Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania pylu cynkowego o okreslonych wlasnosciach fizyko¬ chemicznych, przeznaczonego do celów redukcyjnych.Dotychczas do celów redukcyjnych stosowany byl pyl cynkowy wytwarzany na drodze kondensacji par cynkowych, powstajacych w procesie redukcji koncentratów cynkonosnych w piecach muflowych, lub przez topienie i odparowanie cynku metalicznego w piecach kolumnowych.Znany jest takze sposób wytwarzania pylu cynkowego poprzez rozpylanie cieklego cynku sprezonym gazem. W procesie redukcji koncentratów cynkonosnych w piecach muflowych powstaje pyl cynkowy destyla¬ cyjny, stanowiacy produkt uboczny przy produkcji cynku metalicznego. Pyl cynkowy wytwarzany tym sposobem charakteryzuje sie niska zawartoscia cynku metalicznego (okolo 90% Zn), zróznicowanym skladem granulomet- rycznym (wystepowanie zbrylen i spieków) i zmiennym najczesciej przypadkowym skladem chemicznym (zawie¬ ra zmienne i zwykle przypadkowe ilosci olowiu, kadmu i zelaza oraz szczególnie szkodliwe w procesach redukcyj¬ nych zanieczyszczenie jakim jest chlor). W zwiazku z powyzszym zastosowanie tego pylu na przyklad w procesie cementacyjnego oczyszczania elektrolitu w elektrolizach cynku powoduje stosunkowo wysokie jego zuzycie przy ograniczonym stopniu oczyszczenia elektrolitu, co z kolei uniemozliwia produkcje cynku wysokiej czystosci.Przez destylacje cynku metalicznego w kolumnie rektyfikacyjnej, a nastepnie przez kondensacje par w po¬ jemniku metalowym otrzymuje sie pyl cynkowy kolumnowy, który cechuje wysoka metalicznosc (95—98% Zn met), wysoki stopien rozdrobnienia (srednia srednica ziaren wynosi 4—5jum), niska zawartosc metali wysoko- wrzacych (suma zawartosci Pb, Cu, Fe, Sn i Sb nie przekracza 0,1% wagowego). Pyl cynkowy kolumnowy o podanych wyzej wlasnosciach jest szeroko stosowany do produkcji farb antykorozyjnych, natomiast w proce¬ sach redukcyjnych posiada ograniczone zastosowanie — stosowany na przyklad do oczyszczania elektrolitu w elektrolizach cynku pwoduje trudnosci w procesie filtracji. Z kolei wysoka jego aktywnosc chemiczna unie¬ mozliwia wykorzystanie pylu kolumnowego w procesie redukcji nitrobenzenu. Nalezy dodac, ze sposób wytwa¬ rzania pylu cynkowego kolumnowego ze wzgledu na koniecznosc odparowania cynku jest procesem wysoce energochlonnym co zasadniczo wplywa na koszt jego produkcji.Przedstawionewyzej sposoby nie pozwalaja na otrzymywanie pylu cynkowego o zadanym skladzie chemicz¬ nym — w szczególnosci dotyczy to domieszek korzystnie oddzialujacych w okreslonych procesach redukcyjnych2 130 417 na przyklad Pb, Cd, Sb, AL Proces wytwarzania pylu cynkowego na drodze rozpylania cieklego metalu sprezonym powietrzem realizu¬ je sie róznymi sposobami.Jeden z tych sposobów polega na rozpylaniu strugi cieklego cynku przeplywajacego pionowo strumieniem sprezonego powietrza skierowanym prostopadle do niej. Otrzymana struga pylowo-powietrzna przeplywajaca w kierunku poziomym wprowadzana jest bezposrednio do przestrzeni zamknietej, która stanowi komora osadcza w ksztalcie prostopadloscianu. Produkt otrzymywany tym sposobem charakteryzuje sie niekorzystnym dla ce¬ lów redukcyjnych skladem granulometrycznym, ze wzgledu na stosunkowo duzy udzial ziaren o srednicy powy¬ zej 150 jum, co jest przyczyna stosunkowo niskiej aktywnosci chemicznej i podwyzsza jednostkowe zuzycie tego pylu w procesach redukcyjnych np. w procesie cementacyjnego oczyszczania elektrolitu w elektrolizie cynku.Kolejna niedogodnoscia tego sposobu jest niski stopien wykorzystania energii sprezonego powietrza.Inny znany sposób rozpylania cieklego cynku polega na rozdrobnieniu strumienia cieklego cynku przeply¬ wajacego pionowo w dól strumieniem sprezonego powietrza przeplywajacego wspólpradowo. Otrzymana struga pylowo-powietrzna przeplywajaca w kierunku pionowym wprowadzana jest bezposrednio do przestrzeni zam¬ knietej, która stanowi komora w ksztalcie prostopadloscianu lub walca. W tym sposobie ze wzgledu na przyjety kierunek rozpylania stosuje sie krótka droge przeplywajacej mieszanki pylowo-powietrznej przez komore, a schladzanie i wytracanie czastek pylu nastepuje w wodzie. Krótka droga strumienia pylowo-powietrynego nie pozwala na odpowiednie uksztaltowanie sie ziaren, oraz na wtórne rozdrobnienie czastek przed ich zakrzepnie¬ ciem w kapieli wodnej. Wlasnosci pylu cynkowego otrzymywanego tym sposobem, takie jak wielkosc czastek oraz sklad chemiczny, sa niekorzystne dla celów redukcyjnych ze wzgledu na ograniczona aktywnosc chemiczna spowodowana zbyt grubym ziarnem, jak równiez przez wystepowanie na powierzchni ziaren pylu warstewki wodorotlenku cynku latwo ulegajacej karbonizacji na powietrzu.W kolejnym sposobie rozpylanie cieklego cynku realizuje sie w specjalnej dyszy rozpylajacej, w której strumien cieklego cynku i strumien medium rozpylajacego przeplywaja wspólpradowo w kierunku poziomym.Podobnie jak w poprzednich rozwiazaniach struga pylowo-powietrzna wprowadzana jest do przestrzeni zamknie¬ tej, która stanowi komora osadcza o stalym przekroju poprzecznym. W tym rozwiazaniu ze wzgledu na szereg trudnosci eksploatacyjnych, a w szczególnosci dla zapewnienia ciaglosci procesu stosuje sie podgrzewanie sprezo¬ nego powietrza, wzglednie dogrzewanie strumienia cynku w dyszy rozpylajacej. Pyl cynkowy otrzymywany tym sposobem charakteryzuje sie wyzszym stopniem utlenienia- zawartosc cynku metalicznego ponizej 95%. Z uwagi na nizsza metalicznosc oraz sferoidalny ksztalt ziaren (nizsza powierzchnia wlasciwa) aktywnosc chemiczna tego pylu jest obnizona. Powoduje to wieksze jednostkowe zuzycie tego pylu w procesach redukcyjnych. Ponadto w sposobie tym zuzywa sie dodatkowe ilosci energii w celu podgrzania powietrza oraz dogrzewania strumienia cynku w dyszy rozpylajacej.Celem wynalazku jest usuniecie lub co najmniej zmniejszenie niedogodnosci wystepujacych w znanych sposobach otrzymywania pylu cynkowego przeznaczonego do celów redukcyjnych. Wytyczono sobie zadanie opracowania nowego sposobu otrzymywania pylu cynkowego przeznaczonego do celów reukcyjnych przez roz¬ pylanie cieklego cynku sprezonym powietrzem o temperaturze otoczenia, przy zastosowaniu ukladu wspólpradowych poziomych strumieni cieklego cynku i medium rozpylajacego.Sposób wytwarzania pylu cynkowego dla celów redukcyjnych zgodnie z wynalazkiem polega na wprowa¬ dzeniu do pieca topielnego zadanej w czasie ilosci cynku blokowego, stopieniu cynku i zasilaniu grawitacyjnym poprzez rynne nadawcza stalym strumieniem metalu zbiornika przelewowego ukladu rozpylajacego, a nastepnie rozpylaniu cieklego cynku w dyszy rozpylajacej o wspólpradowym wyplywie metalu i sprezonego powietrza o temperaturze otoczenia. Wytworzona w dyszy rozpylajacej struga pylowo-powietrzna wyplywa w kierunku odchylonym od poziomu ku górze najkorzystniej pod katem 5°-30° i przeplywajac w przestrzeni otwartej na dlugosci 0,2 m-0,8 m wprowadzana jest do przestrzeni zamknietej o zmiennym przekroju. Parametry tej przest¬ rzeni przy calkowitej jej dlugosci L i przekroju poprzecznym od strony wlotu strugi pylowo-powietrznej A wynosza najkorzystniej: w odleglosci 1/3 L od strony wlotu strugi — przekrój poprzeczny wynosi 1,5—3 A, nato¬ miast w odleglosci 1/2 L —przekrój poprzeczny wynosi 3—3,5 A. Do przestrzeni zamknietej wprowadza sie powietrze wtórne o temperaturze otoczenia w takiej ilosci, aby zapewnic utrzymanie w tej przestrzeni sredniej temperatury nie przekraczajacej 80°C.Dzieki zastosowaniu przedstawionego sposobu otrzymuje sie pyl cynkowy szczególnie przydatny dla celów redukcyjnych, zawierajacy minimum 97% cynku metalicznego, przy czym udzial ziaren ponizej 150 jum wynosi co najmniej 90%, a srednia ziaren wynosi 30—50 Mm. Wymagany sklad chemiczny pylu dla okreslonych potrzeb redukcyjnych regulowany jest przez odpowiedni dobór stapianego wsadu.Sposób wykonania wynalazku zostal przedstawiony w przykladzie wykonania. Cynk o zadanym skladzie chemicznym w zaleznosci od przeznaczenia jest stapiany w piecu plomiennym opalanym gazem czadnicowym.Piec wyposazony jest w urzadzenie dozujace zadana ilosc cynku blokowego w czasie, co zapewnia staly strumien cynku podawany do procesu rozpylania. Temperature stopionego metalu w piecu topielnym utrzymuje sie w gra¬ nicach 600—650°C. Strumien cynku o stalym natezeniu przeplywu z pieca topielnego przeplywa poprzez rynne130 417 3 zalewowa do zbiornika przelewowego ukladu rozpylajacego, tak aby poziom metalu w tym zbiorniku utrzymy¬ wal sie na poziomie 0,45 m, a jego temperatura nie byla nizsza od 540°C.Nastepnie ciekly cynk w postaci strumienia o stalym natezeniu przeplywu doprowadza sie do dyszy rozpylajacej 1 rozpyla sprezonym powietrzem o temperaturze otoczenia, przy czym szybkosc wyplywu strumie¬ nia metalu z dyszy rozpylajacej wynosi 1,15 m/s, a cisnienie sprezonego powietrza przed dysza rozpylajaca wyno¬ si 6 atm. Wspólpradowa dysza rozpylajaca zabudowana na wspomnianym zbiorniku przelewowym sklada sie z metalowej obudowy, kolpaka nastawczego do regulacji przekroju wyplywu powietrza i czesci srodkowej dyszy, która wyposazona jest w wymienna wkladke ceramiczna w ksztalcie stozka scietego z otworem o srednicy 6 mm i o powierzchni czolowej wynoszacej 80 mm2. Kat wydmuchowy strugi sprezonego powietrza wynosi 56° przy zbieznosci wkladki ceramicznej wynoszacej 22° W wyniku dynamicznego oddzialywania pierscieniowej strugi sprezonego powietrza na struge cieklego metalu u wylotu dyszy powstaje struga pylowo-powietrzna, która jest skierowana ku górze pod katem a = 20°, a nastepnie wprowadzana do komory osadczej, przy czym odleglosc wylotu dyszy do komory osadczej wynosi 0,4 m. W komorze osadczej utrzymywane jest podcisnienie okolo 20 mm H20. Do komory osadczej doprowadza sie powietrze wtórne o temperaturze otoczenia poprzez otwór wlotowy o regulowanym przekroju, przy czym ilosc doprowadzanego powietrza zalezy od temperatury otoczenia.Doprowadzenie powietrza wtórnego pozwala na gwaltowne zachlodzenie i zestalenie czastek rozpylonego cynku przy ich niewielkim utlenieniu. W warunkach o których mowa otrzymuje sie pyl cynkowy o zawartosci cynku metalicznego 97,5—98,0%. Komora osadcza o zmiennym przekroju sluzy do wytracania i segregacji pylu cynkowego, przy czym w poszczególnych lejach zsypowych komory wytracaja sie rózne frakcje pylu. Czesciowo odpylone w komorze medium jest nastepnie oczyszczane w cyklonie i filtrze tkaninowym. Najdrobniejsze frakcje pylu wytraca sie w cyklonie i w filtrze tkaninowym. W komorze osadczej wytraca sie okolo 65% pylu cynkowe¬ go o sredniej srednicy ziaren okolo 55 /zm, w cyklonie wytraca sie okolo 30% pylu o sredniej srednicy okolo 40 /im, a w filtrze tkaninowym okolo 5% pylu o sredniej srednicy okolo 15 /im.Otrzymany pyl cynkowy zawiera co najmniej 90% frakcji ponizej 160 /im, a zawartosc cynku metalicznego wynosi 97,5%. Sklad chemiczny otrzymanego pylu cynkowego jest nastepujacy: Zn — 98,5%, Pb —1,0%, Cd - 0,07%, Sb - 0,08%, Al - 0,05%, i inne 0,30%. Wytworzony przedstawionym wyzej sposobem pyl cynkowy posiada postac piaszczysta, a ksztalt ziaren jest nieregularny. Otrzymany pyl cynkowy zastosowany jako reduk¬ tor do oczyszczania elektrolitu welektroliziecynku nieoczekiwanie wplynal na poprawe technologii w zakresie: podwyzszenia stopnia oczyszczenia elektrolitu, ulatwienia procesu filtracji oczyszczonego elektrolitu, oraz efek¬ tywnosci tej operacji, co umozliwilo produkcje cynku elektrolitycznego najwyzszej czystosci.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania pylu cynkowego dla celów redukcyjnych polegajacy na wprowadzeniu do pieca topielnego zadanej w czasie ilosci cynku blokowego, stopieniu cynku i zasilaniu grawitacyjnym poprzez rynne nadawcza stalym strumieniem metalu zbiornika przelewowego ukladu rozpylajacego, rozpylaniu cynku w dyszy rozpylajacej o wspópradowym wyplywie metalu i sprezonego powietrza o temperaturze otoczenia, znamien¬ ny t y m, ze struga pylowo-powietrzna wytworzona w dyszy rozpylajacej wyplywa w kierunku odchylonym od poziomu ku górze najkorzystniej pod katem 5°—30° i przeplywajac w przestrzeni otwartej na dlugosci 0,2 m—0,8 m wprowadzana jest do przestrzeni zamknietej o zmiennym przekroju, a jednoczesnie do przestrzeni tej wprowadza sie powietrze wtórne o temperaturze otoczenia w takiej ilosci by zapewnic utrzymanie w tej przestrzeni sredniej temperatury nie przekraczajacej 80°C. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze parametry przestrzeni zamknietej o zmiennym przekroju, do której wprowadzana jest struga pylowo-powietrzna oraz powietrze wtórne przy calkowitej jej dlugosci L i przekroju poprzecznym od strony wlotu strugi pylowo-powietrznej A najkorzystniej wynosza: w od¬ leglosci 1/3 L od strony wlotu strugi przekrój poprzeczny wynosi 1,5—3 A, natomiast w odleglosci 1/2 L prze¬ krój poprzeczny wynosi 3—3,5 A. PL