PL193970B1 - Sposób wytwarzania proszku cynkowego - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania proszku cynkowego z płynnego cynku za pomocą strumieni powietrza sprężonego, znamienny tym, że płynny cynk o stałej temperaturze wypuszcza się z tygla pionową strugą z jednakową w przybliżeniu prędkością od 1,5 do 1,8 m/s, regulowaną za pomocą wysokości od H do 0,7H cynku w tyglu, którą to strugę, w odległości równej wysokości (H) cynku w tyglu, rozbija się strumieniem powietrza sprężonego wylatującego z prędkością zbliżoną do prędkości dźwięku, korzystnie 90% tej prędkości, z dyszy usytuowanej prostopadle do strugi cynku w osi tej strugi i uzyskaną mieszaninę proszkowo-powietrzną w postaci poziomo-skośnych wiązek kieruje się do komory osadczej.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania proszku cynkowego z roztopionego cynku metalicznego za pomocą strumieni powietrza sprężonego.

Z polskich opisów patentowych nr 49044 i nr 67356 znany jest sposób wytwarzania pyłu cynkowego polegający na tym, że cynk stapia się w piecu topielnym, po czym przez skrzynkę pośrednią płynny metal przepływa do kolumny rektyfikacyjnej, gdzie w odparniku usytuowanym w komorze ogniowej, część cynku przeprowadza się w stan pary. Parę tę wprowadza się poprzez ogrzewany deflegmator i ogrzewane koryto do komory zamrażającej. W miejscu połączenia koryta z chłodzoną komorą zamrażającą, nad i pod wlotem par cynku, wtłacza się intensywny strumień medium chłodzącego złożonego z gazu obojętnego i metalicznego pyłu cynkowego jako zarodek kondensacji par cynku w postaci ziaren pyłu o z góry założonej wielkości.

Natomiast z polskiego opisu patentowego nr 170555 znany jest sposób wytwarzania pyłu cynkowego polegający na stapianiu cynku metalicznego, zasilaniu płynnym cynkiem dozownika, podawaniu płynnego cynku do rozdrabniania oraz rozdrabnianiu strugi płynnego cynku sprężonym powietrzem i na wytrącaniu pyłu w komorze osadczej oraz przesiewaniu uzyskanego produktu. Płynny cynk, według tego opisu patentowego z pieca ciągle napływa do dozownika i z powrotem z dozownika do pieca topielnego, a wypływ cynku z dozownika dokonywany dyszą redukuje się korzystnie co najmniej trzykrotnie w stosunku do wypływu swobodnego za pomocą zawirowanego strumienia sprężonego powietrza. Powietrze sprężone poddaje się zawirowaniu, przy czym jego zawirowany strumień do przewężenia dyszy, ma średni kąt nachylenia do osi wypływu płynnego cynku dogodnie powyżej 40°, podczas gdy ciśnienie dynamiczne powietrza przed przewężeniem i po przewężeniu dyszy utrzymuje się na zbliżonym poziomie w wysokości od 0,1122 do 0,1835MPa.

Opisane wyżej sposoby wytwarzania pyłu cynkowego, jakkolwiek spełniają swoje zadanie, mają jeszcze szereg wad i niedociągnięć technologicznych, między innymi są bardzo energochłonne, a urządzenia do stosowania tych sposobów są zbyt skomplikowane i nie zapewniają w pełni uzyskanie założonych parametrów technicznych produktu końcowego.

Znany sposób produkcji proszku cynkowego dla baterii alkalicznych z japońskiego opisu patentowego nr JP 08291307A polega na tym, że po dodaniu składnika stopowego do wysokiej czystości stopionego cynku, płynny metal jest wylewany dyszą odprowadzającą mającą dwa otwory do odprowadzania stopionego metalu. Na obie strugi płynnego metalu kieruje się z obu stron pod kątem strumienie wysokosprężonego gazu.

Sposób produkcji proszku cynkowego z dwóch pionowych strug płynnego metalu bez zmiany istniejącego wyposażenia umożliwia zwiększenie produkcji masy proszku oraz utrzymanie równej jakości produktu, przy utrzymaniu średnicy dysz odprowadzających stopiony metal w przedziale miedzy 1,0 mm do 4,0 mm. Strumienie wysokosprężonego gazu kierowane współbieżnie pod kątem na wypływające strugi metalu powodują rozproszenie rozbijanych cząstek strugi, ale na skrzyżowaniu wypływających strumieni wysokosprężonego gazu mogą także powodować łączenie się poszczególnych cząstek metalu, co daje w efekcie wydzielanie się nadziarna proszku cynkowego.

Proszek ze stopu cynku dla baterii alkalicznych i sposób jego wytwarzania znany jest z japońskiego opisu patentowego JP nr 09092278A. Cynk zawierający od 0,001-0,1% wagowych Al., od 0,001-0,1% wagowych Bi, od 0,001-0,1% wagowych Zn i 0,5 ppm lub mniej każdego z metali jak chromu lub niklu jest używany do wytwarzania proszku ze stopu cynku. Roztopiony stop cynku jest przechowywany w piecu osadzonym na zasobniku stanowiącym komorę rozpylania. Płynny stop cynku jest spuszczany z niższej części pieca. Na strugę płynnego stopu cynku jest kierowany strumień wysokosprężonego gazu i uzyskuje się proszek ze stopu cynku.

Uregulowanie zawartości chromu i niklu w proszku ze stopu cynku dla baterii alkalicznych skutecznie wzmacnia właściwości baterii oraz opóźnia wywiązywanie się gazu wodoru. Kierowanie na strugę pionową płynnego stopu cynku strumieni prostopadłych wysokosprężonego gazu umożliwia uzyskiwanie proszku cynku o określonych rozmiarach ziaren proszku, ale formowanie pionowej strugi proszkowo-gazowej związane jest ze stosunkowo znacznym wypadem nadziarna wynikającym z konieczności utrzymywania znacznego podciśnienia w komorze osadczej. Ponadto opadające cząstki płynnego stopu cynku w komorze osadczej mogą skutecznie ochłodzić niewielkie ilości proszku.

Celem wynalazku jest dalsze udoskonalenie sposobu wytwarzania proszku cynkowego oraz znaczne uproszczenie technologii i urządzeń stosowanych do tego celu.

PL 193 970 B1

Cel ten został osiągnięty za pomocą sposobu będącego przedmiotem niniejszego wynalazku. Istota tego sposobu polega na tym, że płynny cynk o stałej temperaturze wypuszcza się z tygla pionową strugą z jednakową w przybliżeniu prędkością wynoszącą od 1,5 do 1,8 m/s, regulowaną za pomocą wysokości „H poziomu cynku w tyglu. Następnie w odległości „H, równej wysokości kąpieli cynku w tyglu, rozbija się strugę płynnego cynku strumieniem powietrza sprężonego, wylatującego z prędkością zbliżoną do prędkości dźwięku, korzystnie 90% tej prędkości, z dyszy usytuowanej prostopadle do strugi cynku w osi tej strugi i uzyskaną mieszaninę proszkowo-powietrzną, w postaci poziomo-skośnych wiązek kieruje się do komory osadczej. Dysza powietrza sprężonego w postaci rury jest dobrana tak, że jej długość „l równa jest dziesięciu średnicom d2 tej dyszy, a na wylocie powietrza jest ścięta pod kątem a od 10 do 30° w stosunku do strugi cynku płynnego.

Taki sposób wytwarzania proszku cynkowego pozwala uzyskiwać produkt końcowy, w przeważającej części odpowiadający założonym parametrom technicznym. Dzięki zastosowaniu dyszy powietrza sprężonego o odpowiednio dobranych parametrach, uzyskano dużą stabilizację strumienia wypływającego z niej powietrza, a przez ścięcie tej dyszy pod odpowiednim kątem a uzyskano szeroką wiązkę proszku cynkowego kierowaną do komory osadczej, która pozwala na szybsze ochłodzenie uzyskanego proszku.

Przedmiot wynalazku jest dokładniej wyjaśniony na rysunku, który przedstawia schemat instalacji do wytwarzania proszku cynkowego.

Jak uwidoczniono na rysunku, wytwarzanie proszku cynkowego zgodnie z wynalazkiem odbywa się w następujący sposób. Cynk metaliczny lub katodowy przetapiany jest w piecu indukcyjnym o pojemności około 15 ton. Temperatura przetapiania wynosi od 500 do 510°C. Przetopiony cynk podawany jest do tygla dozującego 1 wyposażonego w ogrzewanie elektryczne oporowe 2 w celu utrzymania stałej temperatury podczas procesu wytwarzania proszku cynkowego. Tygiel ten jest wykonany ze stali wyłożonej wewnątrz masą ogniotrwałą 3, korzystnie typu magnezytowego. Wdnie tygla umieszczona jest wymienna dysza ceramiczna 4, wykonana w kształcie stożka z wywierconym wewnątrz otworem 5 dla swobodnego wypływu pionowej strugi cynku. Średnica d1 tego otworu jest dobrana tak, aby przy założonym poziomie cynku w tyglu o wysokości od H do 0,7H, przez ten otwór wypływał cynk w ilości zgodnej z założoną produkcją, a jednocześnie prędkość wypływu cynku była stała, korzystnie od 1,5 do 1,8 m/s. Poniżej tygla dozującego, w odległości od dna tygla w tym tyglu, równej jego wysokości „H, jest umieszczona poziomo usytuowana dysza powietrzna 6 w kształcie rury ściętej pod kątem a od 10 do 30°C w pionie w stosunku do strugi cynku płynnego. Ilość masowa powietrza w stosunku do ilości masowej cynku powinna wynosić minimum jak 2:1. Natomiast średnica d2 dyszy 6 dobrana jest tak, że szybkość wypływu zadanej ilości powietrza nie jest większa od prędkości dźwięku, korzystnie 90% tej prędkości, przy czym długość „l dyszy jest w przybliżeniu równa dziesięciokrotnej jej średnicy d2. Strumień powietrza stykając się ze strugą płynnego cynku rozdrabnia go na proszek cynkowy i zmienia jego kierunek na poziomo-skośny kierując wiązkę powietrzno-proszkową do komory osadczej 7. Komora ta jest wyposażona w system wentylacji i odprowadzania powietrza z lżejszą frakcją proszku do czyszczenia w podwójnym układzie oczyszczania, złożonym z cyklonu i filtra tkaninowego, podobnie jak w znanych urządzeniach przeznaczonych do tego celu.

Claims (2)

1. Sposób wytwarzania proszku cynkowego z płynnego cynku za pomocą strumieni powietrza sprężonego, znamienny tym, że płynny cynk o stałej temperaturze wypuszcza się z tygla pionową strugą z jednakową w przybliżeniu prędkością od 1,5 do 1,8 m/s, regulowaną za pomocą wysokości od H do 0,7H cynku w tyglu, którą to strugę, w odległości równej wysokości (H) cynku w tyglu, rozbija się strumieniem powietrza sprężonego wylatującego z prędkością zbliżoną do prędkości dźwięku, korzystnie 90% tej prędkości, z dyszy usytuowanej prostopadle do strugi cynku w osi tej strugi i uzyskaną mieszaninę proszkowo-powietrzną w postaci poziomo-skośnych wiązek kieruje się do komory osadczej.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako dyszę powietrzną stosuje się rurę o długości „l równej dziesięciu jej średnicom (d2) ściętą na wylocie powietrza pod kątem (a) od 10 do 30° w stosunku do strugi cynku płynnego.