PL7687B1 - Sposób i urzadzenie do wytwarzania tlenku cynku. - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest udosko^ nalony sposób i urzadzenie do wytwarza¬ nia tlenku cynku, który polega na tern spo¬ strzezeniu, ze moze byc wytworzony tlenek cynku o znacznie lepszych wlasnosciach i nadzwyczajnej ultramikroskopowej mialko- soi dzieki utlenieniu wystepujacego stru¬ mienia pary metalicznego cynku zapomo- ca strumienia stosunkowo chlodnego utle¬ niajacego gazu, jak powietrze, przyczem dmuchawka gazowa, zmniejszajaca ota¬ czajaca strumien pary cynkowej strefe wy¬ twarzania tlenku cynku, pochlania wytwa¬ rzajace sie w tej strefie cieplo i prawie momentalnie ochladza wytworzone poczat¬ kowo czastki tlenku cynku. Utlenianie przez przedmuchiwanie wystepujacego strumie¬ nia pary cynkowej nwi miejsce przewaznie na wolnem powietrzu albo^w otoczeniu, kto*- re pozwala na takie callfcwite odprowa¬ dzanie albo pochlanianie energji promieni¬ stej utleniania, ze poczatkowo wytwarza- jace sie czastki tlenku cynku prawie mo¬ mentalnie zostaja ochlodzone do tempera¬ tury ponizej 350° C. Utlenianie przez przedmuchiwanie moze sie korzystnie od¬ bywac w obszernej otwartej przestrzeni, przyczem, jezeli w bliskosci strefy utlenia¬ nia znajduja sie odbijajace cieplo przed¬ mioty, to powinny one byc utrzymane w tak niskiej temperaturze, by promieniujaca energje utleniania raczej pochlanialy, niz odbijaly. Objetosc i intensywnosc pradu gazowego,. jak rówiniez jego zdolnosc po-chlaniania jest przewaznie taka, ze czastki tlenku cynku w malym ulamku sekundy, mniej wiecej w Vbo sefc albo jeszcze mniej, po wytworzeniu zostaja ochlodzone ponizej 350° C. Przy odpowiedniem wykonaniu objetosc i intensywnosc strumienia gazu sa takie, ze wydajaca sie biala goraca strefa utleniania jest w rzeczywistosci tak zwe¬ zona i chlodna, ze mozna przez strefe utle¬ niania (plomien) przeprowadzic tam i zpo- wrotem reke bez zadnej szkody, przyczem wystepujacy strumien pary cynkowej jest tego rodzaju, przy którym 225 kg cynku wystepuje na godzine z wytrysnika o 20 cm srednicy. Strumien pary cynkowej moze byc nierozcienczony albo byc rozcienczony innemi gazami, jak tlenek wegla, azot, wo¬ dór i inine, które powstaja przy stosowa¬ nych do wytwarzania pary cynkowej me¬ todach.Na zalaczonych rysunkach sa przedsta¬ wione przyklady wykonania urzadzenia do wykonania wynalazku.Na fig. 1 — 7 sa uwidocznione rozmaite dmuchawkowe urzadzenia do przestrzen¬ nego ograniczenia i koncentracji spalania albo utleniania pary cynkowej w malych rozmiarach dla moznosci momentalnego o- chladzania wytwarzajacych sie drobnych czastek tlenku cynku przez usuwanie ich ze strefy wysokiej temperatury i jedno¬ czesnego rozcienczania jej, gdyz zostaja one predko wydmuchane przez silne stru¬ mienie powietrza przez i ze strefy spalania.Naturalnie, moga byc uzyte i inne urzadze¬ nia w podobny sposób, np. wirujace wy- trysniki albo wylotowe otwory, powoduja¬ ce przy swojem wirowaniu podobne spala¬ nie i momentalne ochladzanie i rozciencza¬ nie dymu.Urzadzenie wedlug fig. 1 sklada sie z ty¬ gla 10 do przyjecia metalicznego cynku.Tygiel ten moze byc zbudowany z dowol¬ nego ogniotrwalego materjalu; odpowied¬ nia do tego celu okazala sie mieszanina z 40°/0 ogniotrwalej gliny i 60°/0 karborun- dum albo krzemianu wapniowego. Tygiel ten w pionowym przekroju ma ksztalt lite¬ ry V, w widoku zgóry jest prostokatny i jest podzielony przez poprzeczna sciaine 14 na dwa przedzialy 12 i 13. Dolny koniec poprzecznej sciany 14 nie dosiega sasied¬ niej sciany tygla; w tej posredniej prze¬ strzeni znajduje sie przedziurawiona prze¬ pona 15, Tygiel 10 jest umieszczony w obmuro¬ waniu 16, a przestrzen pomiedzy murem a skosnemi scianami tygla jest wypelniona izolujacym materjalem 17* Przedzial 12 tygla jest stale zamkniety przykrywa 18, na której lezy warstwa izolacyjnego mate¬ rjalu 190 Przedzial 13 jest zwykle zamknie¬ ty przez dajaca sie usuwac pokrywe 20.Elektroda 21 (przewaznie z grafitu) przenika wzdluz poprzecznej sciany 14 pod poziom cynku w przedziale 12, Dalsza elektroda 22, równiez przewaznie z grafitu, przenika do przedzialu 12 i konczy sie nie¬ co nad poziomem cynku. Elektrody 21 i 22 sa przylaczone do zródla pradu stalego al¬ bo zmiennego.Przez pokrywe 18 i lezaca nad nia war¬ stwe izolacyjnego materjalu 19 przenika wytrysnik 23, sluzacy jako wylotowy otwór do pary metalicznego cynku, wytwarzanej w przedziale 12* Okolo wytrysnika 23 ii na izolacyjnym materjale 19 znajduje sie pierscieniowata przestrzen 24, zasilana sprezonem powie¬ trzem zapomoca rury 25. Przestrzen 24 po¬ siada otaczajacy wytrysnik 23 wylotowy otwór 26. Zewnetrzna sciane przestrzeni 24 stanowi mur, a szczytowa— plyta pokrywo¬ wa wykonalna ze stali. Stozek 27 z blachy moze byc izolowany od wytrysnika 23 izo¬ lacyjnym materjalem 28.Przy wykonaniu sposobu wedlug wyna¬ lazku zapomoca przyrzadu przedstawione¬ go na fig. 1, do tygla wprowadza sie meta¬ liczny cynk az do wypelnienia przedzialu 12 do oznaczonego poziomu stopionym cyn¬ kiem i poziom ten zostaje mniej wiecej u* — 2 —trzymany podczas pracy. Przez przejscie pradu od elektrody 22 do cynku 11 wytwa¬ rza sie tyle ciepla, ze cynk topi sie, przy- czem tyle metalicznego cynku zamienia sie w pare, ze strumien pary przeplywa przez wytrysnik 23. Cieplo wystarcza równiez do stopienia dodatków do stalego cynku, któ¬ re mozna wprowadzac do przedzialu przez usuniecie pokrywy 20.Przestrzen pomiedzy powierzchnia sto¬ pionego cynku w przedziale 12 i przykrywa 18 wypelnia sie para metalicznego cynku, wystepujaca w stalym strumieniu z wytrys- nika 23. Przy wyjsciu z pieca para spo¬ tyka sie z otaczajacem powietrzem i pali¬ laby sie charakterystycznym dla cynRu na¬ turalnym plomieniem, gdyby nie bylo na nia wywierane dzialamie tlumiace, Piersoie- niowaty wytrysnik 26 przewodzi pierscie¬ niowy strumien powietrza ku wnetrzu na¬ przeciw wystepujacego strumienia pary cynkowej i powoduje jej spalanie w grani¬ cach malej strefy. Dzialanie tego pradu po¬ wietrza polega na radykalnem zmniejsze¬ niu wielkosci plomienia cynkowego w sto¬ sunku do tego, który powstawalby przy wohuem spalaniu bez strumienia wdmuchi¬ wanego powietrza. Ten pierscieniowy stru¬ mien powietrza wywiera jeszcze dalsze dzialanie, polegajace na tern, ze przepro¬ wadza powstajace przy spalaniu czastki tlenku cynkowego momentalnie z goracej strefy do zimnego otaczajacego powietrza, dzieki czemu czastki te zostaja momental¬ nie ochlodzone i rozcienczone. Wytworzo¬ ne w ten sposób czasteczki tlenku cynku zostaja wciagniete w dolny rozszerzony koniec komina 25 zapomoca dzialajacego ssaco zaworu i wydalone przez komin do punktu zbiorczego.Przy wykonaniu sposobu wedlug wyna¬ lazku w urzadzeniu wedlug fig, 1 osiagnie¬ to doskonale wyniki gdy tygiel zawieral okolo 90 kg stopionego cynku. Rozzarzenie cy^ku wykonywalo sie pradem elektrycz¬ nym o okolo 3 000 A i przy zmiennem na¬ pieciu pomiedzy elektrodami 21 i 22 6 oko¬ lo 30 V, Cewka 23 miala srednice 10 cm, przyczem okolo 67 kg metalicznego cynku byly sublimowane przez godzine i przepro¬ wadzone przez cewke. Okolo 26 m3 powie¬ trza pod cisnieniem okolo 5 cm wody bylo doprowadzone na minute do pierscieniowej przestrzeni 24, Dolny koniec odplywowej rury 29 mial srednice 3 m i znaj dowal sie o 60 cm nad wylotowym koncem cewki. Tem¬ peratura wchodzacych w dolny koniec od¬ plywowej rury 29 gazów wahala sie pomie¬ dzy 60° C w bliskosci srodka i 20° C przy obwodzie. Szybkosc wytrysku plomienia ku górze wynosila 15 m/sek, a calkowita wiel¬ kosc plomienia wynosila przecietnie, pomi¬ mo ze wahala sie ona nieco i plomien mial ksztalt nieprawidlowy, znacznie miniej, niz 30 cm, wskutek czego czastki tlenku cyn¬ kowego byly wytwarzane i usuwane ze strefy spalania w malej czesci sekundy.Dzialanie chlodzace strumienia powietrza opisanego rodzaju jest tak wielkie, ze przez górna czesc wydajacego sie plomie¬ niem zestawu mozna bez zadnej szkody przeprowadzic tam i zpowrotem reke, Ta, jak plomien wygladajaca, górna czesc strefy wydaje sie jakby zawierala jeszcze rozza¬ rzone czastki tlenku cynkowego, zmieszane z zimpem powietrzem, wskutek czego wyda¬ jaca sie bialym zarem albo plomienna strefa strefa rozciaga sie nieco poza strefe inten¬ sywnego spalania i wysokie!j temperatury.Na fig. 2 jest uwidoczniony dalszy przyklad wykonania urzadzenia, zapomo¬ ca którego w1 przemysle fabrycznym zostaly osiagniete doskonale rezultaty. Urzadzenie to sklada sie z komory do parowania cyn¬ ku, posiadajacej mniej wiecej 2 m dlugo¬ sci, 75 cm szerokosci i okolo 85 cm wyso¬ kosci, Komora ta 25 posiada wykladzine z ogniotrwalego materjalu, o 30 cm grubosci, do którego nadaja sie rozmaite ogniotrwa¬ le mieszaniny. Dobre rezultaty zostaly o- siagniete z mieszanina, skladajaca sie z 16% kg roztworu krzemianu sodowego o — 3 —40° Be, 8V2 kg wody, 67% kg cKromu 1 67% kalcynowanego magnezytu.Ogniotrwala wykladzina 46 jest za¬ mknieta w ramie 47 z blachy stalowej, le¬ zacej na kilku warstwach krzemowych ce¬ giel 48, na betonowym fundamencie 49. Ze¬ wnetrzny stalowy plaszcz 49 otacza sciany urzadzenia, a przestrzenie posrednie po¬ miedzy pionowemi scianami plaszczy 47 i 50 sa wypelnione izoiujacym od ciepla ma- terjalem SU Nadawcza rura 52 z karborundum, al¬ bo z innego ogniotrwalego materjalu prze¬ nika do komory 45 i sluzy do zasilania jej cynkiem metalicznym w stanie stopionym albo.stalym. Górny koniec tej rury 52 wchodzi w oprawke 53 takiego ksztaltu, ze moze miec miejsce latwe zasilanie cynkiem metalicznym. Oprawka albo wylot rury moga byc w wypadku pozadanym zamknie¬ te podczas przerw w zasilaniu zapomoca pokrywek. Rura 52 zostaje, ze wzgledu na komore 45, utrzymana przez wykladzine 54 z ogniotrwalego materjalu, podobna do wykladziny 46, Para pionowych znajduja¬ cych sie w odpowiedniej od siebie odleglo¬ sci elektrod 55 i 56, najlepiej z grafitu, przenika do komory 45. Dolne konce tych elektrod odstaja nieco od poziomu stopio¬ nego cynku i zostaja utrzymane na tej wy¬ sokosci podczas pracy zapomoca odpo¬ wiedniego urzadzenia. Elektrody sa przy¬ laczone do zródla pradu stalego albo zmiennego.Szczyt komory 45 jest zamkniety przez pokrycie 58 przewaznie z plyt grafitowych, nad któremi lezy warstwa ogniotrwalego materjalu 59, podobna do warstwy 46 w poprzednim przyrzadzie. Para cynkowa przechodzi z komory 45 przez otwór 62 w pokrywie 58 i przez znajdujaca sie z nia w polaczeniu karborundowa rure 68 i cew¬ ke 60. Na ogniotrwalym materjale 59 znaj¬ duje sie okolo c^wki 60 zasijana sprezo¬ nym powietrzem pierscieniowa przestrzen tf5/ Przestrzen ta, zasilana zapomoca rury 66, posiada w swojej pokrywie otwór 63, znajdujacy sie mniej wiecej na wysokosci wylotowego otworu 60 cewki i wiekszy od niego.Zamiast pierscieniowego strumienia po¬ wietrza o niskiem cisnieniu wedlug fig, 1 i 2 moga byc zastosowane inne urzadzenia dmuchawkowe, które równiez daja zada- walniajace rezultaty.W urzadzeniu, uwidocznionem na fig. 4, sa przewidziane z obu stron plomienia cynkowego dwie powietrzne dysze 33, za¬ silane rura 32. Dysze te wywoluja spla¬ szczenie plomienia cynkowego w jednym kierunku i jego rozszerzenia w drugim kie¬ runku.Wedlug fig. 5 powietrze zostaje dopro¬ wadzane zapomoca rur 34 do wylotowych dysz 35, skierowanych nieco nad wylotem 23 ku plomieniowi.W urzadzeniu wedlug fig. 6 zgeszczone . powietrze doprowadza sie przez pierscie¬ niowa rure 36 do pewnej ilosci dysz 37.Trzy z nich sa umieszczone w równej od siebie odleglosci i prowadza do rozmaitych kurków do strumienia pary cynku metalicz¬ nego, wystepujacego z dyszy 23. Przy praktycznem wykonaniu stosuje sie 16 rów¬ nomiernie rozlozonych okolo plomienia dysz powietrznych, ale zadawalniajace re¬ zultaty daja sie osiagnac juz przy stoso¬ waniu trzech dysz, umieszczonych w przed¬ stawiony powyzej sposób.* Przy urzadzeniu wedlug f:g, 7 jest za¬ stosowana pierscieniowa dysza, podobna do dyszy wedlug fig. 1, która sklada sie z pierscieniowej przestrzeni 39 z okraglym otworem 38 i doprowadzajacej powietrze rury 40* Stosowanie wdmuchowego powietrza wedlug rozmaitych przedstawionych sposo¬ bów wywiera zarówno rozszerzajace, jak i rozcienczajace i ochladzajace dzialanie na poczatkowo wytwarzane czastki tlenku cynkowego i dzialanie to polaczone je§t z intensywnem spalaniem pary cynku, wsku- — 4 —tek czego zarówno spalanie, jak i rozcien¬ czenie i ochladzanie odbywa sie prawie momentalnie. Nowy sposób nalezy przez to odróznic od sposobów, w których poczat¬ kowo tworzace sie czastki tlenku cynkowe¬ go podczas stosunkowo znacznego czasu moga pozostawac w (plomieniu albo wpo- blizu plomienia i przez to powiekszaja sie i-ulegaja innym zmianom, charakterystycz¬ nym dla dotychczasowych sposobów.Pod intensywnem spalaniem nie nalezy rozumiec spalania przy wysokiej tempera¬ turze, poniewaz spalanie to jest intensywne ze wzgledu na przestrzen, albo objetosc, wewnatrz których spalanie odbywa sie z wielka szybkoscia. Pod intensywnem spa¬ laniem rozumie sie przeto zwezenie, albo koncenlracja spalania na mniejszej prze- sti-eni, niezaleznie od wplywu takiego spa¬ lania na temperature.Otrzymany wedlug niniejszego sposobu tlenek cynku wyróznia sie nadzwyczajnie mala wielkoscia czastek, czego niema w najlepszych gatunkach tlenku cynkowego, wytwarzanego dotychczas wedlug amery¬ kanskiego, albo wedlug francuskiego spo¬ sobu.Najlepsze gatunki tlenku cynkowego, wytworzonego wedlug amerykanskiego spo¬ sobu, posiadaja przecietna wielkosc czaste¬ czek okolo 0,38 — 0,52 [x; najlepsze ga¬ tunki rynkowe wytworzonego wedlug fran¬ cuskiego sposobu, np. The New Jersey Zinc Company U. S. P. Brand maja wiel¬ kosc czastek od 0,36 — 0,44 (x.Wytworzony zas wedlug niniejszego sposobu tlenek cynku posiada przecietna wielkosc czastek 0,15 \i i mniej.Wartosci liczbowe wielkosci czastek (srednica przecietnej czasteczki), podane w opisie zostaly ustalone wedlug sposobu, przez Heinrich'a Green'a, opisanego w „Journal of the Franklin Institute, Novem- ber 1921, strony 637 — 666, Wskutek ul- tramikroskopowej wielkosci czastek tlenku * cynku wedlug wynalazku nalezy dla foto- mikrograficznego sposobu mierzenia stoso¬ wac swiatlo ultrafioletowe i soczewki kwarcowe. Stosowanie ultrafioletowego swiatla przy mikrofotograficznych meto¬ dach jest opisane np. w artykule Koehler'a i Rohr'a, Zeitschrift fur Instrumentkunde t, 24, str. 341 — 349. PL PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób wytwarzania tlenku cynku przez utlenienie wystepujacego strumienia pary metalicznego cynku, przy którym zo¬ staje ona wprowadzona w zetkniecie ze stosunkowo chlodnym, utleniajacym ga¬ zem, znajdujacym sie w ruchu, znamienny tern, ze stosowany jest dmuch utleniajace¬ go gazu, który powoduje zmniejszenie ota¬ czajacej strumien pary cynku strefy wy¬ twarzania tlenku cynku, jak równiez po¬ chlania wytwarzajace sie tam cleplo i 6- chladza prawie momentalnie poczatkowo wytworzone czastki tlenku cynku. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze dzialanie dmuchu zostaje wywola-* ne przez strumien chlodzacego powietrza, prowadzonego w kierunku obwodu strumie¬ nia pary cynkowej. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, zna¬ mienny tern, ze utleniajacy strumien gazu posiada taka temperature i preznosc, ze poczatkowo wytworzone czastki tlenku cynku w malej czesci sekundy, okolo 1/50( po wytworzeniu zostaja ochlodzone poni¬ zej 350° C. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 — 3, zna¬ mienny tern, ze wydmuchiwany gaz posia¬ da taka temperature i preznosc, ze wydaja¬ ca sie biala strefa utleniania jest tak zwe¬ zona i chlodna, ze mozna przez nia prze¬ prowadzac tam i zpowrotem reke w tern miejscu, gdzie wystepuje z dyszy o sredni¬ cy 20 cm strumien pary cynku, przyczem ze strumienia tego osiaga sie na godzine okolo 225 kg cynku. 5. Sposób wedlug zastrz. 1 — 4, zna- - ? -mienny zastosowaniem strumienia gazowe¬ go o takiej preznosci, aby wysokosc plo¬ mienia nie przekraczala przecietnie 30 om, 6. Sposób wedlug zastrz. 1 — 5, zna¬ mienny tern, ze strumien pary cynkowej wystepuje do atmosfery. 7. Sposób wedlug zastrz. 1 — 6, zna¬ mienny stosowaniem wdmuchiwanego gazu o takiej temperaturze i preznosci, ze wielkosc czastek powstajacego tlenku cyn¬ kowego nie przekracza 0,15 fi. 8. Sposób wedlug zastrz. 1 — 6, zna¬ mienny tern, ze para metalicznego cynku wytwarza sie przez ulatnianie, a tlenek cynkowy jest przewaznie wolny od zanie¬ czyszczen, szczególnie od chlorków i siar¬ czanów i posiada kwasowosc, nie wieksza od równowartosciowosci 0,10% SOs i nie mniejsza od 0,05 SOs, 9. Urzadzenie do wytwarzania tlenku cynku wedlug zastrz. 1 — 8, znamienne tern, ze strumien pary cynku wychodzi z dyszy i wspóldziala z dmuchawa, przez któia doprowadza sie chlodny utleniajacy gaz, np powietrze w ten sposób, ze naste¬ puje ?wezenie strefy wytwarzania tlenku cynku i prawie momentalne oddalenie i ochlodzenie wytworzonych czastek tlea' cynku, których wielkosc nie przekracza 0,15 [i. 10. , Urzadzenie wedlug zastrz. 9, zna¬ mienne przestrzenia, zasilana sprezonem powietrzem, w której otwór wylotowy znaj¬ duje sie wpoblizu wylotu pary metalicz¬ nej, wskutek czego wystepujace z tego o- tworu powietrze zweza otaczajaca strumien pary cynku strefe wytwarzania tlenku cyn¬ ku i zmniejsza znacznie wielkosc plomie¬ nia w stosunku do tego, jaki powstawalby przy spalaniu strumienia pary cynku na wolnem powietrzu. 11. Urzadzenie wedlug zastrz. 10, zna- ' mienne przestrzenia cylindryczna, otacza¬ jaca wTylotowa dysze do pary cynkowej, przyczem otwór wylotowy tej przestrzeni lezy w przyblizeniu w plaszczyznie wylo¬ tu dyszy i otacza go. The New Jersey Zinc Company. Zastepca: M. Brokman, rzecznik patentowy.&Sr<. t)o opisu patentowego Nr 768/. Arie. i. 23Do opisu patentowego Nr 7687. Ark.

2. V. „« -J5 3ftgp7- ^¦¦"¦p*? ••#*Do opisu patentowego Nr 7687. Ark.

3. 4 » *\<^rv ^'1 S- r.: ;r.--IV.:-;^ c~W:i Druk L. Boguslawskiego, Warszawa. PL PL