CN111233026A - 一种间接法氧化锌制备装置及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种间接法氧化锌制备装置及其制备方法，涉及氧化锌制备技术领域，为解决现有的氧化锌制备装置热量能耗较大的问题。所述加热装置的内部设置有坩埚，所述坩埚的内部安装有放置盘，所述上盖上端的一侧设置有输送管，所述上盖上端的另一侧设置有空气管道，所述输送管与空气管道之间安装有热量回收管，所述热量回收管的中间位置处安装有第一风机，所述第一风机的一侧设置有电磁阀门，所述空气管道的中间位置处设置有预热筒，所述输送管的一端安装有蛇形管，所述蛇形管的外部设置有冷却管，所述蛇形管的一端安装有旋流分离器，所述旋流分离器的下端设置有收集装置。
Description
技术领域
本发明涉及氧化锌制备技术领域，具体为一种间接法氧化锌制备装置及其制备方法。
背景技术
氧化锌生产方法有直接发和间接法之分。间接法氧化锌，顾名思义表明它是通过间接法制造的产品。间接法一般以锌锭为原料，锌锭在石墨坩埚内于1000℃的高温下转换为锌蒸汽，随后被鼓入的空气氧化生成氧化锌,并在冷却管后收集得到产品氧化锌颗粒。也可采用锌渣为原料，不同的锌锭和锌渣原料重金属含量直接影响产物的重金属杂质含量，生产出的氧化锌纯度虽有区别，但采用间接法工艺生产的氧化锌产品纯度为99.5％-99.7％，一般使用专业的设备完成整体操作，保证氧化锌制备效率。
但是，现有的间接法氧化锌制备装置,在对坩埚内部锌锭高温汽化的同时会散发大量热量，这些热量在后续处理过程中需要对其进行降温，而氧气以常温的方式进入坩埚内，热量的一进一出将会提高能耗，提高氧化锌制备成本，因此不满足现有的需求，对此我们提出了一种间接法氧化锌制备装置及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种间接法氧化锌制备装置及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的氧化锌制备装置热量能耗较大的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种间接法氧化锌制备装置，包括加热装置，所述加热装置的内部设置有坩埚，所述坩埚的内部安装有放置盘，所述坩埚的上方安装有上盖，所述上盖上端的一侧设置有输送管，所述上盖上端的另一侧设置有空气管道，所述输送管与空气管道之间安装有热量回收管，所述热量回收管的中间位置处安装有第一风机，所述第一风机的一侧设置有电磁阀门，所述空气管道的中间位置处设置有预热筒，所述输送管的一端安装有蛇形管，所述蛇形管的外部设置有冷却管，所述蛇形管的一端安装有旋流分离器，且旋流分离器与蛇形管通过进气管密封连接，所述旋流分离器的下端设置有收集装置，所述收集装置的底部设安装有风扇，所述风扇的上方安装有加热丝，所述加热丝的上方设置有收集板。
优选的，所述热量回收管与预热筒和输送管密封连接，所述第一风机与热量回收管密封连接。
优选的，所述空气管道与上盖和预热筒密封连接，所述预热筒的内部设置有波浪过滤网，波浪过滤网设置有三个，且波浪过滤网依次分布。
优选的，所述空气管道的中间位置处安装有单向阀，且单向阀与空气管道密封连接。
优选的，所述放置盘的上方设置有凸架，凸架设置有若干个，且凸架与放置盘为一体结构，所述凸架之间设置有第一通孔。
优选的，所述冷却管呈螺旋状缠绕于蛇形管的外部，所述蛇形管的上方设置有水箱，且冷却管的两端与水箱密封连接，所述水箱的一侧安装有循环泵。
优选的，所述旋流分离器与进气管密封连接，且进气管的一端延伸至旋流分离器的内部，所述进气管位于旋流分离器内部的一端的所在平面与旋流分离器所在平面小于九十度的夹角为十五度，所述进气管的直径小于蛇形管的直径。
优选的，所述进气管的中间位置处安装有第二风机，且第二风机与进气管密封连接。
优选的，所述风扇与收集装置通过螺栓固定，所述加热丝与收集装置通过螺栓固定，所述收集板上呈环形阵列开设有若干第二通孔。
优选的，一种间接法氧化锌制备装置的制备方法，包括步骤如下：
步骤一、首先将锌锭放置于放置盘的上方，启动加热装置，对坩埚进行加热升温，随着内部温度的不断上升，当内部达到1000℃时，锌锭产生汽化；
步骤二、将空气管道一端的氧气设备接通，氧气通过预热筒对内部进行输送，氧气与汽化的锌蒸汽相结合产生氧化反应，从而形成氧化锌，并通过输送管继续输送；
步骤三、通过打开热量回收管上的电磁阀门和第一风机，第一风机为负压，能够将输送管内的一部分高温氧化锌蒸汽输送到预热筒内，而预热筒为氧气与高温氧化锌蒸汽的混合腔，在混合的过程中高温氧化锌蒸汽与氧气产生热量交换，对整个气体起到预加热的作用，随后在氧气设备压力的作用下通过空气管道进入坩埚内部；
步骤四、高温的氧化锌气体进入蛇形管时，通过预先启动循环泵，将水箱内部的冷却液加压抽出，使其在冷却管的内部不断进行循环，而S型的管道设计使得氧化锌气体流速较慢，进而在与冷却管的热量交换下迅速降温，转变为氧化锌颗粒；
步骤五、在第二风机的作用下，使其以高速状态进入旋流分离器内部，气体沿一定角度进入旋流分离器，迫使气体做自上而下的旋转运动，外旋流中的氧化锌颗粒受到离心力作用，向内壁方向移动，与微小杂质尘体分离，进入下方锥形筒后，由于锥形筒底流口大大缩小，气体无法迅速从出料管排出，而顶部的微小杂质尘体出口，由于处于低压区而使一部分微小杂质尘体向其移动，因而形成向上的旋转运动，并从微小杂质尘体出口排出，将氧化锌颗粒与气体中微小杂质尘体分离；
步骤六、经过分离的氧化锌颗粒进入收集装置内部时，通过对加热丝进行供电，使其产生热量，同时启动风扇，将含热量气体向上吹出，通过收集板上的第二通孔对上方的氧化锌颗粒进行干燥，便于后期进行收集。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过设置有热量回收机构，受加热装置的加热作用，坩埚内部温度迅速上升，达到1000℃时，锌锭转化为锌空气，在与氧气反应后通过输送管进行输送，通过打开热量回收管上的电磁阀门和第一风机，第一风机为负压，能够将输送管内的一部分高温氧化锌蒸汽输送到预热筒内，而预热筒为氧气与高温氧化锌蒸汽的混合腔，在混合的过程中高温氧化锌蒸汽与氧气产生热量交换，对整个气体起到预加热的作用，随后在氧气设备压力的作用下通过空气管道进入坩埚内部，由于进入的气体预先经过加热，在进入坩埚内部时，对整体温度的影响较小，从而减少了额外热量的消耗，起到节能的效果。
2、本发明通过在预热筒的内部设置有三层波浪过滤网，波浪过滤网为无纺布材质，中间存在若干细小的通孔，波浪过滤网之间形成层层阻隔，能够过进入的氧气进行过滤，避免杂质颗粒混入坩埚内部，影响制备效果。
3、本发明通过在坩埚底部的上方架设有放置盘，放置盘上依次设置有若干凸架，凸架之间则设置有若干第一通孔，凸架主要用来支撑锌锭，通过启动加热装置，热量通过坩埚的四周以及底部对锌锭进行加热，由于放置盘的设置，使得锌锭呈整体架空的状态，底部的第一通孔能够便于底部热量的向上延伸，加快锌锭的快速汽化，从而提高氧化锌的制备效率。
4、本发明通过在输送管的一端安装有蛇形管，蛇形管的外部呈螺旋状缠绕有冷却管，当高温的氧化锌气体进入蛇形管时，通过预先启动循环泵，将水箱内部的冷却液加压抽出，使其在冷却管的内部不断进行循环，而S型的管道设计使得氧化锌气体流速较慢，进而在与冷却管的热量交换下迅速降温，冷却效果得到提高。
5、本发明通过在蛇形管的出口端安装有旋流分离器，旋流分离器与蛇形管之间通过进气管密封连接，由于进气管的直径小于蛇形管的直径，在气体进入的同时起到增压的作用，同时在第二风机的作用下，使其以高速状态进入旋流分离器内部，气体沿一定角度进入旋流分离器，迫使气体做自上而下的旋转运动，外旋流中的氧化锌颗粒受到离心力作用，向内壁方向移动，与微小杂质尘体分离，到达内壁附近的颗粒受到连续的气体推动，沿内壁向下运动，进入下方锥形筒后，因内径逐渐缩小，气体旋转速度加快，由于气体产生涡流运动时沿径向方向的压力分布不均，导致气体趋向于轴线方向移动。同时，由于锥形筒底流口大大缩小，气体无法迅速从出料管排出，而顶部的微小杂质尘体出口，由于处于低压区而使一部分微小杂质尘体向其移动，因而形成向上的旋转运动，并从微小杂质尘体出口排出，通过这种设计，能够将氧化锌颗粒与气体中微小杂质尘体分离，达到提高整体质量的效果。
6、本发明通过在收集装置的底部设置有干燥机构，经过分离的氧化锌颗粒进入收集装置内部时，通过对加热丝进行供电，使其产生热量，同时启动风扇，将含热量气体向上吹出，通过收集板上的第二通孔对上方的氧化锌颗粒进行干燥，便于后期进行收集，从而提高氧化锌颗粒的制备效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的放置盘立体图；
图3为本发明的旋流分离器内部俯视图；
图4为本发明的A区域局部放大图；
图5为本发明的B区域局部放大图。
图中：1、加热装置；2、坩埚；3、放置盘；4、上盖；5、输送管；6、热量回收管；7、电磁阀门；8、第一风机；9、预热筒；10、空气管道；11、单向阀；12、蛇形管；13、冷却管；14、水箱；15、循环泵；16、第二风机；17、进气管；18、旋流分离器；19、收集装置；20、凸架；21、第一通孔；22、波浪过滤网；23、收集板；24、第二通孔；25、加热丝；26、风扇。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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。
请参阅图1-5，本发明提供的一种实施例：一种间接法氧化锌制备装置及其制备方法，包括加热装置1，加热装置1的内部设置有坩埚2，坩埚2的内部安装有放置盘3，坩埚2的上方安装有上盖4，上盖4上端的一侧设置有输送管5，上盖4上端的另一侧设置有空气管道10，输送管5与空气管道10之间安装有热量回收管6，热量回收管6的中间位置处安装有第一风机8，第一风机8的一侧设置有电磁阀门7，空气管道10的中间位置处设置有预热筒9，输送管5的一端安装有蛇形管12，蛇形管12的外部设置有冷却管13，蛇形管12的一端安装有旋流分离器18，且旋流分离器18与蛇形管12通过进气管17密封连接，旋流分离器18的下端设置有收集装置19，收集装置19的底部设安装有风扇26，风扇26的上方安装有加热丝25，加热丝25的上方设置有收集板23。
进一步，热量回收管6与预热筒9和输送管5密封连接，第一风机8与热量回收管6密封连接。
进一步，空气管道10与上盖4和预热筒9密封连接，预热筒9的内部设置有波浪过滤网22，波浪过滤网22设置有三个，且波浪过滤网22依次分布。
进一步，空气管道10的中间位置处安装有单向阀11，且单向阀11与空气管道10密封连接。
进一步，放置盘3的上方设置有凸架20，凸架20设置有若干个，且凸架20与放置盘3为一体结构，凸架20之间设置有第一通孔21。
进一步，冷却管13呈螺旋状缠绕于蛇形管12的外部，蛇形管12的上方设置有水箱14，且冷却管13的两端与水箱14密封连接，水箱14的一侧安装有循环泵15
进一步，旋流分离器18与进气管17密封连接，且进气管17的一端延伸至旋流分离器18的内部，进气管17位于旋流分离器18内部的一端的所在平面与旋流分离器18所在平面小于九十度的夹角为十五度，进气管17的直径小于蛇形管12的直径。
进一步，进气管17的中间位置处安装有第二风机16，且第二风机16与进气管17密封连接。
进一步，风扇26与收集装置19通过螺栓固定，加热丝25与收集装置19通过螺栓固定，收集板23上呈环形阵列开设有若干第二通孔24。
进一步，一种间接法氧化锌制备装置的制备方法，包括步骤如下：
步骤一、首先将锌锭放置于放置盘3的上方，启动加热装置1，对坩埚2进行加热升温，随着内部温度的不断上升，当内部达到1000℃时，锌锭产生汽化；
步骤二、将空气管道10一端的氧气设备接通，氧气通过预热筒9对内部进行输送，氧气与汽化的锌蒸汽相结合产生氧化反应，从而形成氧化锌，并通过输送管5继续输送；
步骤三、通过打开热量回收管6上的电磁阀门7和第一风机8，第一风机8为负压，能够将输送管5内的一部分高温氧化锌蒸汽输送到预热筒9内，而预热筒9为氧气与高温氧化锌蒸汽的混合腔，在混合的过程中高温氧化锌蒸汽与氧气产生热量交换，对整个气体起到预加热的作用，随后在氧气设备压力的作用下通过空气管道10进入坩埚2内部；
步骤四、高温的氧化锌气体进入蛇形管12时，通过预先启动循环泵15，将水箱14内部的冷却液加压抽出，使其在冷却管13的内部不断进行循环，而S型的管道设计使得氧化锌气体流速较慢，进而在与冷却管13的热量交换下迅速降温，转变为氧化锌颗粒；
步骤五、在第二风机16的作用下，使其以高速状态进入旋流分离器18内部，气体沿一定角度进入旋流分离器18，迫使气体做自上而下的旋转运动，外旋流中的氧化锌颗粒受到离心力作用，向内壁方向移动，与微小杂质尘体分离，进入下方锥形筒后，由于锥形筒底流口大大缩小，气体无法迅速从出料管排出，而顶部的微小杂质尘体出口，由于处于低压区而使一部分微小杂质尘体向其移动，因而形成向上的旋转运动，并从微小杂质尘体出口排出，将氧化锌颗粒与气体中微小杂质尘体分离；
步骤六、经过分离的氧化锌颗粒进入收集装置19内部时，通过对加热丝25进行供电，使其产生热量，同时启动风扇26，将含热量气体向上吹出，通过收集板23上的第二通孔24对上方的氧化锌颗粒进行干燥，便于后期进行收集。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种间接法氧化锌制备装置，包括加热装置(1)，其特征在于：所述加热装置(1)的内部设置有坩埚(2)，所述坩埚(2)的内部安装有放置盘(3)，所述坩埚(2)的上方安装有上盖(4)，所述上盖(4)上端的一侧设置有输送管(5)，所述上盖(4)上端的另一侧设置有空气管道(10)，所述输送管(5)与空气管道(10)之间安装有热量回收管(6)，所述热量回收管(6)的中间位置处安装有第一风机(8)，所述第一风机(8)的一侧设置有电磁阀门(7)，所述空气管道(10)的中间位置处设置有预热筒(9)，所述输送管(5)的一端安装有蛇形管(12)，所述蛇形管(12)的外部设置有冷却管(13)，所述蛇形管(12)的一端安装有旋流分离器(18)，且旋流分离器(18)与蛇形管(12)通过进气管(17)密封连接，所述旋流分离器(18)的下端设置有收集装置(19)，所述收集装置(19)的底部设安装有风扇(26)，所述风扇(26)的上方安装有加热丝(25)，所述加热丝(25)的上方设置有收集板(23)。
2.根据权利要求1所述的一种间接法氧化锌制备装置，其特征在于：所述热量回收管(6)与预热筒(9)和输送管(5)密封连接，所述第一风机(8)与热量回收管(6)密封连接。
3.根据权利要求1所述的一种间接法氧化锌制备装置，其特征在于：所述空气管道(10)与上盖(4)和预热筒(9)密封连接，所述预热筒(9)的内部设置有波浪过滤网(22)，波浪过滤网(22)设置有三个，且波浪过滤网(22)依次分布。
4.根据权利要求3所述的一种间接法氧化锌制备装置，其特征在于：所述空气管道(10)的中间位置处安装有单向阀(11)，且单向阀(11)与空气管道(10)密封连接。
5.根据权利要求1所述的一种间接法氧化锌制备装置，其特征在于：所述放置盘(3)的上方设置有凸架(20)，凸架(20)设置有若干个，且凸架(20)与放置盘(3)为一体结构，所述凸架(20)之间设置有第一通孔(21)。
6.根据权利要求1所述的一种间接法氧化锌制备装置，其特征在于：所述冷却管(13)呈螺旋状缠绕于蛇形管(12)的外部，所述蛇形管(12)的上方设置有水箱(14)，且冷却管(13)的两端与水箱(14)密封连接，所述水箱(14)的一侧安装有循环泵(15)。
7.根据权利要求1所述的一种间接法氧化锌制备装置，其特征在于：所述旋流分离器(18)与进气管(17)密封连接，且进气管(17)的一端延伸至旋流分离器(18)的内部，所述进气管(17)位于旋流分离器(18)内部的一端的所在平面与旋流分离器(18)所在平面小于九十度的夹角为十五度，所述进气管(17)的直径小于蛇形管(12)的直径。
8.根据权利要求7所述的一种间接法氧化锌制备装置，其特征在于：所述进气管(17)的中间位置处安装有第二风机(16)，且第二风机(16)与进气管(17)密封连接。
9.根据权利要求1所述的一种间接法氧化锌制备装置，其特征在于：所述风扇(26)与收集装置(19)通过螺栓固定，所述加热丝(25)与收集装置(19)通过螺栓固定，所述收集板(23)上呈环形阵列开设有若干第二通孔(24)。
10.根据权利要求1所述的一种间接法氧化锌制备装置的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤一、首先将锌锭放置于放置盘(3)的上方，启动加热装置(1)，对坩埚(2)进行加热升温，随着内部温度的不断上升，当内部达到1000℃时，锌锭产生汽化；
步骤二、将空气管道(10)一端的氧气设备接通，氧气通过预热筒(9)对内部进行输送，氧气与汽化的锌蒸汽相结合产生氧化反应，从而形成氧化锌，并通过输送管(5)继续输送；
步骤三、通过打开热量回收管(6)上的电磁阀门(7)和第一风机(8)，第一风机(8)为负压，能够将输送管(5)内的一部分高温氧化锌蒸汽输送到预热筒(9)内，而预热筒(9)为氧气与高温氧化锌蒸汽的混合腔，在混合的过程中高温氧化锌蒸汽与氧气产生热量交换，对整个气体起到预加热的作用，随后在氧气设备压力的作用下通过空气管道(10)进入坩埚(2)内部；
步骤四、高温的氧化锌气体进入蛇形管(12)时，通过预先启动循环泵(15)，将水箱(14)内部的冷却液加压抽出，使其在冷却管(13)的内部不断进行循环，而S型的管道设计使得氧化锌气体流速较慢，进而在与冷却管(13)的热量交换下迅速降温，转变为氧化锌颗粒；
步骤五、在第二风机(16)的作用下，使其以高速状态进入旋流分离器(18)内部，气体沿一定角度进入旋流分离器(18)，迫使气体做自上而下的旋转运动，外旋流中的氧化锌颗粒受到离心力作用，向内壁方向移动，与微小杂质尘体分离，进入下方锥形筒后，由于锥形筒底流口大大缩小，气体无法迅速从出料管排出，而顶部的微小杂质尘体出口，由于处于低压区而使一部分微小杂质尘体向其移动，因而形成向上的旋转运动，并从微小杂质尘体出口排出，将氧化锌颗粒与气体中微小杂质尘体分离；
步骤六、经过分离的氧化锌颗粒进入收集装置(19)内部时，通过对加热丝(25)进行供电，使其产生热量，同时启动风扇(26)，将含热量气体向上吹出，通过收集板(23)上的第二通孔(24)对上方的氧化锌颗粒进行干燥，便于后期进行收集。
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