CS224964B1

CS224964B1 - Equipment for the production of zinc powder

Info

Publication number: CS224964B1
Application number: CS484281A
Authority: CS
Inventors: Lubomir Ing Moc; Ivan Korinek
Original assignee: Lubomir Ing Moc; Ivan Korinek
Priority date: 1981-06-25
Filing date: 1981-06-25
Publication date: 1984-02-13

Abstract

Vynález se týká zařízení pro výrobu práškového zinku, který tvoří základ anodové hmoty elektrochemických zdrojů proudu. Zinkový prach, určený pro výrobu alkalických burelových článků, jež jsou hermeticky uzavřeny, musí mít vysokou pasivitu, to je korozivzdornost vůči alkalickému elektrolytu těchto článků. Nehí-li tato podmínka dostatečně splněna, zinek se rozpouští za současného vývoje vodíku, neboí nastává tzv. plynování. Tlak vodíku v alkalickém burelovém' článku stoupá a po překročení určité hranice dochází k destrukci článku a jiným nežádoucím jevům. Koroze a tím i vylučování vodíku je zvyšována převážnou většinou nečistot obsažených v zinkovém prachu, ' . Výroba práškového zinku se dosud provádí převážně pomocí běžného elektrolyzéru. Kvalita práškového zinku touto metodou dosahovaná je sice vyhovující, nevýhodou této metody je však poměrně značné časové a energetická náročnost, která se projevuje obzvláště nepříznivě při. hromadné výrobě práškového zinku. Kromě toho jsou pro roztavené kovy používány pánve žáruvzdorV ných materiálů, které ovšem nezaručují vyloučen/ kontaminace roztaveného zinku, jako je tomu v případě, použití křemenné pánve. ' Dále je známo zařízení pro výrobu kovových prášků. Podsta ta tohoto zařízení, které sestává z vlastní rozprašovací soustavy a rozprašovací komory.spočívá v tom, že rozprašovací sousta-; va je tvořena pánví, jejíž výtokové část tvoří přímo část rozprašovací trysky doplněné na úrovni její výtokové hrany vnějším prstencem, se kterým vytváří kruhovou štěrbinu v ústí rozprašovací trysky. Pomocí tohoto zařízení je možno vyrábět velmi jemné částice rozprašovaných kovů dopadající po přůchodu rozprašovací komorou na její chlazené dno. Výrobní výtěžnost práškového zinkuThe invention relates to a device for the production of zinc powder, which forms the basis of the anode material of electrochemical power sources. Zinc powder intended for the production of alkaline Burel cells, which are hermetically sealed, must have high passivity, i.e. corrosion resistance to the alkaline electrolyte of these cells. If this condition is not sufficiently met, zinc dissolves with the simultaneous evolution of hydrogen, otherwise so-called gassing occurs. The pressure of hydrogen in the alkaline Burel cell rises and after a certain limit is exceeded, the cell is destroyed and other undesirable phenomena occur. Corrosion and thus the release of hydrogen is increased by the vast majority of impurities contained in zinc powder, ' . The production of zinc powder has so far been carried out mainly using a conventional electrolyzer. The quality of zinc powder achieved by this method is satisfactory, but the disadvantage of this method is the relatively significant time and energy requirements, which are particularly unfavourable in the mass production of zinc powder. In addition, ladles of refractory materials are used for molten metals, which, however, do not guarantee the exclusion/contamination of molten zinc, as is the case with the use of a quartz ladle. ' Furthermore, a device for the production of metal powders is known. The essence of this device, which consists of its own spraying system and a spraying chamber, is that the spraying system is formed by a ladle, the outlet part of which directly forms a part of the spraying nozzle, supplemented at the level of its outlet edge by an outer ring, with which it creates a circular slit in the mouth of the spraying nozzle. With the help of this device, it is possible to produce very fine particles of sprayed metals falling on its cooled bottom after passing through the spraying chamber. Production yield of zinc powder

Description

Vynález se týká zařízení pro výrobu práškového zinku, který tvoří základ anodové hmoty elektrochemických zdrojů proudu.The present invention relates to an apparatus for the production of zinc powder which forms the basis of the anode mass of electrochemical power sources.

Zinkový prach, určený pro výrobu alkalických burelových článků, jež jsou hermeticky uzavřeny, musí mít vysokou pasivitu, to je korozivzdornost vůči alkalickému elektrolytu těchto článků. Nehí-li tato podmínka dostatečně splněna, zinek se rozpouští za současného vývoje vodíku, neboí nastává tzv. plynování. Tlak vodíku v alkalickém burelovém' článku stoupá a po překročení určité hranice dochází k destrukci článku a jiným nežádoucím jevům. Koroze a tím i vylučování vodíku je zvyšována převážnou většinou nečistot obsažených v zinkovém prachu, ' . Výroba práškového zinku se dosud provádí převážně pomocí běžného elektrolyzéru. Kvalita práškového zinku touto metodou dosahovaná je sice vyhovující, nevýhodou této metody je však poměrně značné časové a energetická náročnost, která se projevuje obzvláště nepříznivě při. hromadné výrobě práškového zinku.Zinc dust intended for the production of alkaline burel cells which are hermetically sealed must have a high passivity, i.e. corrosion resistance to the alkaline electrolyte of these cells. If this condition is not sufficiently fulfilled, zinc dissolves with the simultaneous evolution of hydrogen, because so-called gassing occurs. The pressure of the hydrogen in the alkaline burel cell rises and, after crossing a certain limit, the cell is destroyed and other undesirable phenomena occur. Corrosion and thus hydrogen excretion is increased by the vast majority of the impurities contained in the zinc dust. To date, the production of zinc powder has been predominantly carried out using a conventional electrolyzer. Although the quality of the zinc powder achieved by this method is satisfactory, the disadvantage of this method is the relatively high time and energy consumption, which is particularly unfavorable in the process. bulk production of zinc powder.

Kromě toho jsou pro roztavené kovy používány pánve žáruvzdorV ných materiálů, které ovšem nezaručují vyloučen/ kontaminace roztaveného zinku, jako je tomu v případě, použití křemenné pánve. 'In addition, ladles of refractory materials are used for molten metals but do not guarantee the elimination / contamination of the molten zinc, as is the case with the use of a quartz ladle. '

Dále je známo zařízení pro výrobu kovových prášků. Podstata tohoto zařízení, které sestává z vlastní rozprašovací soustavy a rozprašovací komory.spočívá v tom, že rozprašovací sousta-; va je tvořena pánví, jejíž výtokové část tvoří přímo část rozprašovací trysky doplněné na úrovni její výtokové hrany vnějším prstencem, se kterým vytváří kruhovou štěrbinu v ústí rozprašovací trysky. Pomocí tohoto zařízení je možno vyrábět velmi jemné částice rozprašovaných kovů dopadající po přůchodu rozprašovací komorou na její chlazené dno. Výrobní výtěžnost práškového zinku 'ΛFurther, a device for producing metal powders is known. The essence of this device, which consists of the actual spray assembly and the spray chamber, consists in the spray assembly. v is formed by a ladle whose discharge part forms directly a part of the spray nozzle, complemented at its outlet edge by an outer ring with which it forms a circular slot in the mouth of the spray nozzle. By means of this device it is possible to produce very fine particles of atomized metals falling upon passing through the atomizing chamber on its cooled bottom. Production yield of zinc powder Λ

224 984 s požadovanou frakcí 63 - 630 ^im pro výrobu alkalických burelových článků pomocí tohoto zařízení by však byla poměrně malá.224 984 with a desired fraction of 63 - 630 µm for the production of alkaline burel cells by this device would, however, be relatively small.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje podle tohoto vynálezu zařízení pro výrobu práškového zinku sestávající z rozprašovací komory a rozprašovací soustavy. Podstata vynálezu spočívá v tom, že rozprašovací soustava sestává z pánve na roztavený zinek, které zásahuje tryskou nad úroveň výtokové hrany tlakové plynové rozprašovací trysky, jejíž nepohyblivý díl vnější rotační kuželovou plochou vytváří spolu s vnitřní rotační plochou dolního otočného dílu regulovatelnou výstupní plochu tvaru mezikruží tlakové, plynové rozprašovací trysky, přičemž vnější rotační kuželová plocha nepohyblivého dílu svírá s vertikální osou tlakové, plynové rozprašovací trysky úheldC =10° až 20°, zatímco vnitřní, rotační plocha dolního otočného dílu svírá s vertikální osou tlakové plynové rozprašovací trysky úhel o půl stupně větší, než je úhel«£ a přechází v horní třetině dolního otočného dílu v kruhově zaoblen nou plochu.According to the present invention, the above-mentioned drawbacks are overcome by an apparatus for producing zinc powder consisting of a spray chamber and a spray assembly. SUMMARY OF THE INVENTION The atomizing assembly consists of a molten zinc ladle which operates through a nozzle above the outlet edge of a pressure gas atomizing nozzle, the stationary part of which, by means of an outer rotary conical surface, together with the inner rotational surface of the lower rotary part gas spray nozzles, wherein the outer rotary conical surface of the stationary part makes an angle of about 10 ° to 20 ° with the vertical axis of the pressurized gas spray nozzle, while the inner rotational surface of the lower rotary part makes an angle of half degree with the vertical axis of the gas spray nozzle than the angle .beta. .beta. in the upper third of the lower pivot part becomes a rounded surface.

Pánev na roztavený zinek a její kruhová tryska mohou být výhodně zhotoveny z křemene. Vyšší účinek zařízení pro výrobu práškového zinku podle vynálezu proti dosavadnímu stavu spočívá v tom, že proud tekutého zinku vytékající z křemenné pánve je rozprašován dynamickým tlakem dusíku, vycházejícím z kruhové regulovatelné trysky, jejíž geometrické uspořádání zajišťuje 75 - 85½ výtěžnost frakce zinkových částic 63 - 630 |im. Další výhoda spočívá v podstatném zkrácení výrobního procesu, čímž dochází jak k úspoře pracovní kapacity, tak i elektrické energie. Mimoto je při použití křemenné pánve a křemenné trysky pro roztavený zinek zajištěňb zachování původní čistoty zinku bez nebezpečí kontaminace nežádoucími nečistotami.Preferably, the molten zinc ladle and its annular nozzle may be made of quartz. The higher effect of the zinc powder manufacturing apparatus of the present invention compared to the prior art is that the jet of liquid zinc flowing out of the quartz pan is atomized by dynamic nitrogen pressure coming from a circular controllable nozzle whose geometrical arrangement ensures a 75-85½ zinc fraction recovery | im. Another advantage lies in the substantial reduction of the production process, thus saving both working capacity and electricity. In addition, when using a quartz ladle and a molten zinc quartz nozzle, it is ensured that the original zinc purity is maintained without the risk of contamination by undesirable impurities.

Zařízení pro výrobu práškového zinku podle vynálezu bude následovně blíže popsáno v příkladovém provedení s pomocí připojených vyobrazení, kde obr. 1 znázorňuje celkovou sestavu rozprašovacího zařízení obr. 2 znázorňuje detail zásobní nádoby s rozprašovací tryskou v řezu obr. 3 znázorňuje uspořádání tlakové, plynové rozprašovací trysky v řezuThe apparatus for producing zinc powder according to the invention will be described in greater detail below with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 shows the overall assembly of the spraying device; FIG. 2 shows a detail of the spray container storage container; in section

lobuje uspořádáni přívodů stlačeného plynu doIt lobbyes the arrangement of the compressed gas inlets to the

224 964 tlakové, plynové rozprašovací trysky uvedené v půdorysu224 964 pressure, gas spray nozzles shown in plan view

Zařízení pro výrobu rozprašovaného zinku podle vynálezu, zná zorněné na,«p^R-. 1, se skládá z rozprašovací komory 1_, která je umístěna nad usazovací vanou 2, naplněnou redestilovanou vodou 21. V horní části rozprašovací komory 1 je umístěna rozprašovací soustava ’ . sestávající ze zásobní nádoby 3 a tlakové, plynové rozprašovací trysky 4 pro rozprašování roztaveného zinku. Hlavní částí zásobní nádoby J je křemenná pánev 5, na roztavený zinek 22, která zasahuje svou kruhovou křemennou tryskou 6 nad úroveň výtokové hrany 25 tlakové, plynové rozprašovací trysky 4. Křemenná pánev 5, js osově zasunuta do odporové pícky 10. Další částí zásobní nádoby J je válcový plášň 7 rozprašovací sous-tavy který je zakončen snímatelným víkem S. V horní části snímatelného víka 8 je umístěn přetlakový nástavec 9 rozprašovací soustavy kterým se při.ádí stlačený plyn, například dusík nebo argon nad hladinu roztaveného zinku 22, Zásobní nádoba 3 je uchycena v držáku 11 rozprašovací soustavy který je spojen přes tři distanční sloupky 12 se základní deskou 13 rozprašovací soustavy a tlakové plynové_zrozpraŠovací trysky 4. Stlačený dusík se přivádí přívody 16 a 16'do horního nepohyblivého dílu 14 tlakové, plynové rozprašovací trysky 4. Zmíněný nepohyblivý díl 14 vnější rotační kuželovou plochou 26 vytváří spolu s vnitřní rotační plo_ chou 27 otočného dílu lj? tlakové, plynové rozprašovací trysky 4 regulovatelnou výstupní plochu 17 tvaru mezikruží, přičemž vnější rotační kuželová plocha 26 dolního nepohyblivého dílu 14 svírá s vertikální osou rozprašovací trysky 4 úhel <C»1G - 20°, zatímco vnitřní rotační plocha 27 otočného dílu 15 svírá s vertikální osou tlakové plynové rozprašovací trysky 4 úhel o půl stupně větší, než úhel <C a přechází v horní třetině dolního otočného dílu IS v kruhově zaoblenou plochu, jak je znázorněno na obr. 3· Tlaková plynová rozprašovací tryska 4 znázorněná na obr. 2 je uchycena v základní desce 13.The device for producing sputtered zinc according to the invention is shown in FIG. 1, consists of a spray chamber 7, which is located above the settling bath 2 filled with redistilled water 21. In the upper part of the spray chamber 1, there is a spray assembly. consisting of a storage container 3 and a pressure gas spray nozzle 4 for atomizing molten zinc. The main part of the storage vessel J is a quartz ladle 5, for molten zinc 22, which extends with its circular quartz nozzle 6 above the level of the outlet edge 25 of the pressure gas nozzle 4. The quartz ladle 5 is axially inserted into a resistance furnace 10. J is a cylindrical casing 7 of the spray assembly which terminates in a removable lid S. At the top of the removable lid 8 is a pressurized nozzle 9 of the spray assembly which supplies compressed gas such as nitrogen or argon above the molten zinc level. It is mounted in a spray assembly holder 11 which is connected via three spacers 12 to the spray assembly base plate 13 and the pressurized gas _{from the} atomizer nozzle 4. Compressed nitrogen is supplied via inlets 16 and 16 'to the upper stationary member 14 of the pressurized gas atomizer nozzle 4. Said stationary part 14 outer the rotary conical surface 26, together with the inner rotating surface 27, forms the rotary part 11 '; pressure gas nozzles 4 an adjustable outer ring-shaped outlet surface 17, wherein the outer rotary conical surface 26 of the lower stationary part 14 forms an angle <C »1G - 20 ° with the vertical axis of the spray nozzle 4 while the inner rotational surface 27 of the rotary part 15 the axis of the pressure gas spray nozzle 4 is an angle of a half degree greater than the angle < C and passes in the upper third of the lower rotary part IS into a rounded surface, as shown in Fig. 3; the pressure gas spray nozzle 4 shown in Fig. 2 in the system board 13.

Při provozu rozprašovacího zařízení pro výrobu práškového zinku je tavenina zinku nalévána do horní části zásobní nádoby J,. Prochází skrz křemennou pánev 2} která je vyhřívána odporovouIn the operation of the zinc powder spraying apparatus, the zinc melt is poured into the upper portion of the storage vessel. It passes through a quartz pan 2, which is heated by a resistive

224 964 píckou 10 no teplotu 350 - 45Ο°Ο. V dolní části křemenné pánve224 964 by the oven 10 for temperature 350 - 45Ο ° Ο. At the bottom of the quartz pan

5. je tekutý zinek 22 koncentrován kruhovou křemennou tryskou 6 do kruhového proudu 23, který padá do středu tlakové, plynové rozprašovací trysky 4. Přívody 16 a 16’ znázorněnými na obr. 4 je do tlakové plynové rozprašovací trysky 4 přiváděn stlačený dusík., který vytéká výstupní plochou 17 tvaru mezikruží. Výstupní plocha 17 tvaru mezikruží je' dána vzájemným postavením nepoIhjablivého dílu 14 a otočného dílu 15 tlakové, plynové rozprašovaicí trysky 4. Proud 19 stlačeného dusíku z tlakové, plynové rozprašovací trysky 4 vytékající výstupní plochou 17 tvaru mezikruží, znázorněný na obr.”2, vytváří pod tlakovou plynovou rozprašovací tryskou 4 rozprašovací kužel 18 dusíku. Ve vrcholu 24 rozprašovacího kužele protíná' proud 19 stlačeného dusíku kruhový proud 23 tekutého zinku 22, který se rozpadá působením dynamického tlaku stlačeného dusíku na jemné částice 20 tekutého zinku. Nastavením určité velikosti výstupní plochy 17 tvaru mezikruží je možno dosáhnout výtěžnost 75 - 85% částic zinkového prachu p velikosti částic 63 - 630 /um při různých podmínkách, to je při různé rychlosti výtoku roztaveného zinků 22 do tlakové plynové rozprašovací trysky 4 a při různém množství přiváděného roztaveného zinku do této trysky, závisejícího na velikosti výstupní plochy kruhové křemenné trysky 6. Rozprášené jemné částice 20 tekutého zinku se ochlazují v proudu dusíkové atmosféry a padají rozprašovací komorou JL· do usazovací vany 2, znázorněné na obr. 1, z níž je pak prachový zinek vybírán, sušen a sítován.5, the liquid zinc 22 is concentrated by a circular quartz nozzle 6 into a circular stream 23, which falls into the center of the pressure gas spray nozzle 4. The inlets 16 and 16 'shown in Fig. 4 are supplied with compressed nitrogen into the pressure gas spray nozzle 4. it flows out through the outlet surface 17 in the form of an annulus. The annular outlet surface 17 is given by the relative position of the immovable part 14 and the rotary part 15 of the pressure gas spray nozzle 4. The compressed nitrogen stream 19 from the pressure gas spray nozzle 4 exiting the annular outlet surface 17 shown in FIG. under the pressure gas spray nozzle 4 the nitrogen spray cone 18. At the top of the spray cone 24, the compressed nitrogen stream 19 intersects the circular stream of liquid zinc 22, which disintegrates under the dynamic pressure of compressed nitrogen on the fine particles of liquid zinc 20. By adjusting the size of the annulus-shaped exit surface 17, a yield of 75-85% zinc dust particles p of a particle size of 63-630 µm can be achieved under different conditions, i.e. at different rates of flow of molten zinc 22 into the pressure gas spray nozzle 4 and at different amounts. The molten zinc liquid particles 20 are cooled in a stream of nitrogen atmosphere and fall through the spray chamber 11 into the settling bath 2 shown in FIG. 1, from which it is then Zinc dust collected, dried and screened.

Použitím zařízení pro výrobu rozprašovaného zinku s regulovatelnou tlakovou plynovou rozprašovací tryskou v sestavě s křemennou pánví je možno při provozu zařízení dosáhnout optimálního zastoupení frakce velikosti částic v rozmezí 180 '- 220 ^um pro různé podmínky rozprašování tekutého zinku. Změnou parametrů rozprašovacího zařízení podle vynálezu, to je změna geometrického nastavení tlakové, plynové rozprašovací trysky, rychlost výtoku roztaveného zinku z křemenné pánve a množství roztaveného zinku přiváděného dd tlakové, plynové rozprašovací trysky, je možno získat zinkový prach s různým poměrným zastoupením frakcí o velikosti částic 63 - 630 /ím.By using a zinc sputtering device with a controllable pressure gas spray nozzle in a quartz pan assembly, an optimal fraction of the particle size fraction in the range of 180-220 µm can be attained for various liquid zinc spraying conditions during operation. By varying the parameters of the spraying device of the invention, that is, changing the geometrical adjustment of the pressure, gas spray nozzle, the rate of molten zinc outflow from the quartz pan and the amount of molten zinc supplied by the dd pressure, gas spray nozzle, it is possible to obtain zinc dust with different proportions of fractions of particle size 63 - 630.

Claims

An apparatus for producing zinc powder, comprising a spray chamber and a spray system, characterized in that the spray system consists of a refractory ladle (5) for molten zinc (22) which extends through a nozzle (6) above the outlet edge (25) of a pressurized gas a spray nozzle (4), wherein the stationary part (14) of the outer rotary cone surface (26) together with the inner rotational surface (27) of the lower rotary part (15) forms a controllable outlet surface of the pressure ring (17); wherein the outer rotary conical surface (26) of the stationary part (14) grips with the vertical axis of the pressure gas nozzle (4) = 10 ° to 20 °, while the inner rotational surface (27) of the lower rotary part (15) grips with the vertical axis of the pressure the gas spray nozzle (4) an angle half a degree greater than the angle a passes in the upper third of the lower rotary d .'lu (15), the circular arcuate surface.

Device according to claim 1, characterized in that the molten zinc pan (5) and its circular nozzle (6) are made of quartz.