CN111804924A - 一种雾化制备锌材料生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种雾化制备锌材料生产系统。在密闭的环境内进行生产锌粉，且在含有一定氮气的惰性气体的保护下完成，制备得到的锌粉表面无氧化膜、粒径较小且均匀、比表面积大、活性好，实现了自动连续稳定生产。该系统生产效率高、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。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收集装置，雾化装置中锌粉通过筛子分级后能得到不同粒度的锌粉。

Description

一种雾化制备锌材料生产系统

技术领域

本发明属于电力控制系统的技术领域，具体涉及一种雾化制备锌材料生产系统。

背景技术

近年来，湿法炼锌方法得到了迅猛的发展，产能迅速增长。在湿法炼锌工艺中，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。在湿法炼锌工艺中，净化置换反应主要为在锌粉表面进行的多相接触反应，因此，锌粉的比表面积是影响置换反应的重要因素，锌粉的比表面积愈大，置换反应进行得愈迅速和完全。对于锌粉而言，由于锌粉的比表面积与粒度成反比关系，即锌粉的粒径越小，比表面积越大，从而有利于反应的顺利进行。因此，湿法炼锌工艺要求用作置换剂的锌粉粒径小、比表面积大、活性好。

目前，锌粉主要采用锌锭、析出锌或高温锌焙砂及其它含锌物料经间接法、直接法或电热还原法加工制备而成。国内锌冶炼厂常用的置换锌粉制取方法为空气雾化法，即将锌液用压缩空气吹成雾状并在密闭容器内直接迅速冷却成锌粉。

在采用空气雾化法制备锌粉的过程中，由于整个电解锌厂的压缩空气压力较低且不稳定，难以达到生产细粒锌粉所需的适宜空气压力，因此生产的锌粉较粗且粒度波动范围大。并且，经熔锌炉熔炼后的锌液温度通常在550℃～600℃，锌液在虹吸吹粉器内与引入的压缩空气直接接触，锌液与空气发生氧化反应，因而锌粉颗粒表面上覆盖有氧化膜，因而锌粉的活性较差。因此，采用空气雾化法制备的锌粉颗粒表面有氧化膜、粒径较大、活性差，不利于湿法炼锌工艺中净化过程的顺利进行。此外，在采用空气雾化制备锌粉时，熔锌炉中的锌液通过石英管进入虹吸吹粉器，锌液容易在其中凝固，石英管易损坏，难以实现锌粉的连续化生产。

现有技术的雾化锌粉生产系统包括熔锌炉、雾化器和过滤装置等，由于该技术应用的时间比较短，生产系统还存在着很多缺点，如：锌板加料口比较大，加料过程中溅出锌熔液容易烫伤人，炉墙内表面黏着物不好清理，无缝钢管高压泵管道产生的噪音大等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制备的锌粉无氧化膜、粒径较小的雾化制备锌材料生产系统。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

本发明提供一种雾化制备锌材料生产系统，包括进料装置、工频有芯感应炉、搅拌装置、雾化装置、旋风收集装置和过滤装置,所述进料装置连接至所述工频有芯感应炉，所述工频有芯感应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，所述喷吹装置下方连接至所述雾化装置，其中，锌液液滴以垂直方向从倒U形的石英管的一端进入所述喷吹装置，所述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，所述旋风收集装置与所述雾化装置的底部连通，用于分级收集锌粉。

上述的雾化制备锌材料生产系统，所述雾化装置为气流式雾化器或外带载气的压力式雾化器或外带载气的超声雾化器，所述载气流速为6-50L/min。

上述的雾化制备锌材料生产系统，所述雾化装置包括雾化罐，雾化罐上部设有雾化喷头和虹吸管，雾化罐底部设有出料口；在所述雾化喷头顶端中部开设有通孔；所述虹吸管的底端自所述通孔的顶部穿入到所述通孔的内部，且所述虹吸管外壁与所述通孔的孔壁之间留有气流通道；在所述通孔圆周方向的所述雾化喷头内部开设有一个以上的雾化气室，在所述雾化气室与所述雾化喷头的外壁之间连通有进气管；在所述雾化气室与所述气流通道中部之间连通有第一气道，在所述雾化气室的底部与所述雾化喷头的底部之间连通有第二气道，所述第二气道自所述雾化气室向所述通孔倾斜设置。

上述的雾化制备锌材料生产系统，其特征在于,在所述通孔的顶端开设有螺纹孔，在所述螺纹孔内部螺接有固定环，所述虹吸管密封固定在所述固定环的内部。

上述的雾化制备锌材料生产系统，在所述固定环底部的所述虹吸管外部套设有与所述固定环固定的保护套，所述虹吸管与所述通孔同轴设置。

上述的雾化制备锌材料生产系统，在所述工频有芯感应炉内壁固定设置有紧固装置,所述搅拌装置包括电机、喷气管、搅拌轴和搅拌叶轮，所述喷气管外表面设有温度传感器，所述喷气管一端连接氮气发生装置，所述喷气管另一端深入搅拌液中,所述电机的输出端上设有驱动齿，所述转动装置内壁上部设有与所述驱动齿匹配的被动齿，所述驱动齿与所述转动装置啮合连接，所述搅拌叶轮设置在所述转动装置内壁下部，在电机的作用下，所述转动装置带动所述搅拌装置旋转进行搅拌。

上述的雾化制备锌材料生产系统，所述工频有芯感应炉内部设有压盖板，且所述压盖板位于所述紧固装置上，所述压盖板上均匀设有多个塞孔，所述压盖板中间位置设有通孔，所述压盖板的下端面且靠近搅拌容器的内壁处设有刮刀，所述通孔内壁设有内齿轮，所述搅拌轴上固定设有外齿轮，所述压盖板与所述搅拌轴通过齿轮传动。

上述的雾化制备锌材料生产系统，所述工频有芯感应炉的顶端设有控制台，所述控制台一侧设有控制器，所述控制器上设有显示器，所述温度传感器和液位传感器均和显示器信号连接，所述显示器还与所述控制器信号连接，所述控制器将温度传感器和液位传感器所测得的数据传输给所述显示器显示，所述控制器还与所述电机和氮气发生装置信号连接。

上述的雾化制备锌材料生产系统，所述过滤装置的顶端处安装有进料机构，所述过滤装置包括固定在过滤装置内侧的强磁体，在所述强磁体的内侧螺旋缠绕有截面为B形的非磁性凸起部，截面为B形的非磁性凸起部的平面侧与所述强磁体紧密相接，并且螺旋形非磁性凸起部与所述过滤装置上的强磁体能整体分离。

上述的雾化制备锌材料生产系统，所述旋风收集装置为外部带保温套的多级旋风收集装置，所述多级旋风收集装置的旋流分离器和收料罐的温度分别为120-250℃和120-300℃。

本发明这种雾化制备锌材料生产系统在有芯感应电炉的炉盖上设有锌板加料口和锌粒加料口，添加锌板和锌粒更方便；在密闭的环境内进行生产锌粉，且在含有一定氮气的惰性气体的保护下完成，解决了雾化法制备锌粉的质量稳定性相对差，生产的锌粉形貌无规则引起活性较高，制备得到的锌粉表面无氧化膜、粒径较小且均匀、比表面积大、活性好，实现了自动连续稳定生产。该系统生产效率高、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。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收集装置，雾化装置中锌粉通过筛子分级后能得到不同粒度的锌粉。

具体实施方式

以下将对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描 述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中 所述的实施例，本领域普通技术人员在不需要创造性劳动的前提下所得到的所 有其它实施例，都在本发明所保护的范围内。

本发明提供一种雾化制备锌材料生产系统，包括进料装置、工频有芯感应炉、搅拌装置、雾化装置、旋风收集装置和过滤装置,所述进料装置连接至所述工频有芯感应炉，所述工频有芯感应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，所述喷吹装置下方连接至所述雾化装置，其中，锌液液滴以垂直方向从倒U形的石英管的一端进入所述喷吹装置，所述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，所述旋风收集装置与所述雾化装置的底部连通，用于分级收集锌粉。

进一步地，本发明一种雾化制备锌材料生产系统的较佳实施例中，所述雾化装置为气流式雾化器或外带载气的压力式雾化器或外带载气的超声雾化器，所述载气流速为6-50L/min。

进一步地，本发明一种雾化制备锌材料生产系统的较佳实施例中，所述雾化装置包括雾化罐，雾化罐上部设有雾化喷头和虹吸管，雾化罐底部设有出料口；在所述雾化喷头顶端中部开设有通孔；所述虹吸管的底端自所述通孔的顶部穿入到所述通孔的内部，且所述虹吸管外壁与所述通孔的孔壁之间留有气流通道；在所述通孔圆周方向的所述雾化喷头内部开设有一个以上的雾化气室，在所述雾化气室与所述雾化喷头的外壁之间连通有进气管；在所述雾化气室与所述气流通道中部之间连通有第一气道，在所述雾化气室的底部与所述雾化喷头的底部之间连通有第二气道，所述第二气道自所述雾化气室向所述通孔倾斜设置。雾化气室输出的氮气分为两部分，一部分，经第一气道进入气流通道后形成负压紊流区，高速气流抽气作用，在虹吸管下方形成负压紊流层，锌液受气流波动的振动向下流，分散成细液体束，并在表面张力作用下收缩成液滴，形成虹吸管负压；另一部分，经第二气道加压后喷出，从通孔喷出的锌液遇到第二气道喷出的氮气雾化，急冷而成细粒度锌粉；通过第一气道与第二气道的独特设计，可以产出粒度均匀的细粒度锌粉。

进一步地，本发明一种雾化制备锌材料生产系统的较佳实施例中，在所述通孔的顶端开设有螺纹孔，在所述螺纹孔内部螺接有固定环，所述虹吸管密封固定在所述固定环的内部。

进一步地，本发明一种雾化制备锌材料生产系统的较佳实施例中，在所述固定环底部的所述虹吸管外部套设有与所述固定环固定的保护套，所述虹吸管与所述通孔同轴设置。

雾化气室设置有2个；在雾化气室与雾化喷头的外壁之间连通有进气管；在雾化气室与气流通道中部之间连通有第一气道，在雾化气室的底部与雾化喷头的底部之间连通有第二气道，第二气道自雾化气室向通孔倾斜设置；第二气道为射流管结构，其大口径端与对应的雾化气室连通，其小口径端连通至雾化喷头的底部；第二气道的出气口与通孔的底端相切；

第二气道的轴线与虹吸管的轴线之间的夹角α为25°-30°，本实施例中，α优选为30°，第二气道喷射角度越大，切应力越大，容易产出细粒度锌粉。

雾化氮气从进气管进入雾化气室内部后分为两部分，一部分氮气经第一气道进入气流通道后形成负压紊流区：高速气流抽气作用，在虹吸管下方形成负压紊流层，金属液流受气流波动的振动向下流，分散成细液体束，并在表面张力作用下收缩成液滴，形成虹吸管负压；另一部分，经第二气道加压后喷出，从通孔喷出的锌液遇到第二气道喷出的氮气雾化产生切应力把锌液破碎，并且急冷而成粉末。

进一步地，本发明一种雾化制备锌材料生产系统的较佳实施例中，在所述工频有芯感应炉内壁固定设置有紧固装置,所述搅拌装置包括电机、喷气管、搅拌轴和搅拌叶轮，所述喷气管外表面设有温度传感器，所述喷气管一端连接氮气发生装置，所述喷气管另一端深入搅拌液中,所述电机的输出端上设有驱动齿，所述转动装置内壁上部设有与所述驱动齿匹配的被动齿，所述驱动齿与所述转动装置啮合连接，所述搅拌叶轮设置在所述转动装置内壁下部，在电机的作用下，所述转动装置带动所述搅拌装置旋转进行搅拌。

进一步地，本发明一种雾化制备锌材料生产系统的较佳实施例中，所述工频有芯感应炉内部设有压盖板，且所述压盖板位于所述紧固装置上，所述压盖板上均匀设有多个塞孔，所述压盖板中间位置设有通孔，所述压盖板的下端面且靠近搅拌容器的内壁处设有刮刀，所述通孔内壁设有内齿轮，所述搅拌轴上固定设有外齿轮，所述压盖板与所述搅拌轴通过齿轮传动。

优选的，所述工频有芯感应炉的顶部还设有压力表和泄压阀，所述泄压阀上连接有泄压管，所述泄压管与所述盖体内部连通，所述压力表的底端均伸入所述盖体内，且所述压力表底端设有压力传感器。

进一步地，本发明一种雾化制备锌材料生产系统的较佳实施例中，所述工频有芯感应炉的顶端设有控制台，所述控制台一侧设有控制器，所述控制器上设有显示器，所述温度传感器和液位传感器均和显示器信号连接，所述显示器还与所述控制器信号连接，所述控制器将温度传感器和液位传感器所测得的数据传输给所述显示器显示，所述控制器还与所述电机和氮气发生装置信号连接。通过显示屏上进行设置，当温度达到设定值的时候，控制器控制氮气发生装置开启，向喷气管道内注入氮气，将物料挤出出料口。

进行搅拌时，将锌材料从进料口加入搅拌装置内，并且从压盖板上的塞孔落入搅拌装置底部，当搅拌轴旋转时，由于搅拌轴的离心作用，锌材料向搅拌装置内壁扩散，而且还会向上飞溅，搅拌轴通过齿轮带动压盖板转动，压盖板带动刮刀旋转，刮刀可随时清理搅拌容器内壁上的锌材料，减少粘壁，压盖板同时将锌材料保持在压盖板下方，防止锌材料四处飞溅，杜绝死角，被压盖板挡住的锌材料和刮刀清理下来的锌材料均可再进行搅拌，从而达到充分搅拌的效果。

进一步地，本发明一种雾化制备锌材料生产系统的较佳实施例中，所述过滤装置的顶端处安装有进料机构，所述过滤装置包括固定在过滤装置内侧的强磁体，在所述强磁体的内侧螺旋缠绕有截面为B形的非磁性凸起部，截面为B形的非磁性凸起部的平面侧与所述强磁体紧密相接，并且螺旋形非磁性凸起部与所述过滤装置上的强磁体能整体分离。

优选的，所述强磁体是永磁体和电磁铁中的一种或两种组合。永磁体用于除杂工作模式，电磁铁用于维护模式。当装置吸存的铁磁性杂质达到一定数量时，需要对装置进行维护。关闭强磁体，铁磁性杂质随即脱离管路内壁，用载气排除管路中的铁磁性杂质，然后复位强磁体后即可继续正常运行。当使用永磁体时，关闭强磁体的磁性，即将采用机械的方法移离过滤装置和强磁体；当使用电磁铁时，则可以通过控制通过电磁铁的电流实现强磁性的开关；还可以复合使用永磁体和电磁铁，永磁体提供除杂时的磁场，电磁铁用于产生反向磁场， 用以去除铁磁性物质。

为提高装置去除铁磁性杂质的能力，可以采用提高强磁体的磁场强度的方法，还可以增加弧面半径(相同截面积情况下，弧度更小)。并联两套或多套设备时可以实现无停歇连续生产。

进一步地，本发明一种雾化制备锌材料生产系统的较佳实施例中，所述旋风收集装置为外部带保温套的多级旋风收集装置，所述多级旋风收集装置的旋流分离器和收料罐的温度分别为120-250℃和120-300℃。

本发明这种雾化制备锌材料生产系统在有芯感应电炉的炉盖上设有锌板加料口和锌粒加料口，添加锌板和锌粒更方便；在密闭的环境内进行生产锌粉，且在含有一定氮气的惰性气体的保护下完成，解决了雾化法制备锌粉的质量稳定性相对差，生产的锌粉形貌无规则引起活性较高，制备得到的锌粉表面无氧化膜、粒径较小且均匀、比表面积大、活性好，实现了自动连续稳定生产。该系统生产效率高、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。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收集装置，雾化装置中锌粉通过筛子分级后能得到不同粒度的锌粉。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种雾化制备锌材料生产系统, 其特征在于,包括进料装置、工频有芯感应炉、搅拌装置、雾化装置、旋风收集装置和过滤装置,所述进料装置连接至所述工频有芯感应炉，所述工频有芯感应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，所述喷吹装置下方连接至所述雾化装置，其中，锌液液滴以垂直方向从倒U形的石英管的一端进入所述喷吹装置，所述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，所述旋风收集装置与所述雾化装置的底部连通，用于分级收集锌粉。

2.如权利要求1所述的一种雾化制备锌材料生产系统，其特征在于,所述雾化装置为气流式雾化器或外带载气的压力式雾化器或外带载气的超声雾化器，所述载气流速为6-50L/min。

3.如权利要求2所述的一种雾化制备锌材料生产系统，其特征在于, 所述雾化装置包括雾化罐，雾化罐上部设有雾化喷头和虹吸管，雾化罐底部设有出料口；在所述雾化喷头顶端中部开设有通孔；所述虹吸管的底端自所述通孔的顶部穿入到所述通孔的内部，且所述虹吸管外壁与所述通孔的孔壁之间留有气流通道；在所述通孔圆周方向的所述雾化喷头内部开设有一个以上的雾化气室，在所述雾化气室与所述雾化喷头的外壁之间连通有进气管；在所述雾化气室与所述气流通道中部之间连通有第一气道，在所述雾化气室的底部与所述雾化喷头的底部之间连通有第二气道，所述第二气道自所述雾化气室向所述通孔倾斜设置。

4.如权利要求3所述的一种雾化制备锌材料生产系统，其特征在于,在所述通孔的顶端开设有螺纹孔，在所述螺纹孔内部螺接有固定环，所述虹吸管密封固定在所述固定环的内部。

5.如权利要求4所述的一种雾化制备锌材料生产系统，其特征在于,在所述固定环底部的所述虹吸管外部套设有与所述固定环固定的保护套，所述虹吸管与所述通孔同轴设置。

6.如权利要求1所述的一种雾化制备锌材料生产系统，其特征在于,在所述工频有芯感应炉内壁固定设置有紧固装置,所述搅拌装置包括电机、喷气管、搅拌轴和搅拌叶轮，所述喷气管外表面设有温度传感器，所述喷气管一端连接氮气发生装置，所述喷气管另一端深入搅拌液中,所述电机的输出端上设有驱动齿，所述转动装置内壁上部设有与所述驱动齿匹配的被动齿，所述驱动齿与所述转动装置啮合连接，所述搅拌叶轮设置在所述转动装置内壁下部，在电机的作用下，所述转动装置带动所述搅拌装置旋转进行搅拌。

7.如权利要求6所述的一种雾化制备锌材料生产系统，其特征在于,所述工频有芯感应炉内部设有压盖板，且所述压盖板位于所述紧固装置上，所述压盖板上均匀设有多个塞孔，所述压盖板中间位置设有通孔，所述压盖板的下端面且靠近搅拌容器的内壁处设有刮刀，所述通孔内壁设有内齿轮，所述搅拌轴上固定设有外齿轮，所述压盖板与所述搅拌轴通过齿轮传动。

8.如权利要求7所述的一种雾化制备锌材料生产系统，其特征在于,所述工频有芯感应炉的顶端设有控制台，所述控制台一侧设有控制器，所述控制器上设有显示器，所述温度传感器和液位传感器均和显示器信号连接，所述显示器还与所述控制器信号连接，所述控制器将温度传感器和液位传感器所测得的数据传输给所述显示器显示，所述控制器还与所述电机和氮气发生装置信号连接。

9.如权利要求1所述的一种雾化制备锌材料生产系统，其特征在于,所述过滤装置的顶端处安装有进料机构，所述过滤装置包括固定在过滤装置内侧的强磁体，在所述强磁体的内侧螺旋缠绕有截面为B形的非磁性凸起部，截面为B形的非磁性凸起部的平面侧与所述强磁体紧密相接，并且螺旋形非磁性凸起部与所述过滤装置上的强磁体能整体分离。

10.如权利要求1所述的一种雾化制备锌材料生产系统，其特征在于,所述旋风收集装置为外部带保温套的多级旋风收集装置，所述多级旋风收集装置的旋流分离器和收料罐的温度分别为120-250℃和120-300℃。