專利名稱：高純超細活性鋅粉的生產(chǎn)設(shè)備及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有色冶金工業(yè)領(lǐng)域，特別涉及高純超細活性鋅粉的生產(chǎn)設(shè)備及其高純超細活性鋅粉的制備方法。
背景技術(shù)：
鋅粉的生產(chǎn)方法以氣流霧化法和蒸發(fā)冷凝法為主，氣流霧化法主要用于生產(chǎn)大于45μm的粗鋅粉，蒸發(fā)冷凝法主要用于生產(chǎn)小于45μm的普通鋅粉和平均粒度在1～6μm的超細鋅粉。傳統(tǒng)的蒸發(fā)冷凝法用臥式鋅粉爐制造鋅蒸汽，用普通的冷凝器將鋅蒸汽冷凝成鋅粉。由于臥式鋅粉爐只能生產(chǎn)鋅蒸汽，不具備精煉的功能，不能用粗鋅(國家標號為4#鋅)直接生產(chǎn)總鋅含量在99.5～99.95％的高純鋅粉。鋅粉在后續(xù)加工過程(如輸送、篩分、分級、包裝等工序)均在大氣環(huán)境中完成，在此過程中，鋅粉充分與空氣接觸，導(dǎo)致鋅粉氧化，使產(chǎn)品的活性下降；鋅粉表面吸附氧氣和水份，造成鋅粉的團聚，縮短產(chǎn)品的保質(zhì)期；在加工過程中，由于鋅粉的外泄，惡化了生產(chǎn)環(huán)境，危害操作人員身體健康，同時也造成安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種以煤、煤氣、天然氣為能源，直接用粗鋅為原料，利用熔化爐、塔式精餾爐(隔塔及鉛塔)、惰性氣體循環(huán)冷凝器、惰性氣體輸送裝置(引風(fēng)機)及閉惰性氣體保護密閉氣流分級裝置建立起的生產(chǎn)高純超細活性鋅粉的生產(chǎn)設(shè)備，以解決目前通常采用的臥式鋅粉爐和普通冷凝分級系統(tǒng)因精煉能力不足等多種弊端所導(dǎo)致的鋅粉雜質(zhì)含量偏高、鋅粉細粒級產(chǎn)率偏低、金屬鋅含量偏低及鋅粉在加工過程氧化吸潮等問題。
本發(fā)明的另一目的是提供一種高純超細活性鋅粉的制備方法。
本發(fā)明的高純超細活性鋅粉的生產(chǎn)設(shè)備，它由熔化爐、熔析爐、隔塔保溫爐、加料器、鋅液導(dǎo)管、鎘塔、無鎘鋅儲槽、粗鎘蒸汽導(dǎo)管、粗鎘冷凝器、鉛塔保溫爐、無鎘鋅液導(dǎo)管、鉛塔、鋅蒸汽導(dǎo)管、鋅粉冷凝器、儲鋅槽、原粉料倉、給料機、氣流分級機、旋風(fēng)收塵器、布袋收塵器、成品鋅粉儲罐、包裝機、引風(fēng)機、惰性氣體循環(huán)冷凝器、惰性氣體儲罐系統(tǒng)組成；其特征是一粗鋅熔化爐與粗鋅熔析爐連接；一裝載熔析凈化后鋅液的隔塔保溫爐與鎘塔加料器連接，加料器的液體出口通過鋅液導(dǎo)管與鎘塔連接，在鎘塔的底部安裝有無鎘鋅儲槽；鎘塔上部的氣體出口通過粗鎘蒸汽導(dǎo)管與粗鎘冷凝器連接；一裝載無鎘鋅液的鉛塔保溫爐與鉛塔加料器連接，加料器的液體出口通過無鎘鋅液導(dǎo)管與鉛塔連接，鉛塔上部的氣體出口通過鋅蒸汽導(dǎo)管與鋅粉冷凝器連接，在鉛塔底部安裝有儲鋅槽；一儲存鋅粉冷凝器出來的鋅粉的原粉料倉通過管路與給料機連接，給料機通過管路與氣流分級機連接，氣流分級機上部的氣體與鋅粉混合出口通過管路與旋風(fēng)收塵器的氣體與鋅粉混合進口連接，旋風(fēng)收塵器的氣體與鋅粉混合出口通過管路與布袋收塵器的氣體與鋅粉混合進口連接，布袋收塵器上部的氣體出口通過管路與引風(fēng)機連接，引風(fēng)機通過管路與惰性氣體循環(huán)冷凝器連接，惰性氣體循環(huán)冷凝器通過管路與給料機與氣流分級機連接的管路連接，在惰性氣體循環(huán)冷凝器與給料機連接的管路上有一管路與惰性氣體儲罐連接；氣流分級機、旋風(fēng)收塵器、布袋收塵器的底部鋅粉出口分別通過管路與成品鋅粉儲罐連接，成品鋅粉儲罐與包裝機連接。
所述的氣流分級機的數(shù)目可根據(jù)實際需要設(shè)定一個或一個以上。
所述的鎘塔的主塔由上到下為鎘冷凝器、分餾部、回流部、蒸發(fā)部、無鎘鋅儲槽，在主塔的蒸發(fā)部旁側(cè)安裝有燃燒室和換熱室。
所述的鉛塔的主塔由上到下為鋅粉冷凝器、分餾部、回流部、蒸發(fā)部和B#鋅儲槽，在主塔的蒸發(fā)部旁側(cè)安裝有燃燒室和換熱室。
本發(fā)明的高純超細活性鋅粉的制備方法，包括粗鋅經(jīng)過鎘塔中除鎘，再通過鉛塔除鉛、鐵等高沸點雜質(zhì)的兩段精餾，具體包括以下步驟(1).將粗鋅加入熔化爐中，在500～650℃熔化后，將鋅液導(dǎo)入熔析爐中，在450～580℃溫度下熔析40～100小時，分離部分鉛鐵雜質(zhì)后，將初步凈化的粗鋅液放入凈化鋅的粗鋅保溫爐中儲存，溫度控制在550～650℃；(2).將步驟(1)熔析凈化后的鋅液通過鎘塔加料器定量加入溫度為600～1300℃的鎘塔中，在鎘塔中低沸點的鎘通過蒸發(fā)精餾與鋅及高沸點的雜質(zhì)分離，含鋅鎘蒸汽被蒸發(fā)后進入鎘塔的粗鎘冷凝器中，得到少量的高鎘鋅，大部分鋅與高沸點雜質(zhì)的混合物(即無鎘鋅)流入鎘塔下部的無鎘鋅儲槽中儲存；鎘塔各部位溫度如下燃燒時溫度1000～1300℃、分流室溫度800～900℃、鎘冷凝器溫度600～800℃、無鎘鋅儲槽溫度600～700℃；(3).將步驟(2)無鎘鋅液加入溫度為550～650℃的鉛塔保溫爐中，通過鉛塔加料器定量加入到溫度為650～1350℃鉛塔中，在鉛塔中鋅通過蒸發(fā)精餾與高沸點的雜質(zhì)分離，純凈的鋅蒸汽通過蒸汽導(dǎo)管進入鋅粉冷凝器中，高沸點的雜質(zhì)與少部分鋅的混合物(B#鋅)流入鉛塔底部的B#鋅儲鋅槽中儲存；鉛塔各部位溫度如下燃燒時溫度1050～1350℃、分流時溫度850～950℃、儲鋅槽溫度600～700℃；(4).將步驟(3)鋅粉冷凝器中的鋅蒸汽，在冷卻水溫度為5～60℃、循環(huán)風(fēng)量為700～1800M3/h、循環(huán)風(fēng)壓為3000～15000Pa的條件下將鋅蒸汽快速冷凝成鋅粉，經(jīng)過密閉管道將鋅粉輸送至原粉料倉中儲存；(5).將步驟(4)原粉料倉中的鋅粉通過給料機，在氮氣流的保混下，定量加入氣流分級機進行分級，得到2～120μm不同粒度規(guī)格的產(chǎn)品。
(6).將不同規(guī)格的產(chǎn)品分別用密閉的方式送入包裝料倉，用專用包裝機將不同規(guī)格的鋅粉分別按重量要求稱重包裝。
所述的氮氣由布袋收塵器上部的氣體出口，通過管路由引風(fēng)機不斷抽走，并通過惰性氣體循環(huán)冷凝器冷卻后再返回到給料機。所述的氮氣可由惰性氣體儲罐中不斷補充。
本發(fā)明的原理是依據(jù)粗鋅中各種元素比重的差別，在熔析的過程中將鉛鐵等比重較大的雜質(zhì)元素先從粗鋅中分離一部分；在精餾的過程中利用粗鋅中各種元素沸點的差異，從低溫到高溫分別除去低沸點的鎘和高沸點的鉛鐵等雜質(zhì)，獲得高純度鋅蒸汽；采用快速冷凝的機理，使鋅蒸汽冷凝成微細顆粒，獲得細粒級的鋅粉；利用不同粒徑的鋅粉在氣流渦流中所受的作用力不同的原理，通過控制分級機參數(shù)(如給料量、負壓值、一次風(fēng)量、二次放量、渦輪轉(zhuǎn)速等)，從而達到鋅粉分級的目的。
本發(fā)明可用的原料的化學(xué)成分

用本發(fā)明方法可獲得產(chǎn)品的指標如下

本發(fā)明可將廉價的粗鋅直接生產(chǎn)高品質(zhì)活性鋅粉，具有生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良的效果。


圖1.本發(fā)明實施例1、2的高純超細活性鋅粉生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖。
附圖標記1.熔化爐 2.熔析爐 3.鎘塔保溫爐4.加料器 5.鋅液導(dǎo)管 6.鎘塔7.無鎘鋅儲槽 8.粗鎘蒸汽導(dǎo)管 9.粗鎘冷凝器10.鉛塔保溫爐 11.加料器 12.無鎘鋅液導(dǎo)管13.鉛塔 14.鋅蒸汽導(dǎo)管 15.鋅粉冷凝器16.儲鋅槽 17.原粉料倉18.給料機19.一級氣流分級機 20.二級氣流分級機 21.旋風(fēng)收塵器22.布袋收塵器 23.成品鋅粉儲罐24.包裝機25.引風(fēng)機 26.惰性氣體循環(huán)冷凝器 27.惰性氣體儲罐
具體實施例方式
實施例1請參見圖1。用粗鋅生產(chǎn)高純超細活性鋅粉。將鋅錠加入到熔化爐1中，在600～650℃的溫度下熔化成鋅液并導(dǎo)入熔析爐2中，在460～550℃的溫度下熔析60～80小時后，分離部分鉛鐵雜質(zhì)后，將初步凈化的粗鋅液放入600～650℃的保溫爐3中保溫。通過加料器4將保溫爐3中鋅液通過鋅液導(dǎo)管5定量加入鎘塔6中蒸餾除鎘，無鎘鋅流入鎘塔下部的無鎘鋅儲槽7中，鎘蒸汽通過導(dǎo)氣管8進入粗鎘冷凝器9中冷凝成粗鎘。鎘塔各部位溫度如下燃燒時溫度1000～1300℃、分流室溫度800～900℃、鎘冷凝器溫度600～800℃、無鎘鋅儲槽溫度600～700℃。將無鎘鋅液放入600～650℃的鉛塔保溫爐10中保溫。通過加料器11將鉛塔保溫爐10中鋅液通過無鎘鋅液導(dǎo)管12定量加入到鉛塔13中(溫度650～1300℃)蒸餾除去鉛、鐵等高沸點的雜質(zhì)，純凈的鋅蒸汽通過鋅蒸汽導(dǎo)氣管14進入鋅粉冷凝器15中冷凝成鋅粉；含鉛、鐵等雜質(zhì)與少部分鋅的混合物流入鉛塔下部的儲鋅槽16中儲存。鉛塔各部位溫度如下燃燒時溫度1050～1350℃、分流時溫度850～950℃、儲鋅槽溫度600～700℃。將鋅粉冷凝器15中的鋅粉通過管道在氮氣的保護下送入原粉料倉17中，在冷卻水溫度為5～60℃、循環(huán)風(fēng)量為700～1800M3/h、循環(huán)風(fēng)壓為3000～15000Pa的條件下將鋅蒸汽快速冷凝成鋅粉，經(jīng)過密閉管道將鋅粉輸送至原粉料倉17中儲存。通過給料機18，在氮氣流的保護下，將原粉定量加入一級氣流分級機19和二級氣流分級機20中分級，得到2～120μm不同粒度規(guī)格的產(chǎn)品。產(chǎn)品分別從二級氣流分級機20、旋風(fēng)收塵器21和布袋收塵器22的底部通過管道送入成品料倉23中，用包裝機24將成品包裝入庫，從一級氣流分級機19出來的鋅粉，再經(jīng)過分級處理得到產(chǎn)品。
所述的氮氣由布袋收塵器22上部的氣體出口，通過管路由引風(fēng)機25不斷抽走，并通過惰性氣體循環(huán)冷凝器26冷卻后再返回到給料機18。所述的氮氣可由惰性氣體儲罐27中不斷補充。
實施例2請參見圖1。用含鉛、鐵等雜質(zhì)與少部分鋅的混合物生產(chǎn)高純超細活性鋅粉。將含鉛、鐵等雜質(zhì)與少部分鋅的混合物液體直接加入到600～650℃的鉛塔保溫爐10中保溫。通過加料器11將鉛塔保溫爐10中鋅液通過無鎘鋅液導(dǎo)管12定量加入鉛塔13中(溫度650～1300℃)蒸餾除去鉛、鐵等高沸點的雜質(zhì)，純凈的鋅蒸汽通過鋅蒸汽導(dǎo)氣管14進入鋅粉冷凝器15冷凝成鋅粉，含鉛、鐵等雜質(zhì)與少部分鋅的混合物液體流入鉛塔下部的儲鋅槽16中。鉛塔各部位溫度如下燃燒時溫度1050～1350℃、分流時溫度850～950℃、儲鋅槽16的儲槽溫度600～700℃。將鋅粉冷凝器15中的鋅粉通過管道在氮氣的保護下送入原粉料倉17中，通過給料機18，在氮氣流的保護下，將原粉定量加入一級氣流分級機19和二級氣流分級機20中分級，得到2～120μm不同粒度規(guī)格的產(chǎn)品。產(chǎn)品分別從二級氣流分級機20、旋風(fēng)收塵器21和布袋收塵器22的底部通過管道送入成品料倉23中，用包裝機24將成品包裝入庫，從一級氣流分級機19出來的鋅粉，再經(jīng)過分級處理得到產(chǎn)品。
所述的氮氣由布袋收塵器22上部的氣體出口，通過管路由引風(fēng)機25不斷抽走，并通過惰性氣體循環(huán)冷凝器26冷卻后再返回到給料機18。所述的氮氣可由惰性氣體儲罐27中不斷補充。
權(quán)利要求
1.一種高純超細活性鋅粉的生產(chǎn)設(shè)備，它由熔化爐、熔析爐、隔塔保溫爐、加料器、鋅液導(dǎo)管、鎘塔、無鎘鋅儲槽、粗鎘蒸汽導(dǎo)管、粗鎘冷凝器、鉛塔保溫爐、無鎘鋅液導(dǎo)管、鉛塔、鋅蒸汽導(dǎo)管、鋅粉冷凝器、儲鋅槽、原粉料倉、給料機、氣流分級機、旋風(fēng)收塵器、布袋收塵器、成品鋅粉儲罐、包裝機、引風(fēng)機、惰性氣體循環(huán)冷凝器、惰性氣體儲罐系統(tǒng)組成；其特征是一粗鋅熔化爐與粗鋅熔析爐連接；一裝載熔析凈化后鋅液的隔塔保溫爐與鎘塔加料器連接，加料器的液體出口通過鋅液導(dǎo)管與鎘塔連接，在鎘塔的底部安裝有無鎘鋅儲槽；鎘塔上部的氣體出口通過粗鎘蒸汽導(dǎo)管與粗鎘冷凝器連接；一裝載無鎘鋅液的鉛塔保溫爐與鉛塔加料器連接，加料器的液體出口通過無鎘鋅液導(dǎo)管與鉛塔連接，鉛塔上部的氣體出口通過鋅蒸汽導(dǎo)管與鋅粉冷凝器連接，在鉛塔底部安裝有儲鋅槽；一儲存鋅粉冷凝器出來的鋅粉的原粉料倉通過管路與給料機連接，給料機通過管路與氣流分級機連接，氣流分級機上部的氣體與鋅粉混合出口通過管路與旋風(fēng)收塵器的氣體與鋅粉混合進口連接，旋風(fēng)收塵器的氣體與鋅粉混合出口通過管路與布袋收塵器的氣體與鋅粉混合進口連接，布袋收塵器上部的氣體出口通過管路與引風(fēng)機連接，引風(fēng)機通過管路與惰性氣體循環(huán)冷凝器連接，惰性氣體循環(huán)冷凝器通過管路與給料機與氣流分級機連接的管路連接，在惰性氣體循環(huán)冷凝器與給料機連接的管路上有一管路與惰性氣體儲罐連接；氣流分級機、旋風(fēng)收塵器、布袋收塵器的底部鋅粉出口分別通過管路與成品鋅粉儲罐連接，成品鋅粉儲罐與包裝機連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是所述的氣流分級機是一個或一個以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是所述的鎘塔的主塔由上到下為鎘冷凝器、分餾部、回流部、蒸發(fā)部、無鎘鋅儲槽，在主塔的蒸發(fā)部旁側(cè)安裝有燃燒室和換熱室；所述的鉛塔的主塔由上到下為鋅粉冷凝器、分餾部、回流部、蒸發(fā)部和B#鋅儲槽，在主塔的蒸發(fā)部旁側(cè)安裝有燃燒室和換熱室。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項所述的設(shè)備的應(yīng)用方法，包括粗鋅經(jīng)過鎘塔中除鎘，再通過鉛塔除鉛、鐵等高沸點雜質(zhì)的兩段精餾，其特征是，該方法包括以下步驟(1).將粗鋅加入熔化爐中，在500～650℃熔化后，將鋅液導(dǎo)入熔析爐中，在450～580℃溫度下熔析40～100小時，分離部分鉛鐵雜質(zhì)后，將初步凈化的粗鋅液放入鎘塔保溫爐中儲存，溫度控制在550～650℃；(2).將步驟(1)熔析凈化后的鋅液通過鎘塔加料器定量加入溫度為600～1300℃的鎘塔中，在鎘塔中低沸點的鎘通過蒸發(fā)精餾與鋅及高沸點的雜質(zhì)分離，含鋅鎘蒸汽被蒸發(fā)后進入鎘塔的粗鎘冷凝器中，得到少量的粗鎘，大部分鋅與高沸點雜質(zhì)的混合物流入鎘塔下部的無鎘鋅儲槽中儲存；鎘塔各部位溫度是燃燒時溫度1000～1300℃、分流室溫度800～900℃、鎘冷凝器溫度600～800℃、無鎘鋅儲槽溫度600～700℃；(3).將步驟(2)無鎘鋅液加入溫度為550～650℃的鉛塔保溫爐中，通過鉛塔加料器定量加入到溫度為600～1300℃鉛塔中，在鉛塔中鋅通過蒸發(fā)精餾與高沸點的雜質(zhì)分離，純凈的鋅蒸汽通過蒸汽導(dǎo)管進入鋅粉冷凝器中，高沸點的雜質(zhì)與少部分鋅的混合物流入鉛塔底部的B#鋅儲槽中儲存；鉛塔各部位溫度是燃燒時溫度1050～1350℃、分流時溫度850～950℃、B#鋅儲槽溫度600～700℃；(4).將步驟(3)鋅粉冷凝器中的鋅蒸汽，在冷卻水溫度為5～60℃、循環(huán)風(fēng)量為700～1800M3/h、循環(huán)風(fēng)壓為3000～15000Pa的條件下將鋅蒸汽快速冷凝成鋅粉，經(jīng)過密閉管道將鋅粉輸送至原粉料倉中儲存；(5).將步驟(4)原粉料倉中的鋅粉通過給料機，在氮氣流的保護下，定量加入氣流分級機進行一級或多級分級，得到2～120μm不同粒度規(guī)格的產(chǎn)品；所述的氮氣由布袋收塵器上部的氣體出口，通過管路由引風(fēng)機不斷抽走，并通過惰性氣體循環(huán)冷凝器冷卻后再返回到給料機；所述的氮氣由惰性氣體儲罐中不斷補充。
全文摘要
本發(fā)明屬于有色冶金工業(yè)領(lǐng)域，特別涉及高純超細活性鋅粉的生產(chǎn)設(shè)備及其高純超細活性鋅粉的制備方法。本發(fā)明依據(jù)粗鋅中各種元素比重的差別，在熔析的過程中將鉛鐵等比重較大的雜質(zhì)元素先從粗鋅中分離一部分；在精餾的過程中利用粗鋅中各種元素沸點的差異，從低溫到高溫分別除去低沸點的鎘和高沸點的鉛鐵等雜質(zhì)，獲得高純度鋅蒸汽；采用快速冷凝的機理，使鋅蒸汽冷凝成微細顆粒，獲得細粒級的鋅粉；利用不同粒徑的鋅粉在氣流渦流中所受的作用力不同的原理，通過控制分級機參數(shù)，得到2～120μm不同粒度規(guī)格的產(chǎn)品，從而達到鋅粉分級的目的。
文檔編號B22F9/12GK1994630SQ200510135510
公開日2007年7月11日 申請日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者劉葵, 劉繼軍, 楊躍平 申請人:北京北礦鋅業(yè)有限責任公司