CN105855559A - 一种生产置换用金属锌粉的工艺方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生产置换用金属锌粉的工艺方法及其装置，该工艺方法使用超细金属锌粉炉通过改进设备及工艺成功生产出置换用金属锌粉，包括以下步骤：1）化锌；2）蒸发；3）分散冷凝。本发明通过改进工艺方法成功用超细锌粉炉生产出粒度相对较粗，适用于湿法冶金置换用的金属锌粉；经本发明改进及革新后的超细锌粉炉，它不但能生产粗的适合于湿法冶金用的置换用金属锌粉；如若要生产原来的超细金属锌粉，改变工艺就又能实现原来的超细锌粉的生产功能。

Description

一种生产置换用金属锌粉的工艺方法及其装置

技术领域

本发明属于金属锌粉生产技术领域，具体涉及一种生产置换用金属锌粉的工艺方法及其装置。

背景技术

在湿法冶金工艺中，锌粉由于具有负的标准电极电位及较大的比表面积和化学活性在湿法炼锌工艺中用作置换剂。在湿法冶金的净化置换反应过程中，锌粉质量对净化效果影响较大，它要求其粒度不能过细、也不能过粗，一般在80~325网目，含有效锌也就是金属锌越高越好，杂质含量则越低越好。

目前，电炉锌粉是一种公知的置换用锌粉，但电炉锌粉的质量由其生产工艺决定，其有效锌也就是金属锌含量较低，一般只有80wt%~85wt%，杂质含量如铅、锑、镉、氧化锌等相对较高。在湿法冶金的净化过程中，为了达到净化和深度净化的需要，往往要加入大量的电炉锌粉，有时还不能达到实际生产的要求；这样造成后序净化渣处理量增大及有价金属回收困难。置换用金属锌粉因为其有效锌也就是金属锌含量高，一般可达95wt%以上，且杂质含量低；它在湿法冶金的净化过程中占有较大的优势，但置换用金属锌粉是由专门生产粗金属锌粉的炉子生产，适用面较窄，工艺要求也比较严格。

而作为生产细金属锌粉和超细金属锌粉的超细锌粉炉，它一般只能生产粒度在400-1000网目的细金属锌粉或粒度在1000网目以上的超细金属锌粉。细金属锌粉和超细金属锌粉主要用于涂料、油漆等有限的领域，客户少，市场狭窄，储存、运输、销售成本都比较高。而置换用的粗金属锌粉则市场相对广阔，各种成本相对较低，加之目前市场相对较好。对于已有的生产细金属锌粉和超细金属锌粉的超细锌粉炉来说，如果继续生产细金属锌粉和超细金属锌粉势必造成亏损，如果放置设备不用，更造成占用场地、设备锈蚀等损失。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种生产置换用金属锌粉的工艺方法；本发明的第二目的在于提供一种生产置换用金属锌粉的装置。

本发明的第一目的是这样实现的，包括以下步骤：

1）化锌：从化锌池的投料口分批量投入锌锭，将化锌池温度保持在400~500℃，使锌锭边投入边熔化，保持化锌池里有锌熔化液2800~3200公斤，然后每12~17分钟投入一次，每次投入量50~70公斤；

2）蒸发：锌熔化液从过液口流入到蒸发池，加热将蒸发池温度保持在1000~1100℃，锌熔化液在蒸发池里被蒸发为锌蒸汽；

3）分散冷凝：蒸发后的锌蒸汽从导气管进入到冷凝桶，锌蒸汽流量为245~255公斤/小时，冷凝桶的温度为230~270℃，风机从冷凝桶靠近导气管一端的顶部向下吹氮气，风机转速为600~800转/分钟，被吹的气流经过冷凝、重力收尘再以风机为动力返回，形成闭路循环；从而实现锌蒸气冷凝并分散而得到置换用金属锌粉，在生产过程中，整个蒸发、冷凝体系使用氮气保护，并且每6~7天将体系使用的氮气置换一次。

本发明的第二目的是这样实现的，包括化锌池，蒸发池，过液口，导气管，冷凝桶，风机，收粉器，密封盖板，所述的蒸发池为两个，且对称地设置在化锌池的两边，蒸发池的墙体上安装有发热体，所述发热体包括碳化硅棒、碳化硅管和绝缘体，碳化硅棒安装在碳化硅管的内部，用绝缘体将两者隔开并绝缘，其特征在于所述化锌池与蒸发池之间设置有碳化硅隔墙离，过液口设置在碳化硅隔离墙的下部，蒸发池通过导气管与冷凝桶相连，导气管与水平面的安装夹角为24~26°，且导气管位于冷凝桶的一端高于位于蒸发池的一端，冷凝桶的顶部设置有吹风口和出风口，吹风口和出风口相对设置，且吹风口设置于导气管的上方，风机的排风口与所述吹风口相连，收粉器的进风管与所述出风口相连，收粉器的出风管再通过风管连接到风机的吸风口，所述的化锌池和蒸发池顶部均安装有密封盖板，所述化锌池顶部的密封盖板上设置有投料口。

本发明的有益效果：

1、通过对生产细金属锌粉或超细金属锌粉的超细锌粉炉进行工艺技术革新，采用新的工艺方法，成功用超细锌粉炉生产出粒度相对较粗，适用于湿法冶金置换用的金属锌粉；通过增大化锌池容量保证锌熔化液量，再通过分批量均匀的投入原料，使原料熔化及蒸发速度均匀稳定，保证通过导气管进入冷凝桶的锌蒸汽流量均匀稳定，使产品成品率高，颗粒均匀；通过在化锌池与蒸发池之间设置的碳化硅隔离墙传热而间接加热熔化锌锭，而不是在化锌池里设置加热源熔化锌锭，大大降低了能耗，降低了生产成本；通过调整导气管角度，实现了进入冷凝桶的锌蒸汽稳定均匀，容易凝结成粗颗粒的金属锌粉；通过调整风机位置和风机转速，使从导气管进来的锌蒸汽在分散还不充分的条件下就冷凝成颗粒较大的、合乎要求的置换用金属锌粉；通过调整冷凝桶的温度，使冷凝速度减缓，锌蒸汽凝结时间得到了延长；通过每6~7天用氮气置换一次，提高产品有效锌的含量。

2、经本发明改进及革新后的超细锌粉炉，它不但能生产粗的适合于湿法冶金用的置换用金属锌粉；如若要生产原来的超细金属锌粉，改变工艺就又能实现原来的超细锌粉的生产功能；而传统的生产湿法冶金置换用金属锌粉的设备则不能做到。

3、本发明采用生产超细金属锌粉的原理，经过改进及革新，成功生产出粗的适合于湿法冶金用的金属锌粉，且不产生新的废气、废水、废渣，符合国家的环保及产业发展政策。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图中：1-化锌池，2-蒸发池，3-碳化硅隔离墙，4-过液口，5-导气管，6-冷凝桶，7-风机，8-收粉器，9-密封盖板，10-吹风口，11-出风口。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明所述的工艺方法包括以下步骤：

1）化锌：从化锌池的投料口分批量投入锌锭，将化锌池温度保持在400~500℃，使锌锭边投入边熔化，保持化锌池里有锌熔化液2800~3200公斤，然后每12~17分钟投入一次，每次投入量50~70公斤；

2）蒸发：锌熔化液从过液口流入到蒸发池，加热将蒸发池温度保持在1000~1100℃，锌熔化液在蒸发池里被蒸发为锌蒸汽；

3）分散冷凝：蒸发后的锌蒸汽从导气管进入到冷凝桶，锌蒸汽流量为245~255公斤/小时，冷凝桶的温度为230~270℃，风机从冷凝桶靠近导气管一端的顶部向下吹氮气，风机转速为600~800转/分钟，被吹的气流经过冷凝、重力收尘再以风机为动力返回，形成闭路循环；从而实现锌蒸气冷凝并分散而得到置换用金属锌粉，在生产过程中，整个蒸发、冷凝体系使用氮气保护，并且每6~7天将体系使用的氮气置换一次。

步骤1中所述的将化锌池温度保持在400~500℃是由设置在化锌池与蒸发池之间的碳化硅隔离墙传热而间接加热保持温度的。

步骤2所述的加热是在蒸发池里安装内含碳化硅棒的碳化硅管，利用碳化硅棒把电能转化为热能，经过外层的碳化硅管导热而进行加热。

步骤3所述的锌蒸汽流量为250公斤/小时。

步骤3所述的冷凝桶的温度为240~260℃。

步骤3所述的重力收尘是锌蒸汽经过风机向下吹气被冷凝并分散成金属锌粉之后，金属锌粉经过重力沉降的作用实现收集的过程。

如图1所示的生产置换用金属锌粉的工艺方法的装置，包括化锌池1，蒸发池2，过液口4，导气管5，冷凝桶6，风机7，收粉器8，密封盖板9，所述的蒸发池2为两个，且对称地设置在化锌池1的两边，蒸发池2的墙体上安装有发热体，所述发热体包括碳化硅棒、碳化硅管和绝缘体，碳化硅棒安装在碳化硅管的内部，用绝缘体将两者隔开并绝缘，其特征在于所述化锌池1与蒸发池2之间设置有碳化硅隔墙离3，过液口4设置在碳化硅隔离墙3的下部，蒸发池2通过导气管5与冷凝桶6相连，导气管5与水平面的安装夹角为24~26°，且导气管5位于冷凝桶6的一端高于位于蒸发池2的一端，冷凝桶6的顶部设置有吹风口10和出风口11，吹风口10和出风口11相对设置，且吹风口10设置于导气管5的上方，风机7的排风口与所述吹风口10相连，收粉器8的进风管与所述出风口11相连，收粉器8的出风管再通过风管连接到风机7的吸风口，所述的化锌池1和蒸发池2顶部均安装有密封盖板9。

所述的化锌池1长1米、宽0.4米、高0.6米。

所述的碳化硅隔墙离3厚度为 24厘米，高1米，分为碳化硅墙段和普通耐火墙段，所述普通耐火墙段砌筑在碳化硅墙段上，碳化硅墙段高度为0.5米，普通耐火墙段高度为0.5米，过液口4设置在碳化硅隔离墙段。

所述碳化硅隔离墙3的砌筑方法是，先从锌蒸发池的底部开始用碳化硅砖砌筑50厘米高的碳化硅墙并预留好过液口，再在其上面用普通耐火砖砌筑50厘米高的普通耐火砖墙。

所述的过液口4为高10厘米、宽5厘米、厚度24厘米的方形口，且过液口4底部距离碳化硅隔离墙底部3厘米。

所述导气管5与水平面的安装夹角为25°，且导气管5位于冷凝桶6的一端高于位于蒸发池2的一端。

所述冷凝桶6的底部设置有收粉装置。

所述化锌池1顶部的密封盖板9上设置有投料口。

所述收粉器8包括一级收粉器和二级收粉器。

实施例1

取本公司外购的一批锌锭（锌≥98.5%、铁≤0.1%、铅≤0.8%、镉≤0.2%）50吨，按照以下步骤投入生产：

1）化锌：从化锌池的投料口分批量投入锌锭，将化锌池温度保持在400℃，使锌锭边投入边熔化，保持化锌池里有锌熔化液2800公斤，然后每12分钟投入一次，每次投入量50公斤；

2）蒸发：锌熔化液从过液口流入到蒸发池，加热将蒸发池温度保持在1000℃，锌熔化液在蒸发池里被蒸发为锌蒸汽；

3）分散冷凝：蒸发后的锌蒸汽从导气管进入到冷凝桶，锌蒸汽流量为245公斤/小时，冷凝桶的温度为230℃，风机从冷凝桶靠近导气管一端的顶部向下吹氮气，风机转速为600转/分钟，被吹的气流经过冷凝、重力收尘再以风机为动力返回，形成闭路循环；从而实现锌蒸气冷凝并分散而得到置换用金属锌粉，在生产过程中，整个蒸发、冷凝体系使用氮气保护，并且每6天将体系使用的氮气置换一次。

产品经过综合取样分析，粗粉率也就是80~325网目的产出率达95.50wt%，有效锌含量也就是金属锌含量达97.30wt%，锌金属直收率98.12wt%，且粒度均匀无结块，完全能满足置换用金属锌粉的指标要求。

实施例2

取本公司外购的一批锌锭（锌≥98.5%、铁≤0.1%、铅≤0.8%、镉≤0.2%）50吨，按照以下步骤投入生产：

1）化锌：从化锌池的投料口分批量投入锌锭，将化锌池温度保持在450℃，使锌锭边投入边熔化，保持化锌池里有锌熔化液3000公斤，然后每15分钟投入一次，每次投入量60公斤；

2）蒸发：锌熔化液从过液口流入到蒸发池，加热将蒸发池温度保持在1050℃，锌熔化液在蒸发池里被蒸发为锌蒸汽；

3）分散冷凝：蒸发后的锌蒸汽从导气管进入到冷凝桶，锌蒸汽流量为250公斤/小时，冷凝桶的温度为240℃，风机从冷凝桶靠近导气管一端的顶部向下吹氮气，风机转速为700转/分钟，被吹的气流经过冷凝、重力收尘再以风机为动力返回，形成闭路循环；从而实现锌蒸气冷凝并分散而得到置换用金属锌粉，在生产过程中，整个蒸发、冷凝体系使用氮气保护，并且每7天将体系使用的氮气置换一次。

产品经过综合取样分析，粗粉率也就是80~325网目的产出率达96.20wt%，有效锌含量也就是金属锌含量达97.80wt%，锌金属直收率98.43wt%，且粒度均匀无结块，完全能满足置换用金属锌粉的指标要求。

实施例3

取本公司外购的一批锌锭（锌≥98.5%、铁≤0.1%、铅≤0.8%、镉≤0.2%）50吨，按照以下步骤投入生产：

1）化锌：从化锌池的投料口分批量投入锌锭，将化锌池温度保持在500℃，使锌锭边投入边熔化，保持化锌池里有锌熔化液3200公斤，然后每17分钟投入一次，每次投入量70公斤；

2）蒸发：锌熔化液从过液口流入到蒸发池，加热将蒸发池温度保持在1100℃，锌熔化液在蒸发池里被蒸发为锌蒸汽；

3）分散冷凝：蒸发后的锌蒸汽从导气管进入到冷凝桶，锌蒸汽流量为255公斤/小时，冷凝桶的温度为270℃，风机从冷凝桶靠近导气管一端的顶部向下吹氮气，风机转速为800转/分钟，被吹的气流经过冷凝、重力收尘再以风机为动力返回，形成闭路循环；从而实现锌蒸气冷凝并分散而得到置换用金属锌粉，在生产过程中，整个蒸发、冷凝体系使用氮气保护，并且每7天将体系使用的氮气置换一次。

产品经过综合取样分析，粗粉率也就是80~325网目的产出率达96.60wt%，有效锌含量也就是金属锌含量达98.32wt%，锌金属直收率98.66wt%，且粒度均匀无结块，完全能满足置换用金属锌粉的指标要求。

Claims (10)

1.一种生产置换用金属锌粉的工艺方法，其特征在于所述工艺方法包括以下步骤：

1）化锌：从化锌池的投料口分批量投入锌锭，将化锌池温度保持在400~500℃，使锌锭边投入边熔化，保持化锌池里有锌熔化液2800~3200公斤，然后每12~17分钟投入一次，每次投入量50~70公斤；

2）蒸发：锌熔化液从过液口流入到蒸发池，加热将蒸发池温度保持在1000~1100℃，锌熔化液在蒸发池里被蒸发为锌蒸汽；

3）分散冷凝：蒸发后的锌蒸汽从导气管进入到冷凝桶，锌蒸汽流量为245~255公斤/小时，冷凝桶的温度为230~270℃，风机从冷凝桶靠近导气管一端的顶部向下吹氮气，风机转速为600~800转/分钟，被吹的气流经过冷凝、重力收尘再以风机为动力返回，形成闭路循环；从而实现锌蒸气冷凝并分散而得到置换用金属锌粉，在生产过程中，整个蒸发、冷凝体系使用氮气保护，并且每6~7天将体系使用的氮气置换一次。

2.根据权利要求1所述的生产置换用金属锌粉的工艺方法，其特征在于步骤1中所述的将化锌池温度保持在400~500℃，是由设置在化锌池与蒸发池之间的碳化硅隔离墙传热而间接加热保持温度的。

3.根据权利要求1所述的生产置换用金属锌粉的工艺方法，其特征在于步骤2所述的加热是在蒸发池里安装内含碳化硅棒的碳化硅管，利用碳化硅棒把电能转化为热能，经过外层的碳化硅管导热而进行加热。

4.根据权利要求1所述的生产置换用金属锌粉的工艺方法，其特征在于步骤3所述的锌蒸汽流量为250公斤/小时。

5.根据权利要求1所述的生产置换用金属锌粉的工艺方法，其特征在于步骤3所述的冷凝桶的温度为240~260℃。

6.一种实现如权利要求1所述的生产置换用金属锌粉的工艺方法的装置，包括化锌池（1），蒸发池（2），过液口（4），导气管（5），冷凝桶（6），风机（7），收粉器（8），密封盖板（9），所述的蒸发池（2）为两个，且对称地设置在化锌池（1）的两边，蒸发池（2）的墙体上安装有发热体，所述发热体包括碳化硅棒、碳化硅管和绝缘体，碳化硅棒安装在碳化硅管的内部，用绝缘体将两者隔开并绝缘，其特征在于所述化锌池（1）与蒸发池（2）之间设置有碳化硅隔墙离（3），过液口（4）设置在碳化硅隔离墙（3）的下部，蒸发池（2）通过导气管（5）与冷凝桶（6）相连，导气管（5）与水平面的安装夹角为24~26°，冷凝桶（6）的顶部设置有吹风口（10）和出风口（11），吹风口（10）和出风口（11）相对设置，且吹风口（10）设置于导气管（5）的上方，风机（7）的排风口与所述吹风口（10）相连，收粉器（8）的进风管与所述出风口（11）相连，收粉器（8）的出风管再通过风管连接到风机（7）的吸风口，所述的化锌池（1）和蒸发池（2）顶部均安装有密封盖板（9），所述化锌池（1）顶部的密封盖板（9）上设置有投料口。

7.根据权利要求6所述的生产置换用金属锌粉的装置，其特征在于所述的化锌池（1）长1米、宽0.4米、高0.6米。

8.根据权利要求6所述的生产置换用金属锌粉的装置，其特征在于所述的碳化硅隔墙离（3）厚度为 24厘米、高1米，分为碳化硅墙段和普通耐火墙段，所述普通耐火墙段砌筑在碳化硅墙段上，碳化硅墙段高度为0.5米，普通耐火墙段高度为0.5米，过液口（4）设置在碳化硅隔离墙段。

9.根据权利要求6所述的生产置换用金属锌粉的装置，其特征在于所述的过液口（4）为高10厘米、宽5厘米、厚度24厘米的方形口，且过液口（4）底部距离碳化硅隔离墙（3）底部3厘米。

10.根据权利要求6所述的生产置换用金属锌粉的装置，其特征在于所述导气管（5）与水平面的安装夹角为25°。