CN109550966A - 一种虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉的方法，在熔融的锌金属液无芯感应电炉中放入一根倒U形的石英管，另一端与喷吹装置连接；锌金属液通过倒U形的石英管以虹吸效应呈液滴状且垂直进入喷吹装置并与具有旋转的压缩空气气流接触，垂直进液的锌金属液液滴被压缩空气产生的旋转喷射气流切割破碎雾化，并进入雾化装置中呈粉末状冷却形成锌粉。该方法通过压缩空气的旋转垂直雾化喷制锌粉，既能有效将金属锌液滴破碎，又能将细小液态金属锌快速冷却，锌粉经过雾化装置和布袋收尘系统收集，雾化装置中锌粉通过筛子分级后能得到不同粒度的锌粉，能有效利用冶炼企业的废渣，提高其附加值，生产成本低，原料适应性强，具有广阔的市场前景和经济效益。

Description

一种虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉的方法及其装置

技术领域

本发明涉及有色金属冶炼技术领域，主要用于低成本制造还原剂金属锌粉的制备技术，特别涉及一种虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉的方法及其装置。

背景技术

在湿法炼锌工艺中，需要大量金属锌粉净化溶液，对金属锌粉的活性要求较高，因此对金属锌粉的粒度及纯度有一定的要求。目前制备金属锌粉的主要生产方法有蒸馏法、喷吹雾化法等。

第一种：蒸馏法，此法是将固态锌加热到1300-1350℃使之变成锌蒸汽再经精馏塔除杂后或是直接进入冷凝器冷却即成锌粉。此法生产的金属锌粉粒度细，有效锌较低，生产成本特别高，不宜用于冶金与化工行业的还原剂。

第二种：喷吹雾化法，即将金属锌高温熔化后，高压流体喷吹熔融金属锌液滴，熔融金属锌经过流体切割破碎成细小液滴，在密闭容器急冷形成固态锌粉。根据流体的不同又分为水雾化法和气雾化法。文献《江铜高压水雾化锌粉的生产实践》(铜业工程，第132期2015年第2期)中，水雾化法锌粉有效锌高、活性好，但是产出的湿锌粉在沉降池内堆存10天以上就板结，库存量有限，不利外售。气雾化法一般可选择氮气和空气两种，空气较氮气更易得到，生产成本较低。文献《锌粉生产工艺选择分析》(有色冶金设计与研究，第34卷第6期)中，其中虹吸法雾化锌粉的方法中，雾化的压缩空气分两个独立支路进入喷嘴，一路用于破碎锌液，一路用于锌液滴的快速凝固、冷却，通过有关企业生产实践发现，此法生产的金属锌粉粒度较粗，且分散性不好，不易冷却。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种虹吸垂直雾化喷吹锌粉的方法，旨在解决现有锌粉成本较高、质量不稳定的问题。为解决上述问题，本发明是这样实现的：

一种虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉的方法，包括以下步骤：

S1、将锌片、粗锌或锌粒子加入到工频有芯感应炉中，炉温控制在510—590℃使锌金属完全融化，并加入氯化铵除去氧化渣及杂质，得锌金属液；

S2、将锌金属液转移到无芯感应熔炼炉中升温至580～640℃，并保持锌液液面不波动；

S3、在无芯感应电炉中放入一根倒U形的石英管，其一端端口插入锌金属液中，另一端与喷吹装置连接；

S4、锌金属液通过倒U形的石英管，以虹吸效应方式进入垂直安装的喷吹装置，并与旋转的压缩空气气流接触，垂直进液的锌金属液液滴被压缩空气产生的旋转喷射气流切割破碎雾化，并进入雾化装置中呈粉末状冷却形成锌粉。

进一步的，所述喷吹装置呈垂直分布，步骤S4中，所述锌金属液液滴以垂直的方向进入喷吹装置后被在垂直方向上旋转的压缩空气喷射气流切割破碎雾化成粉末状，并垂直进入垂直安装的雾化装置中形成锌粉。

进一步的，步骤S3中，所述倒U形的石英管的进液端保持端口插入锌金属液液面150cm以下，倒U形的石英管另一端的出液端与垂直安装在雾化装置的气旋喷射装置后端相连接。

进一步的，步骤S1中所述的锌片、粗锌、锌粒子为锌熔铸过程中产生的锌片、粗锌或是锌浮渣，以及经筛选洗涤产出后锌粒子。

进一步的，倒U形石英管出液端连通至喷吹装置的高压风路上，喷吹装置的高压旋风喷吹时，倒U形石英管中产生负压，锌金属液在负压的作用下将锌金属液吸入到喷嘴并流入喷吹装置中。

进一步的，所述锌金属液液滴从垂直方向且从中间部位进入喷吹装置中，高压气流沿锌金属液液滴周围旋入喷吹装置，并在锌金属液液滴周围高速旋转不断切割锌金属液液滴的周围表面、使锌金属液液滴从表面开始向内切割、破碎，破碎的锌金属液并随高速旋转气流进入雾化装置中分散呈细小液态金属锌，并迅速冷却成细锌粉末。

进一步的，还包括步骤S5：将所述锌粉进入筛分系统分级筛分，获得不同粒度分级的锌粉，其中，不超过25％的锌粉进入布袋收尘系统，剩余的锌粉进入雾化装置经卸料后进入筛分系统分级筛分，所述分级筛分收集的锌粉粒度-200目≧100％。

进一步的，所述步骤S5中，所述分级筛包括经过50目的筛子筛分，得占比≦1％的上锌粉，上锌粉返回到配料，待重新融化；筛下物再经过80目的筛子再筛分，得占比≦6％的中锌粉，用于工业使用，筛下物得占比≧68％的下锌粉，下锌粉粒度-200目≧80％。

本发明的另一方面，提供了一种虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉的装置，包括：锌料进料装置，锌料进料装置连接至工频有芯感应炉，工频有芯感应炉出料至无芯感应熔炼炉，无芯感应熔炼炉的液面上方插入有倒U形的石英管的一端，倒U形的石英管的另一端连接至垂直分布的喷吹装置，喷吹装置的下方连接至雾化装置，其中，锌液液滴以垂直方向从倒U形的石英管的一端进入喷吹装置，喷吹装置喷射出沿锌液液滴表面喷射的旋转喷射气流并进入雾化装置内雾化。

进一步的，本装置还包括安装于雾化装置底部与之连接的螺旋升料装置，螺旋升料装置的出料端连接至筛分装置，筛分装置连接有布袋收尘系统

本发明的工作原理和有益效果介绍：虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉的方法是利用虹吸原理，通过倒U形的石英管进料，垂直进液的锌金属液液滴被压缩空气产生的旋转喷射气流切割破碎雾化，并进入雾化装置中呈粉末状冷却形成锌粉。该方法是将锌液进料装置、喷吹装置与雾化装置、螺旋升料装置、筛分装置成垂直布局，充分利用空间，从而达到垂直雾化喷吹制备锌粉的目的，这种方法生产效率高、环保、锌粉粒度细、锌粉粒度易于分级，安全风险小、占地面积少，提资少；使用一路进气，通过喷嘴将压缩空气在熔融金属液滴周围高速旋转切割、破碎，液态金属能快速分散到容器周围，细小液态金属锌能快速得到冷却，该方法生产工艺连续性好，得到粉末较细，生产成本较低。通过压缩空气的旋转垂直雾化喷制锌粉，既能有效将金属锌液滴破碎，又能将细小液态金属锌快速冷却，所得锌粉经过雾化装置和布袋收尘系统收集，雾化装置中锌粉通过筛子分级后能得到不同粒度的锌粉，收尘系统锌粉和筛子分级后锌粉能很好的满足不同企业对锌粉粒度的要求。本发明方法制备锌粉，能有效的利用冶炼企业的废渣，提高其附加值，生产成本低，原料适应性强，具有广阔的市场前景和经济效益。

附图说明

图1是本发明提供的虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉的方法流程图；

图2是本发明提供的虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉装置的结构示意图；

其中：1锌液进料装置、2工频有芯感应炉、3无芯感应熔炼炉、4倒U形的石英管、5布袋收尘系统、6旋转喷射气流、7雾化装置、8喷吹装置、9螺旋升料装置、10筛分装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1：虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉的方法，如图1所示，按图1的内容，其实际实施步骤：

(1)配料融化：将锌片、粗锌、锌粒子(锌片、粗锌、锌粒子为锌熔铸过程中产生的锌片、粗锌或是锌浮渣，以及经筛选洗涤产出后锌粒子)连续不断的加入到工频有芯感应炉中，炉温控制在510—590℃使锌金属完全融化，并加入氯化铵除去氧化渣及杂质；

(2)喷吹温度控制：将融化的锌金属液从工频有芯感应电炉放锌口放出，通过溜槽放入到无芯感应熔炼炉中升温，以确保锌粉喷吹温度控制在580-640℃，并保持锌液液面不波；

(3)虹吸垂直雾化喷吹：在无芯感应电炉中放入一根倒U形的石英管(4)，一端插入锌液中，入口插入锌液液面150cm以下，另一端与垂直安装在雾化装置的气旋喷射装置后相连接，压缩空气通入气旋喷射装置后，倒U形的石英管的出液端连通至喷吹装置的高压风路上，喷吹装置的高压旋风喷吹时，倒U形石英管中产生负压，锌金属液在负压的作用下将锌金属液液滴吸入到喷嘴并流入喷吹装置中，锌金属液液滴以垂直的方向进入喷吹装置后被在垂直方向上旋转的压缩空气喷射气流切割破碎雾化成粉末状，雾化粉末落入到垂直雾化装置中收集后，经卸料斗进入螺旋升料装置，通过斗提提升后进入筛分系统，实现锌粉料度分级，部分颗粒较细的粉尘经收尘系统收集。进入雾化装置的锌粉占比74.8％，进入收尘系统的锌粉占比25.2％，其中收尘系统锌粉-200目≧100％，收尘系统的锌粉粒度较细活性较高，能完全满足某冶炼企业用作还原剂的需求.

(4)筛分：雾化的锌粉于雾化装置中收集，经斗提机提升到一定高度，再经过50目和80目的筛子进行筛分，经过50目的筛子，其中有0.9％的筛上物返回工频有芯熔炼炉中重新融化，过50目筛子的锌粉再过80目的筛子，筛中锌粉占比5.6％，筛下锌粉占比68.3％，筛中锌粉能满足某些企业生产要求，筛下锌粉-200目占比81.3％，能很好的满足大部分冶炼企业用作还原剂的需求。

实施例2：如图2所示，一种虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉的装置，包括：锌料进料装置，锌料进料装置连接至工频有芯感应炉2，工频有芯感应炉2出料至无芯感应熔炼炉3，无芯感应熔炼炉3的液面上方插入有倒U形的石英管4的一端，倒U形的石英管4的另一端连接至垂直分布的喷吹装置8，喷吹装置8的下方连接至雾化装置7，其中，锌液液滴以垂直方向从倒U形的石英管4的一端进入喷吹装置8，喷吹装置8喷射出沿锌液液滴表面喷射的旋转喷射气流6并进入雾化装置7内雾化,本装置还包括安装于雾化装置7底部与之连接的螺旋升料装置9，螺旋升料装置9的出料端连接至筛分装置10，筛分装置10连接有布袋收尘系统5。锌金属液液滴从垂直方向且从中间部位进入喷吹装置8中，高压气流沿锌金属液液滴周围旋入喷吹装置8，并在锌金属液液滴周围高速旋转不断切割锌金属液液滴的周围表面、使锌金属液液滴从表面开始向内切割、破碎，破碎的锌金属液并随高速旋转气流进入雾化装置7中分散呈细小液态金属锌，并迅速冷却成细锌粉末。雾化的锌粉于雾化装置7中收集，经螺旋升料装置9提升到一定高度，再经过50目和80目的筛子进行筛分，经过50目的筛子，其中有0.9％的筛上物返回工频有芯熔炼炉中重新融化，过50目筛子的锌粉再过80目的筛子，筛中锌粉占比5.6％，筛下锌粉占比68.3％，筛中锌粉能满足某些企业生产要求，筛下锌粉-200目占比81.3％，能很好的满足大部分冶炼企业用作还原剂的需求。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将锌片、粗锌或锌粒子加入到工频有芯感应炉中，炉温控制在510—590℃使锌金属完全融化，并加入氯化铵除去氧化渣及杂质，得锌金属液；

S2、将锌金属液转移到无芯感应熔炼炉中升温至580～640℃，并保持锌液液面不波动；

S3、在无芯感应电炉中放入一根倒U形的石英管，其一端端口插入锌金属液中，另一端与喷吹装置连接；

S4、锌金属液通过倒U形的石英管，以虹吸效应方式进入垂直安装的喷吹装置，并与旋转的压缩空气气流接触，垂直进液的锌金属液液滴被压缩空气产生的旋转喷射气流切割破碎雾化，并进入雾化装置中呈粉末状冷却形成锌粉。

2.根据权利要求1所述的虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉的方法，其特征在于，步骤S3中所述喷吹装置呈垂直分布，步骤S4中，所述锌金属液液滴以垂直的方向进入喷吹装置后被在垂直方向上旋转的压缩空气喷射气流切割破碎雾化成粉末状，并垂直进入垂直安装的雾化装置中形成锌粉。

3.根据权利要求2所述的虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉的方法，其特征在于，步骤S3中，所述倒U形的石英管的进液端保持端口插入锌金属液液面150cm以下，倒U形的石英管另一端的出液端与垂直安装在雾化装置的气旋喷射装置后端相连接。

4.根据权利要求1所述的虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉的方法，其特征在于，步骤S1中所述的锌片、粗锌、锌粒子为锌熔铸过程中产生的锌片、粗锌或是锌浮渣，以及经筛选洗涤产出后锌粒子。

5.根据权利要求3所述的虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉的方法，其特征在于，所述步骤S4中，倒U形石英管出液端连通至喷吹装置的高压风路上，喷吹装置的高压旋风喷吹时，倒U形石英管中产生负压，锌金属液在负压的作用下将锌金属液吸入到喷嘴并流入喷吹装置中。

6.根据权利要求5所述的虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉的方法，其特征在于，所述锌金属液液滴从垂直方向且从中间部位进入喷吹装置中，高压气流沿锌金属液液滴周围旋入喷吹装置，并在锌金属液液滴周围高速旋转不断切割锌金属液液滴的周围表面、使锌金属液液滴从表面开始向内切割、破碎，破碎的锌金属液并随高速旋转气流进入雾化装置中分散呈细小液态金属锌，并迅速冷却成细锌粉末。

7.根据权利要求2所述的虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉的方法，其特征在于，还包括步骤S5：将所述锌粉进入筛分系统分级筛分，获得不同粒度分级的锌粉，其中，不超过25％的锌粉进入布袋收尘系统，剩余的锌粉进入雾化装置经卸料后进入筛分系统分级筛分，所述分级筛分收集的锌粉粒度-200目≧100％。

8.根据权利要求6所述的虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉的方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述分级筛包括经过50目的筛子筛分，得占比≦1％的上锌粉，上锌粉返回到配料，待重新融化；筛下物再经过80目的筛子再筛分，得占比≦6％的中锌粉，用于工业使用，筛下物得占比≧68％的下锌粉，下锌粉粒度-200目≧80％。

9.一种虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉的装置，其特征在于，包括：锌料进料装置，锌料进料装置连接至工频有芯感应炉(2)，工频有芯感应炉(2)出料至无芯感应熔炼炉(3)，无芯感应熔炼炉(3)的液面上方插入有倒U形的石英管(4)的一端，倒U形的石英管(4)的另一端连接至垂直分布的喷吹装置(8)，喷吹装置(8)的下方连接至雾化装置(7)，其中，锌液液滴以垂直方向从倒U形的石英管(4)的一端进入喷吹装置(8)，喷吹装置(8)喷射出沿锌液液滴表面喷射的旋转喷射气流(6)并进入雾化装置(7)内雾化。

10.根据权利要求9所述的虹吸垂直雾化喷吹制备锌粉的装置，其特征在于，本装置还包括安装于雾化装置(7)底部与之连接的螺旋升料装置(9)，螺旋升料装置(9)的出料端连接至筛分装置(10)，筛分装置(10)连接有布袋收尘系统(5)。