CN1117419A

CN1117419A - 用于生产锌粉的旋流冷凝装置

Info

Publication number: CN1117419A
Application number: CN 94111127
Authority: CN
Inventors: 张多默; 刘志宏; 陈慧光; 郭荣德; 张传福
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 1994-08-23
Filing date: 1994-08-23
Publication date: 1996-02-28
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: CN1081103C

Abstract

本发明涉及蒸发—冷凝法生产锌粉的专用设备。它由喷嘴和冷凝器构成。其特征在于：喷嘴41的循环冷却介质氮气分布箱1为一蜗壳体，其内沿为圆形，外沿呈阿基米德螺旋线形；氮气导流器2呈伞齿轮形结构；冷凝器42的冷凝结晶区设计为圆锥形，主体设计为圆筒形。实现了冷却介质氮气与锌蒸气的快速均匀混合，并迅速脱离冷凝结晶区，而无锌粉的滞溜及返混现象的发生，达到了生产颗粒细小，粒度分布均匀的锌粉的目的。

Description

用于生产锌粉的旋流冷凝装置

本发明涉及蒸发——冷凝法生产锌粉的专用设备。

图7展示了蒸发——冷凝法生产锌粉技术的设备配置，它使用的冷凝装置由喷咀13和方形的冷凝器14构成。在此实现由锌蒸气向锌粉颗粒的转化。氮气喷咀13的结构如图8、图9所示：圆筒形的氮气分布箱21上焊接一根或数根冷却介质氮气喷管22，套装于锌蒸气导管23(即图7所示的12)上，与图7所示的冷凝器14相通。冷凝装置的作用从图7可见：蒸发炉或还原挥发炉11中，金属锌被蒸发或含锌物料中的锌被还原挥发；经锌蒸气导管12，进入冷凝装置，在冷凝器14的冷凝结晶区内，被循环返回氮气稀释、冷却形成锌粉颗粒。由此可见，冷凝装置的结构是影响锌粉粒度及其分布的重要因素。在冷凝装置中生成的锌粉，大部分沉降到冷凝器14的集灰斗内，其余部分被氮气带走，进入其后由沉尘冷却器15、16，旋风收尘器17，布袋收尘器18，氮气循环风机19及相应的联接管道构成的冷却收尘系统。

在现行技术中，由于冷凝装置的循环冷却介质氮气喷管22为直管，循环返回的氮气只能简单地从数根甚至单根风管中喷出，以致与锌蒸气混合效果不良，不能对其实现急速、均一的稀释、冷却，造成生成的锌粉粒度粗，呈宽粒级分布，从小于1微米至数百微米不等。此外，冷凝器14一般设计为方形，在冷凝结晶区造成死角，使生成的锌粉不能全部迅速离开结晶区，而有部分滞留和返混发生，从而进一步长大，造成锌粉颗粒粗，粒度分布不匀。因此，欲得到平均粒径2～3微米，窄粒径分布，适用于钢铁防腐涂料等生产的锌粉产品，尚需对产品进行筛分或气流分级，致使生产流程长、效率低、成本高。

本发明的目的在于：解决蒸发——冷凝法生产锌粉技术中，冷却介质氮气与锌蒸气的快速、均匀混合问题，使锌蒸气被急速地稀释、冷却，以达到生成颗粒细小，粒度均匀的锌粉的目的，满足生产钢铁防腐涂料等方面的要求。

本发明为达到上述目的，设计制造了一种适宜于蒸发——冷凝法生产锌粉技术的旋流冷凝装置。本装置由循环冷却介质氮气喷咀41与冷凝器42通过法兰用螺栓连接为一整体而构成，如图1、图2所示。旋流冷凝装置中的冷却介质氮气喷咀41，其结构示意图如图3、图4所示，它的构成是循环冷却介质氮气导流器2与内管5通过石棉垫片6处的螺栓与氮气分布箱1连接为一整体，套装在锌蒸气导管3上。本旋流冷凝装置的特征在于：循环冷却介质氮气分布箱1为一蜗壳体，其内沿为圆形，外沿呈阿基米德螺旋线形；氮气导流器2呈伞齿轮形结构，如图5、图6所示，每一齿槽即为一冷却介质氮气喷出通道，每一通道均偏离中心线5～10°；锌蒸气导管3与循环冷却介质氮气分布蜗壳1之间设置保温层4；冷凝器42的冷凝结晶区设计为圆锥形，主体设计为圆筒形。

本发明旋流冷凝装置在蒸发——冷凝法生产锌粉技术中的实施，实现了冷却介质氮气与锌蒸气的快速均匀混合，并迅速脱离冷凝结晶区，而无锌粉的滞溜及返混现象发生，从而达到了生产颗粒细小，粒度分布均匀的锌粉的目的。这一问题的解决，其技术关键在于：

1、循环冷却介质氮气分布箱1采用阿基米循螺旋形蜗壳体，使进入循环冷却介质氮气导流器2的每一氮气喷出通道的气流量一致，以实现均匀的混合；

2、循环冷却介质氮气导流器2的氮气喷出通道采取偏心设置，使循环冷却介质氮气向前喷出的同时产出侧向速度分量，造成强烈的旋流，保证循环冷却介质氮气与锌蒸气的快速、均匀混合；

3、冷凝器结晶区采用圆锥结构，冷凝器42主体采用圆筒形结构，保证旋流的实现，并不致导致气流紊乱，造成锌粉尘的滞留和夹带锌粉尘的气流返混。

本发明旋流冷凝装置生产的锌粉产品粒度细且可调，粒径分布窄，无需另作筛分分级，可直接用于钢铁防腐涂料的生产，缩短了生产流程，提高了生产效率，降低了生产成本。

下面结合附图作进一步的描述；

图1为发明的旋流冷凝装置整体结构示意图；

图2为图1的右视图；

图3为发明的旋流冷凝装置之氮气喷咀整体结构示意图剖视图；

图4为图3的右视图；

图5为发明的旋流冷凝装置中氮气导流器的结构示意剖视图；

图6为图5的右视图；

图7为蒸发——冷凝法生产锌粉技术设备配置示意图；

图8为现行冷凝装置氮气喷咀结构示意剖视图；

图9为图8的右视图；

附图描述本发明旋流冷凝装置整体结构与特征结构及其工作状况。

它的构成是循环冷却介质氮气导流器2与内管5插装为一体，通过石棉垫片6处的螺栓与循环冷却介质氮气分布蜗壳体1连接为一整体，套装在锌蒸气导管3上；锌蒸气导管3与循环冷却介质氮气分布蜗壳1之间设置保温层4，以减少锌蒸气在通过导管3时的热损失；循环冷却介质分布蜗壳体1的内沿为圆形，外沿为阿基米德螺栓线形，保证进入冷却介质氮气导流器2每一孔道的氮气量一致，以使每股冷却介质氮气的喷出速度均一；循环冷却介质氮气导流器2呈伞齿轮形结构，每一齿槽即为一氮气喷出通道，每一通道均偏离中心线5～10°，以保证高速度喷出的冷却介质氮气流产生强烈的旋流作用，有足够的动量将由锌蒸气导管3进入冷凝结晶区的锌蒸气冲散、稀释、冷却；氮气喷咀41与冷凝器42通过法兰用螺栓连为一体，冷凝器42的冷凝结晶区设计为圆锥形，主体设计为圆筒形，无气流运动死角，保证旋流的实现，避免锌粉的滞溜及夹带锌粉尘的气流返混。

所发明的旋流冷凝装置在蒸发——冷凝法生产锌粉技术中，所处的工艺位置与现行冷凝装置相同，参阅图7：整个系统为密封的闭路循环系统，循环冷却介质为隋性气体，实际生产中一般采用氮气。生产中，锌锭在加热炉10内熔化蒸发或原料中的锌还原挥发，以蒸气形态经锌蒸气导管3向结晶区喷射；循环的冷却介质经回流管进入氮气分布蜗壳体1内，呈圆周运动，经冷却介质导流器2上的导流通道，以一定的角度和速度而喷出，由于高速旋流作用，喷射出的氮气与由锌蒸气导管喷出的锌蒸气相遇，锌蒸气被迅速冲稀并急冷，快速凝结成微细的锌粉颗粒，实现了快速均一的混合，达到了生产细小均匀的粉末的目的；也由于夹带锌粉尘的氮气流呈旋流进入冷凝装置向前运动，因而避免了返混的发生；冷凝装置的冷凝结晶区设计为圆锥形，主体设计为圆筒形，以保证氮气与锌蒸气及锌粉尘混合旋流的实现，并不造成气流紊乱。本发明用于生产锌粉的旋流冷凝装置克服了原有装置的不足，实现了冷却介质氮气与锌蒸气的快速均匀混合，并迅速脱离冷凝结晶区，而无锌粉的滞溜及返混现象发生，达到了生产颗粒细小，粒度分布均匀的锌粉的目的。在冷凝装置中生成的锌粉，大部分沉降到冷凝器41的集灰斗内，其余部分被氮气带走，进入由沉尘冷却器15、16，旋风收尘器17、布袋收集器18、氮气循环风机19及相应的联接管道构成的冷却收尘系统。冷却收尘系统除捕集锌粉外，也对锌蒸气带入循环系统中的热量全部散发，以保证生产正常进行。布袋收尘器将随气流带来的微细锌尘全部捕集下来。从布袋收尘器出来的氮气已降至常温，经风机19进入下一次循环。

本发明已在年产500T锌粉工业规模实施，所产锌粉粒度细，平均粒径为2.63μm，粒度分布均匀，1～3微米范围内占80％以上，球形度好，不需分级即可直接用于钢铁防腐涂料生产。

Claims

1、用于生产锌粉的旋流冷凝装置由循环冷却介质氮气喷咀41与冷凝器42通过法兰用螺栓连接为一整体，其冷却介质氮气喷咀41的构成是循环冷却介质氮气导流器2与内管5通过石棉垫片6处的螺栓与氮气分布箱1连接为一整体，套装在锌蒸气导管3上，其特征在于：

a.喷嘴41的循环冷却介质氮气分布箱1为一蜗壳体，其内沿为圆形，外沿呈阿基米德螺旋线形；

b.氮气导流器2呈伞齿轮形结构，每一齿槽即为一冷却介质氮气喷出通道，每一通道均偏离中心线5～10°；

c.锌蒸气体导管3与循环冷却介质氮气分布蜗壳1之间设置保温层4；

d.冷凝器42的冷凝结晶区设计为圆锥形，主体设计为圆筒形。