状尾气在负压的作用下进入冷却器，由布袋收尘收集。进入冶炼间歇期，调整转速为10.5转/分钟。

步骤e：进入下一个冶炼周期和冶炼间歇期。下一个冶炼间歇期结束，本实施例结束，进行产品称量、测量、化验和评估分析。

在两个冶炼周期和两个冶炼间歇期，共用时312分钟，两个滚筒进料量2789.5公斤，得到产品2613公斤，经化验和测量，堆密度5.56g/cm³，氧化锌含量99.56%，灼减小于0.01%，从实施过程和测量化验结果，氧化锌含量提高了4.44%，按比例提高了百分之四点六七，堆密度达到重质煅烧氧化锌指标，基本达到本发明的目标，即利用韦氏炉生产高等级煅烧氧化锌的目标，由于本例使用的氧化锌含量已超过95%，所以氧化锌含量提高的空间较小，但仍实现氧化锌含量达到99.5%以上的高等级。

处理量平均每小时为536公斤，每天（24小时）接近十二吨多，每个韦氏炉每月可通过本发明的方法生产煅烧氧化锌约360吨，从此结果得出结论，实施本发明的方法，可以实现规模化生产。

实施例3：使用次氧化锌实施利用韦氏炉生产高等级煅烧氧化锌的方法

    本实施例使用的次氧化锌为回转窑生产的，只能作为生产电解锌和硫酸锌等的初级原料，附加值低，通过本实施例验证本发明效果的同时，为次氧化锌寻求一种新的加工方法。本例选择低含铅的次氧化锌。

步骤a：取整批次氧化锌综合样，测量堆密度，化验氧化锌含量和1000℃灼减量。氧化锌含量为59.1%，含铅0.3%，灼减A=40.79%，堆密度0.09g/cm³。

步骤b：取本批氧化锌200公斤做转速试验，在冶炼周期开始时，启动引风机，控制引风机转速，使滚筒内处于微负压（以滚筒内烟尘不外冒为准），启动滚筒，调整变频器，滚筒转速为N3=60转/分钟。

步骤c：做完转速试验，停滚筒驱动电机、停引风装置。从收集器取本批煅烧氧化锌综合样，化验1000℃灼减量，为B=26.24%。计算滚筒转速N1=(A-B)/A×N3=(32.79-26.24)/32.79×60=11.98，N1取11转/分钟，N2=N1/2=5.5转/分钟。

步骤d：从冶炼周期开始启动滚筒，调整滚筒转速为11转/分钟，启动引风装置，使滚筒内保持负压。开始进料，生料氧化锌在滚筒内缓慢移动，产生的白烟状尾气在负压的作用下进入冷却器，由布袋收尘收集。进入冶炼间歇期，调整转速为5.5转/分钟。

步骤e：进入下一个冶炼周期和冶炼间歇期。下一个冶炼间歇期结束，本实施例结束，进行产品称量、测量、化验和评估分析。

在两个周期和两个冶炼间歇期，共用时327分钟，两个滚筒进料量1427公斤，得到产品927.4公斤，经化验和测量，堆密度5.12g/cm³，氧化锌含量99.07%，含铅0.62%，灼减0.02%，从实施过程和测量化验结果，氧化锌含量提高了39.97%，按比例提高了百分之六十以上，堆密度达到重质煅烧氧化锌指标，达到本发明的目标，即利用韦氏炉生产高等级煅烧氧化锌的目标，氧化锌含量大于99%。

处理量平均每小时为262公斤，每天（24小时）接近六吨多，每个韦氏炉每月可通过本发明的方法生产煅烧氧化锌约200吨，从此结果得出结论，实施本发明的方法，可以实现规模化生产。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。 

Claims (3)

1. 一种利用韦氏炉生产高等级煅烧氧化锌的方法，其特征在于：将原韦氏炉氧化室（１）两边对称的四个拱形清理门（２）改造成为两边对称的四个圆形清理门（３），两个滚筒（４）从圆形清理门（３）横穿过氧化室（１），滚筒（４）为管内置螺旋结构，生料氧化锌从一侧的进料口（５），在滚筒（４）转动产生的推力的作用下，缓慢通过筒体从另一侧出料，进入煅烧氧化锌收集器（６），出料口一侧在引风机的作用下处于微负压； 

滚筒（４）一端安装可拆卸齿条，由齿轮（７）、变速箱（８）、电机（９）传动，作为驱动端；另一端安装可拆卸辊圈（１０）支撑滚筒（４）转动，作为支撑端；两端间距比氧化室（１）外壁间距长50公分；滚筒（４）驱动端安装进料口（５），其出口在滚筒（４）截面中间位置，滚筒（４）支撑端安装煅烧氧化锌收集器（６）和尾气冷却器、引风装置和布袋收尘装置；两套滚筒（４）系统共用此套尾气冷却器、引风装置和布袋收尘装置；

圆形清理门（３）和滚筒（４）之间形成10毫米的间隙，在冶炼时作为新鲜空气的进风口，依据进风量的大小和冶炼需要调整氧化孔的数量和大小；

冶炼时，含锌蒸汽从炉膛经被称为炉喉的拱形过道进入氧化室，氧化室在引风机的作用下处于负压状态，新鲜空气从滚筒和氧化室的间隙、氧化孔进入氧化室，空气中的氧气作为锌氧化反应的氧化剂，氧化反应是放热反应，锌蒸汽和氧化后含氧化锌的烟气在氧化室上部流动，滚筒的位置不影响此流动；在冶炼高峰期时，氧化室温度高达1300℃以上；在冶炼的结束期，氧化室内的温度在800℃以上；氧化室的温度范围可以满足煅烧氧化锌的工艺要求。

2.如权利要求1所述的利用韦氏炉生产高等级煅烧氧化锌的方法，其特在于：圆形清理门（３）直径470毫米。

3.如权利要求1所述的利用韦氏炉生产高等级煅烧氧化锌的方法，其特征在于：滚筒（４）外径450毫米。