ПЕЧЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДА ЦИНКА Российский патент 1998 года по МПК F27B15/00 

Предлагаемое изобретение относится к химической промышленности, в частности к печам для получения оксида цинка из цинксодержащего сырья, используемого в лакокрасочной и резинотехнической промышленностях.

В настоящее время для получения оксида цинка из цинксодержащего сырья используются циклонные печи (см. авт.свид. СССР N 1019203 кл.F 27 B 15/00 , 1983 ; авт.свид. СССР N 1507838 кл. C 22 B 19/34, F27 B 17/00, 1989). Непременным условием циклонного метода является жидкое шлакоудаление, что с одной стороны создает предпосылки для организации безотходной технологии, а с другой - проблемы, связанные с недостаточной надежностью работы узла удаления шлака, который является одним из основных узлов печи.

Наиболее близким техническим решением, взятым авторами за прототип, является печь для получения окиси цинка, содержащая загрузочное устройство, испарительную и окислительную циклонные камеры, разделенные перегородкой, шлакоотвод с отверстием и размещенную под отверстием шлакоотвода камеры испарения шлакоотводящую камеру, в верхней части которой расположена горелка с форкамерой для приготовления и подачи продуктов высокотемпературной конверсии газообразного топлива (авт.св. СССР N 1179074 кл F 27 B 15/00, 1985).

В известной печи жидкий шлак из испарительной камеры стекает через отверстие шлакоотвода, проходит шлакоотводящую камеру, расположенную под последним, и по шлакоотводу в виде капель или струи попадает в гидрозатвор.

При этом омывание капель жидкого шлака продуктами конверсии природного газа способствует дополнительному извлечению цинка из шлака.

Однако недостатком конструкции известной печи является низкая надежность работы узла удаления шлака. Это связано с тем, что форкамера расположена перпендикулярно оси шлакоотводящей камеры и воздействие выходящего потока продуктов конверсии на падающую струю шлака приводит к тому, что шлак в виде капель или струи, имеющий малый удельный вес за счет пузырей растворенных газов, включенных в шлак, под действием динамического напора отклоняется от вертикального падения и отбрасывается на стенки (температура 1000^oC) шлакоотводящей камеры, расположенной под камерой испарения. По мере удаления от отверстия шлакоотвода температура последнего падает, вследствие этого при соприкосновении шлака со стенками камеры, имеющими температуру 1050^oC, что ниже температуры застывания шлака, происходит налипание последнего на вышеупомянутые стенки. Новые порции поступающего в это место шлака застывают на уже твердом шлаке, что постепенно приводит к полному застыванию шлакоотводящего канала и невозможности вывода шлака из печи. При этом печь поддерживается в рабочем режиме, но загрузка сырья не производится до полной очистки шлакоотводящего канала, которая производится вручную.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым изобретением, повышение надежности и производительности печи за счет обеспечения бесперебойного удаления шлака в жидком виде.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной печи для получения оксида цинка, включающей загрузочное устройство, испарительную и окислительную циклонные камеры, разделенные перегородкой, шлакоотвод с отверстием и размещенную под отверстием шлакоотвода камеры испарения шлакоотводящую камеру, в верхней части которой расположена горелка с форкамерой, упомянутая шлакоотводящая камера выполнена с направляющей движения шлака, представляющей собой перевернутый малым основанием вниз и имеющий центральное отверстие, совмещенное с отверстием шлакоотвода, усеченный конус, образующая которого является внутренней стенкой тороидальной форкамеры, выполненной циклонной и расположенной соосно отверстию шлакоотвода, с тангенциальным подводом газовоздушной среды, расположенным выше нижнего торца упомянутой направляющей, при этом внешняя стенка форкамеры образована цилиндрическим участком шлакоотводящей камеры, нижняя часть которой имеет форму расширяющегося книзу усеченного конуса.

Кроме того, диаметр D цилиндрического участка шлакоотводящей камеры определен соотношением
D = 1,5 - 2,5 d
где d - диаметр отверстия шлакоотвода.

При этом вершина конусообразного участка шлакоотводящей камеры расположена на расстоянии от торца большого диаметра, равном 0,6 - 0,7 длины упомянутой камеры.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая печь отличается от известной формой выполнения и расположения элементов шлакоотводящей камеры. Таким образом, заявляемая печь соответствует критерию изобретения "новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают предлагаемому изобретению соответствие критерию "изобретательский уровень".

Техническая сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где схематически изображен продольный разрез печи.

Предлагаемая печь включает металлический кожух 1, футерованный высокоогнеупорным и теплоизоляционным материалом 2, в котором размещены испарительная 3 и окислительная 4 камеры. Испарительная камера 3 отделена от окислительной 4 перегородкой 5.

Печь содержит загрузочное устройство 6.

Система удаления жидкого шлака из испарительной камеры 3 состоит из расположенной под отверстием 7 шлакоотводящей камеры 8, верхняя часть которой имеет форму цилиндра с диаметром D = 1,5 - 2,5 d, где d - диаметр отверстия 7 шлакоотвода, а нижняя выполнена в виде усеченного конуса с расширением книзу и высотой H = 0,6 - 0,7 L, где L - высота всей шлакоотводящей камеры 8, помещенного в гидрозатвор 9. В верхней части вышеназванной камеры 8 размещены направляющая 10 движения шлака, имеющая форму перевернутого малым основанием вниз и имеющего центральное отверстие, совмещенное с отверстием 7 шлакоотвода, усеченного конуса, горелки неполного сгорания топлива 11, расположенные выше малого основания вышеназванного усеченного конуса, тороидальная циклонная форкамера 12, расположенная соосно упомянутому отверстию 7.

Фурма 13 служит для подачи воздуха в окислительную камеру 4.

Предлагаемая печь работает следующим образом.

Измельченное цинксодержащее сырье, например "вельц-окись" или грау - "серую окись" подают с помощью загрузочного устройства 6 в предварительно разогретую до 1300 - 1400^oC камеру 3.

Цинксодержащее сырье подают в смеси с воздухом и природным газом в соотношении неполного сгорания со скоростью не менее 50 м/с.

За счет циклонного эффекта центробежные силы отбрасывают частицы шихты на стенки камеры, а образующийся при сгорании смеси высокотемпературный конвертированный газ на большой скорости смывает их, восстанавливает цинк и затем испаряет его.

Пары цинка вместе с продуктами высокотемпературной конверсии проходят через перегородку 5 в камеру окисления 4, куда через фурму 13 подают воздух, необходимый для окисления паров цинка. Затем по белилопроводу - на фильтр-аппаратуру (на черт. не показана).

Жидкий шлак в виде капель или струи, имеющий малый удельный вес, стекает из испарительной камеры 3 через отверстие 7 шлакоотвода по направляющей 10 движения шлака, форма выполнения которой обеспечивает отрыв жидкого шлака от острой кромки отверстия, т.к. если жидкий шлак продолжает течь по внешней кромке отверстия, то сила тяжести больше сил смачивания, что и обеспечивает отрыв шлака от кромки направляющей.

Оторвавшись от кромки направляющей 10, жидкий шлак проходит шлакоотводящую камеру 8, попадая в верхней цилиндрической ее части в аэродинамическую воронку, создаваемую конвертированным газовым потоком, вводимым тангенциально в форкамеру 12 и по нижнему участку упомянутой шлакоотводящей камеры, имеющему форму расширяющегося книзу усеченного конуса, для компенсации действия сил, отклоняющих падающий шлак от вертикали, в виде капель или струи попадает в гидрозатвор 9, где застывает и гранулируется.

Предлагаемое выполнение и взаимное расположение элементов системы удаления жидкого шлака в печи для получения оксида цинка позволяет ликвидировать соприкосновение и налипание падающего шлака на стенки шлакоотводящей камеры, что исключает систематическое зарастание последней и ликвидирует необходимость тяжелой ручной чистки ее в горячей (свыше 1000^oC) печи.

Таким образом предлагаемая конструкция повышает производительность печи и обеспечивает надежность ее работы за счет бесперебойного удаления жидкого шлака.

Использование: изобретение относится к производству оксида цинка (цинковых белил) из цинксодержащего сырья. Сущность: в печи для получения оксида цинка, содержащей загрузочное устройство, испарительную и окислительную циклонные камеры, разделенные перегородкой, шлакоотвод с отверстием и размещенную под ним шлакоотводящую камеру, последняя имеет направляющую движения шлака, выполненную в виде перевернутого малым основанием вниз и имеющего центральное отверстие, совмещенное с отверстием шлакоотвода, усеченного конуса, образующая которого является внутренней стенкой тороидальной форкамеры. Последняя выполнена циклонной, расположена соосно отверстию шлакоотвода и имеет тангенциальный подвод газовоздушной среды, расположенный выше малого основания упомянутой направляющей. Внешняя стенка форкамеры образована цилиндрическим участком шлакоотводящей камеры, нижняя часть которой имеет форму расширяющегося книзу усеченного конуса. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Печь для получения оксида цинка, содержащая загрузочное устройство, испарительную и окислительную циклонные камеры, разделенные перегородкой, шлакоотвод с отверстием и размещенную под отверстием шлакоотвода камеры испарения шлакоотводящую камеру, в верхней части которой расположена горелка с форкамерой для приготовления и подачи продуктов высокотемпературной конверсии газообразного топлива, отличающаяся тем, что шлакоотводящая камера выполнена с направляющей движения шлака, выполненной в виде перевернутого малым основанием вниз и имеющего центральное отверстие, совмещенное с отверстием шлакоотвода, усеченного конуса, образующая которого является внутренней стенкой тороидальной форкамеры, выполненной циклонной и расположенной соосно отверстию шлакоотвода, с тангенциальным подводом газовоздушной среды, расположенным выше малого основания упомянутой направляющей, при этом внешняя стенка форкамеры образована цилиндрическим участком шлакоотводящей камеры, нижняя часть которой имеет форму расширяющегося книзу усеченного конуса. 2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что диаметр D цилиндрического участка шлакоотводящей камеры определен соотношением
D 1,5 ^oC 2,5d,
где d диаметр отверстия шлакоотвода. 3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что вершина конусообразного участка шлакоотводящей камеры расположена на расстоянии от торца большого диаметра, равном 0,6 ^oC 0,7 длины упомянутой камеры.