RU2594934C2 - Installation for production of zinc oxide - Google Patents

Installation for production of zinc oxide Download PDF

Info

Publication number
RU2594934C2
RU2594934C2 RU2014154318/02A RU2014154318A RU2594934C2 RU 2594934 C2 RU2594934 C2 RU 2594934C2 RU 2014154318/02 A RU2014154318/02 A RU 2014154318/02A RU 2014154318 A RU2014154318 A RU 2014154318A RU 2594934 C2 RU2594934 C2 RU 2594934C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zinc
ring
zinc oxide
chamber
oxidation
Prior art date
Application number
RU2014154318/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014154318A (en
Inventor
Игорь Арнольдович Эстрин
Илья Викторович Корецкий
Original Assignee
Игорь Арнольдович Эстрин
Илья Викторович Корецкий
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Арнольдович Эстрин, Илья Викторович Корецкий filed Critical Игорь Арнольдович Эстрин
Priority to RU2014154318/02A priority Critical patent/RU2594934C2/en
Publication of RU2014154318A publication Critical patent/RU2014154318A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2594934C2 publication Critical patent/RU2594934C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to production of zinc oxide from zinc metal. Plant includes device for melting zinc and installed after it device for evaporation of zinc and device for oxidation of zinc vapors, which is made in the form of chamber, containing arranged in the center of the upper end wall the device for supply of natural gas and air. Device for evaporation of zinc coaxially installed inside the chamber cavity of the device for oxidation of zinc vapor and is made in the form of parallel located in horizontal plane ring-shaped disks with arranged radially along generating lines of outlet orifices and an orifice in the bottom for overflow of melted zinc. In the inner formed by ring-shaped disks vertical cavity along the axis and along the whole height the rod with a gap is installed. Ring-shaped disks are made as notched located on inner and outer surfaces at an angle to 90° to the vertical axis, and ratio of inner diameter of ring-shaped disks to their outer diameter is equal to 0.1-0.99.
EFFECT: uniform distribution of zinc vapors and their combustion with formation of zinc oxide crystals with similar structure of the crystal lattice is provided, as well as optimum aerosol speed at which there is no sticking of zinc oxide on walls of disks and lining is provided.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области производства окислов металлов газофазным способом из металлического цинка с последующим окислением паров металлов и может быть использовано в производстве оксида цинка (цинковых белил) из металлического цинка, используемого в резинотехнической и лакокрасочной промышленности.The invention relates to the field of production of metal oxides by a gas-phase method from metal zinc followed by oxidation of metal vapors and can be used in the production of zinc oxide (zinc white) from zinc metal used in the rubber and paint industry.

В настоящее время известны муфельные печи для получения оксида цинка, содержащие обогреваемую камеру с горизонтально установленными в ней муфелями, в которые периодически загружают чушковый цинк, расплавляют и испаряют его. Пары окисляют в окислительном "колодце", в который подают воздух. Каждый из муфелей работает периодически, но т.к. в печи находится большое количество муфелей и их загрузка цинком проводится последовательно, то испарение цинка в печи протекает непрерывно (Козулин Н.А. и др. Оборудование заводов лакокрасочной промышленности. Л. Химия, 1980, с. 376). Недостатками известных печей являются большой расход топлива, быстрый износ муфелей и недостаточная равномерность их работы по длине печи, необходимость в частом обслуживании установки, большой расход цинка и загрязнение окружающей среды окисью цинка.At present, muffle furnaces for producing zinc oxide are known, containing a heated chamber with muffles horizontally installed in it, into which the pig zinc is periodically charged, melted and evaporated. Vapors are oxidized in an oxidizing "well" into which air is supplied. Each of the muffles works periodically, but because in the furnace there are a large number of muffles and their loading with zinc is carried out sequentially, then the evaporation of zinc in the furnace proceeds continuously (Kozulin N.A. et al. Equipment of the paint and varnish industry plants. L. Chemistry, 1980, p. 376). The disadvantages of the known furnaces are high fuel consumption, quick wear of the muffles and the lack of uniformity of their operation along the length of the furnace, the need for frequent maintenance of the installation, high consumption of zinc and environmental pollution with zinc oxide.

Также известна установка для получения окиси цинка из металлического цинка, включающая устройство для плавления цинка и установленные за ним, связанные коллектором паров цинка устройства для испарения цинка и окисления его паров, последнее из которых имеет приспособления для подачи воздуха, выполненные в виде тангенциальных сопл, размещенных под углом к потоку паров в боковой стенке камеры (авт. св. СССР N 999231, кл. B01J 19/00, 1981). Недостаток известного устройства заключается в том, что оно не обеспечивает достаточной надежности работы, так как происходит налипание на стенки печи оксида цинка, что уменьшает теплообмен между аэрозолем оксида цинка и жидким цинком в тарелях, и как следствие вынуждает персонал останавливать печь для ее обслуживания.Also known is a plant for producing zinc oxide from metal zinc, including a device for melting zinc and installed behind it, connected by a collector of zinc vapor, a device for evaporating zinc and oxidizing its vapor, the latter of which has devices for supplying air made in the form of tangential nozzles placed at an angle to the vapor flow in the side wall of the chamber (ed. St. USSR N 999231, class B01J 19/00, 1981). A disadvantage of the known device is that it does not provide sufficient reliability, since zinc oxide adheres to the walls of the furnace, which reduces heat transfer between the zinc oxide aerosol and liquid zinc in the plates, and as a result forces personnel to stop the furnace for maintenance.

Из известных устройств для получения оксида цинка наиболее близким по технической сущности является взятое авторами за прототип устройство для получения оксида цинка из металлического цинка, включающая устройство для плавления цинка и установленные за ним устройства для испарения цинка и окисления его паров, последнее из которых имеет приспособления для подачи воздуха, размещенные в боковой стенке камеры. Устройство для испарения цинка коаксиально установлено в полости камеры устройства для окисления паров цинка и выполнено в виде параллельно расположенных в горизонтальной плоскости кольцеобразных тарелей с выходными отверстиями, размещенными радиально по образующим, и отверстием в днище для перелива расплавленного цинка (авт. св. RU 2087569 С1 МПК С22В 19/34). Недостаток известного устройства заключается в низкой эффективности теплопередачи что снижает производительность установки. Низкая скорость движения аэрозоля оксида цинка приводит к налипанию его на стенки камеры и необходимости ее частой остановки для чистки внутренних поверхностей. Это приводит к снижению производительности установки и трудностям ее эксплуатации.Of the known devices for producing zinc oxide, the closest in technical essence is taken by the authors as a prototype device for producing zinc oxide from metal zinc, including a device for melting zinc and devices behind it for evaporating zinc and oxidizing its vapor, the last of which has devices for air supply placed in the side wall of the chamber. The zinc evaporation device is coaxially mounted in the chamber cavity of the zinc vapor oxidation device and is made in the form of ring-shaped plates parallel to the horizontal plane with outlet openings arranged radially along the generatrix and an opening in the bottom for overflowing molten zinc (ed. St. RU 2087569 C1 IPC С22В 19/34). A disadvantage of the known device is the low heat transfer efficiency, which reduces the productivity of the installation. The low speed of the movement of the aerosol of zinc oxide leads to its sticking to the walls of the chamber and the need for its frequent stop to clean the internal surfaces. This leads to a decrease in plant productivity and difficulties in its operation.

Технический результат, обеспечиваемый заявляемым изобретением, - повышение производительности установки, облегчение обслуживания, и обеспечение бесперебойной работы в течении долгого периода эксплуатации без остановки печи.The technical result provided by the claimed invention is to increase the productivity of the installation, facilitate maintenance, and ensure uninterrupted operation for a long period of operation without stopping the furnace.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке для получения оксида цинка из металлического цинка, в полость между тарелями по всей их длине дополнительно устанавливается стержень, диаметр которого меньше внутреннего диаметра тарелей на величину зазора, обеспечивающим при расширении материала в диапазоне рабочих температур полноценную работу установки и ее целостность. Стержень создает скорость аэрозоля, которая должна быть не менее 15 м/с, при этом не происходит зарастание живого сечения уходящих газов, склонными к налипанию на стенки частицами оксида цинка. Также тарели, имеющие соотношение внутреннего диаметра к внешнему, равное 0,1-0,99, расположены в камере окисления, дополнительно снабжены насечками любой формы. Насечки располагаются на внутренней и внешней поверхностях тарели под углом 0-90° к вертикальной оси печи. Такое решение обеспечивает равномерное распределение выходящих из каналов паров цинка и их сгорание с образованием кристаллов оксида цинка с одинаковой структурой кристаллической решетки, оптимальную скорость движения аэрозоля, при которой не происходит налипания оксида цинка на стенки тарелей и футеровки печи, контактирующими с аэрозолем оксида цинка.The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed installation for producing zinc oxide from metallic zinc, a rod is additionally installed in the cavity between the plates along their entire length, the diameter of which is less than the internal diameter of the plates by the amount of clearance, which ensures full operation when the material expands in the operating temperature range installation and its integrity. The core creates an aerosol velocity, which should be at least 15 m / s, and there is no overgrowing of the living gas cross section, prone to zinc oxide particles sticking to the walls. Also, plates having a ratio of internal diameter to external equal to 0.1-0.99 are located in the oxidation chamber, additionally equipped with notches of any shape. The notches are located on the inner and outer surfaces of the plate at an angle of 0-90 ° to the vertical axis of the furnace. This solution ensures uniform distribution of the zinc vapors leaving the channels and their combustion with the formation of zinc oxide crystals with the same crystal lattice structure, the optimal aerosol movement speed at which zinc oxide does not adhere to the walls of the plates and the furnace lining in contact with zinc oxide aerosol.

На Фиг. 1 представлена схема установка для получения оксида цинка а) в общем виде, б) поперечный разрез, в) продольный разрез, на Фиг. 2 - тарель в а) общем виде, б) вид сверху, в) поперечный разрезIn FIG. 1 shows a diagram of an apparatus for producing zinc oxide a) in general form, b) a transverse section, c) a longitudinal section, in FIG. 2 - plate in a) general view, b) top view, c) cross section

Устройство содержит устройство для плавления твердого цинка(1), воздухопроводы (2), распределительные коллекторы (3), воздухоподогреватель (4), горизонтально расположенные тарели (5), проемы (6), белилопровод (7), камера окисления (8), стержень в камере окисления (9), подача воздуха на воздухоподогреватель (10), из воздухоподогревателя (11), патрубок для подачи жидкого цинка (12), насечки на внутренней и внешней поверхностях тарелей (13), сопла для выхода паров цинка из тарелей (14), переливные отверстия в тарелях для перетекания цинка из одной тарели в другую (15).The device comprises a device for melting solid zinc (1), air ducts (2), distribution manifolds (3), an air heater (4), horizontally arranged plates (5), openings (6), white pipe (7), an oxidation chamber (8), a rod in the oxidation chamber (9), air supply to the air heater (10), from the air heater (11), a nozzle for supplying liquid zinc (12), notches on the inner and outer surfaces of the plates (13), nozzles for the release of zinc vapor from the plates ( 14), overflow holes in the plates for the flow of zinc from one plate to another (fifteen).

Устройство работает следующим образом. Твердый металлический цинк подают в устройство для плавления 1. В период пуска установки подают природный газ и воздух по воздуховодам 2 в распределительные коллекторы 3. Продукты сгорания проходят по воздухоподогревателю 4, омывают устройство для плавления цинка 1 и через фильтры выбрасываются в атмосферу. При этом находящийся в устройстве для плавления цинка 1 твердый металлический цинк нагревают, плавят и подогревают до температуры 550 600°C, после чего жидкий цинк самотеком по каналу 12 поступает на тарели 5, расположенных в камере окисления 8. Для окисления паров цинка кислородом воздуха через воздухопроводы 2 подается подогретый до 300 400°C воздух. В результате происходит интенсивная экзотермическая реакция окисления паров цинка. Этот процесс ведется при температуре 1250 1500°C (адиабатическая температура реакции окисления паров цинка в воздухе 2900°C).The device operates as follows. Solid metal zinc is supplied to the melting device 1. During the start-up of the installation, natural gas and air are supplied through the air ducts 2 to the distribution manifolds 3. Combustion products pass through the air heater 4, wash the zinc melting device 1 and are emitted through the filters into the atmosphere. In this case, the solid metal zinc located in the device for melting zinc 1 is heated, melted, and heated to a temperature of 550–600 ° C, after which liquid zinc flows by gravity through channel 12 onto plates 5 located in the oxidation chamber 8. For oxidizing zinc vapors with air oxygen air ducts 2 air heated to 300-400 ° C is supplied. As a result, an intense exothermic oxidation reaction of zinc vapor occurs. This process is carried out at a temperature of 1250– 1500 ° C (the adiabatic temperature of the oxidation reaction of zinc vapor in air is 2900 ° C).

При достижении устойчивого процесса испарения и окисления паров цинка газ отключают, а процесс проводят за счет тепла экзотермической реакции.When a stable process of evaporation and oxidation of zinc vapor is achieved, the gas is turned off, and the process is carried out due to the heat of the exothermic reaction.

Температуру окисления регулируют количеством подаваемого воздуха и его температурой.The oxidation temperature is controlled by the amount of air supplied and its temperature.

Жидкий цинк из камеры плавления 1 по патрубку 12 попадает в верхнюю тарель 5 и через переливные отверстия 15 жидкий цинк из верхней тарели попадает во все остальные, жидкий цинк нагреваясь и испаряясь в тарелях 5 превращается в пары цинка и через сопла 14 попадают в камеру окисления 8, представляющую собой зазор между тарелями и футуровкой с одной стороны и тарелями и стержнем 9 с другой стороны.Liquid zinc from melting chamber 1 through pipe 12 enters the upper plate 5 and through overflow openings 15 liquid zinc from the upper plate enters all others, liquid zinc is heated and evaporated in the plates 5 turns into zinc vapor and through nozzles 14 enter the oxidation chamber 8 representing the gap between the plates and the lining on the one hand and the plates and the rod 9 on the other hand.

Раскаленные продукты реакции окисления (аэрозоль окиси цинка) создают вокруг тарелей 5 температуру 1100-1800°C, при которой происходят кипение и испарение жидкого цинка ( t к и п Z n 907,5 ° C

Figure 00000001
). Из камеры окисления 8 аэрозоль окиси цинка через проемы 6 поступает в белилопровод 7 и, продвигаясь по последнему, отдает свое тепло на подогрев воздуха в воздухоподогревателе 4 и на плавление твердого металлического цинка в устройстве для плавления цинка 1. При этом аэрозоль охлаждается до температуры 100-150°C и подается на фильтрационную аппаратуру (не показано).The red-hot products of the oxidation reaction (zinc oxide aerosol) create a temperature of 1100-1800 ° C around plates 5 at which boiling and evaporation of liquid zinc ( t to and P Z n 907.5 ° C
Figure 00000001
) From the oxidation chamber 8, the zinc oxide aerosol through the openings 6 enters the belilovod 7 and, moving along the latter, gives its heat to heat the air in the air heater 4 and to melt the solid metal zinc in the device for melting zinc 1. The aerosol is cooled to a temperature of 100- 150 ° C and fed to filtration equipment (not shown).

Claims (1)

Установка для получения оксида цинка из металлического цинка, содержащая устройство для плавления цинка и установленные за ним устройство для испарения цинка и устройство для окисления паров цинка, которое выполнено в виде камеры, содержащей размещенное в центре верхней торцевой стенки приспособление для подачи природного газа и воздуха, при этом устройство для испарения цинка коаксиально установлено в полости камеры устройства для окисления паров цинка и выполнено в виде параллельно расположенных в горизонтальной плоскости кольцеобразных тарелей с размещенными радиально по образующим выходными отверстиями и отверстием в днище для перелива расплавленного цинка, отличающаяся тем, что она снабжена стержнем, установленным по оси и по всей высоте во внутренней образованной кольцеобразными тарелями вертикальной полости с зазором и выполненным с диаметром меньше внутреннего диаметра кольцеобразных тарелей на величину зазора, обеспечивающего скорость движения аэрозоля оксида цинка не меньше 15 м/с, при этом кольцеобразные тарели выполнены с насечками, расположенными на внутренней и внешней поверхностях под углом до 90° к вертикальной оси, а соотношение внутреннего диаметра кольцеобразных тарелей к их внешнему диаметру равно 0,1-0,99. Installation for producing zinc oxide from metal zinc, containing a device for melting zinc and a device for evaporating zinc and an apparatus for oxidizing zinc vapor, which is arranged in the form of a chamber containing a device for supplying natural gas and air, located in the center of the upper end wall, wherein the device for the evaporation of zinc is coaxially mounted in the chamber cavity of the device for oxidizing zinc vapor and is made in the form of a ring parallel to the horizontal plane different plates with radially arranged outlet openings and an opening in the bottom for overflowing molten zinc, characterized in that it is provided with a rod mounted along the axis and along the entire height in the inner cavity formed by the ring-shaped plates of the vertical cavity with a gap and made with a diameter smaller than the inner diameter of the ring-shaped plates on the size of the gap, ensuring the speed of movement of the aerosol of zinc oxide is not less than 15 m / s, while the ring-shaped plates are made with notches located and inner and outer surfaces at an angle of 90 ° to the vertical axis and the ratio of the inner diameter of annular tareli to their outer diameter is equal 0,1-0,99.
RU2014154318/02A 2014-12-30 2014-12-30 Installation for production of zinc oxide RU2594934C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014154318/02A RU2594934C2 (en) 2014-12-30 2014-12-30 Installation for production of zinc oxide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014154318/02A RU2594934C2 (en) 2014-12-30 2014-12-30 Installation for production of zinc oxide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014154318A RU2014154318A (en) 2016-07-20
RU2594934C2 true RU2594934C2 (en) 2016-08-20

Family

ID=56413350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014154318/02A RU2594934C2 (en) 2014-12-30 2014-12-30 Installation for production of zinc oxide

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2594934C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2667949C2 (en) * 2017-03-24 2018-09-25 Игорь Арнольдович Эстрин Zinc containing raw material processing installation
RU2790492C1 (en) * 2022-07-12 2023-02-21 Игорь Арнольдович Эстрин Plant for obtaining zinc oxide

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2013980A (en) * 1930-03-24 1935-09-10 New Jersey Zinc Co Manufacture of zinc oxide
SU405961A1 (en) * 1969-08-21 1973-11-05 EVAPORATION TANK FOR DISTILLATION CLEANING OF METALS
SU999231A1 (en) * 1981-02-02 1996-10-20 Н.И. Ватутин Installation for production of zinc oxide
RU2087569C1 (en) * 1995-04-24 1997-08-20 Акционерное общество "Эмпилс" Installation for zinc oxide production
WO2002092513A1 (en) * 2001-05-17 2002-11-21 Introtech Enterprises Limited Method for producing zinc oxide and device for carrying out said method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2013980A (en) * 1930-03-24 1935-09-10 New Jersey Zinc Co Manufacture of zinc oxide
SU405961A1 (en) * 1969-08-21 1973-11-05 EVAPORATION TANK FOR DISTILLATION CLEANING OF METALS
SU999231A1 (en) * 1981-02-02 1996-10-20 Н.И. Ватутин Installation for production of zinc oxide
RU2087569C1 (en) * 1995-04-24 1997-08-20 Акционерное общество "Эмпилс" Installation for zinc oxide production
WO2002092513A1 (en) * 2001-05-17 2002-11-21 Introtech Enterprises Limited Method for producing zinc oxide and device for carrying out said method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2667949C2 (en) * 2017-03-24 2018-09-25 Игорь Арнольдович Эстрин Zinc containing raw material processing installation
RU2790492C1 (en) * 2022-07-12 2023-02-21 Игорь Арнольдович Эстрин Plant for obtaining zinc oxide

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014154318A (en) 2016-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2733284T3 (en) Smelter and submerged combustion method
RU2594934C2 (en) Installation for production of zinc oxide
CN205151796U (en) By -product industry salt is handled and is used melting furnace
CN104556024B (en) Vertical broken artificial graphite treatment facility and technique
CN107234220B (en) A kind of technique that double awkward silences at a meeting continuously prepare high-quality aluminum alloy circle ingot casting
CN101639321B (en) Tank baking furnace with prebaked anode for baking aluminum
CN101293638A (en) Method and apparatus for preparing sulphur dioxide gas
RU2707036C1 (en) Operation of rotary furnace for production of hydraulic binder
CN104230187B (en) A kind of burning beam using preheated-combustion-supporting wind
CN102155846B (en) Lime roasting shaft kiln
CN106435067B (en) A kind of energy-efficient stable type steel slag cracking furnace
CN201340191Y (en) Roasting oven for roasting waste hydrochloric acid spray
WO2008119419A1 (en) Burner arrangement
RU2087569C1 (en) Installation for zinc oxide production
CN208917137U (en) A kind of combustion chamber for the purification of carbon materials depth
KR101562148B1 (en) Burner and apparatus for manufacturing quicklime including the same
CN202692078U (en) Two-segmented incineration device and incineration system thereof
DE933752C (en) Process and device for the production of finely divided metal oxides
CN106288784B (en) The power frequency cored integrated poured zinc-melting furnace of induction
CN106186742B (en) Light calcined magnesia flaring suspension roasting device
SU146297A1 (en) Furnace for producing sulfur dioxide
CN108910860A (en) A kind of depth purifying plant of carbon materials
RU2667949C2 (en) Zinc containing raw material processing installation
RU2631076C2 (en) Reaction installation camera for producing dispersed aluminium nitride
CN212673223U (en) Roasting furnace for treating industrial waste salt

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161231

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20191119

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20200304

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201231