СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУХИХ ЦИНКОВЫХ БЕЛИЛ Российский патент 2003 года по МПК C09C1/04 C01G9/03 

Изобретение относится к области производства оксидов металлов из металлосодержащего сырья и может быть использовано в производстве из цинксодержащего сырья сухих цинковых белил, потребляемых в резинотехнической, лакокрасочной, химической и других отраслях промышленности.

Известен способ получения сухих цинковых белил, выбранный в качестве прототипа, включающий нагрев цинксодержащего сырья во вращающейся барабанной печи до температуры плавления цинка в результате тепла, образуемого при сгорании природного газа, окисление паров цинка в окислительной камере кислородом воздуха, транспортировку аэрозоля цинковых белил по белилопроводу на фильтры, где происходит отделение сухих цинковых белил от газового потока (Орлова О. В., Фомичева Т.Н., Технология лаков и красок. Учебник для техникумов, М.: Химия, 1990, с.280-282).

Недостатками известного способа являются:
- большой расход природного газа;
- значительные потери цинка с образуемым шлаком в печи;
- низкое качество цинковых белил из-за взаимодействия образуемых цинковых белил.

Известен способ получения сухих цинковых белил, включающий нагрев металла до температуры выше температуры его плавления, а окисление металла проводят одновременно с распылением расплава воздухом, нагретым до температуры выше температуры кипения расплава (Патент РФ 2067921, кл. С 1 В 229/08, опубликован 20.10.96, Бюл. 29).

Недостатками известного способа получения цинковых белил являются:
- сложное аппаратурное оформление способа;
- низкое качество получаемых цинковых белил, так как при распылении расплава цинксодержащего сырья воздухом, нагретым выше температуры кипения цинка, в аэрозоль цинковых белил будут перенесены все примеси, содержащиеся в цинксодержащем сырье.

Задачами предлагаемого способа получения сухих цинковых белил являются создание неэнергоемкого простого в аппаратурном оформлении и в исполнении способа получения сухих цинковых белил, позволяющего из цинксодержащего сырья низкого качества получать высококачественные цинковые белила с низкой себестоимостью.

Указанные задачи достигаются тем, что в предлагаемом способе нагрев цинксодержащего сырья осуществляют до температуры кипения цинка за счет предварительного нагрева печи и в результате сжигания природного газа, при достижении температуры кипения цинка сокращают расход природного газа на 50-70%, а испаряющийся цинк окисляют кислородом воздуха, нагретым при поступлении в печь до температуры 600-800^oС. Воздух поступает в печь за счет разрежения в печи через горелки, в которые прекращают подачу природного газа на обогрев печи. Нагрев воздуха, поступающего в печь через горелки, осуществляют пламенем сгорания природного газа оставшихся в работе горелок; цинксодержащее сырье загружают в печь брикетами массой 5-12 кг.

Масса цинксодержащего сырья, единовременно загружаемого в печь, составляет 125-190 кг/м³ объема печи. Загрузку цинксодержащего сырья в печь осуществляют при достижении в печи температуры 800-900^oС.

Окисление паров металлического цинка кислородом воздуха осуществляют в печи при разрежении, равном 15-50 Па.

Образуемый в печи шлак выгружают через каждые 24 часа работы печи. Поверхность футеровки печи очищают от шлаковых наростей через каждые 12-16 суток работы печи.

Совокупность признаков заявляемого технического решения - способа получения сухих цинковых белил имеет отличия от прототипа и не следуют явным образом из изученного уровня техники, поэтому авторы считают, что способ является новым и имеет изобретательский уровень.

Способ получения сухих цинковых белил позволяет перерабатывать дешевое цинксодержащее сырье (гартцинк) в высококачественные цинковые белила и использовать широко применяемое технологическое оборудование. Низкие затраты энергоносителей, незначительные технологические потери цинка и цинковых белил, дешевое цинксодержащее сырье способствуют образованию низкой себестоимости сухих цинковых белил, получаемых по предлагаемому способу.

Способ получения сухих цинковых белил осуществляют следующим образом.

В барабанную печь, имеющую объем 8м³ и нагретую до 800^oС образующимся теплом от сгорания природного газа, загружают 1200 кг (из расчета 150 кг/м³ объема печи) гартцинка брикетами, имеющими массу 10 кг. При достижении в печи температуры 907^oС включают вращение барабана печи и отключают подачу природного газа в две горелки, при этом шайбы для забора воздуха в горелки оставляют приоткрытыми. В две остальные горелки природный газ подают с ранее установленным расходом.

С этого момента процесс окисления паров цинка осуществляется в печи, а в окислительной камере доокисляются пары металлического цинка, которые не успели полностью окислиться в печи. За счет тепла, образуемого в результате экзотермической реакции окисления паров металлического цинка, в печи начинает повышаться температура. При достижении температуры в печи 1200^oС уменьшают расход природного газа в работающие горелки, при уменьшении температуры в печи до 1000^oС увеличивают расход природного газа в работающие горелки. Таким образом, поддерживают температуру в печи в интервале 1000-1200^oС. Разрежение в печи должно составлять 15-50 Па.

Процесс испарения цинка из гартцинка и окисление паров цинка в печи длится 2-2,5 часа, после этого производят регенерацию фильтров и сбор цинковых белил, а печь оставляют в состоянии вращения при температуре 900-1200^oС для полного испарения металлического цинка из образованного шлака в течение двух часов, затем процесс переработки гартцинка в сухие цинковые белила повторяют. Через 24 часа отключают подачу природного газа в горелки, из печи выгружают шлак специальным приспособлением и продолжают переработку гартцинка в сухие цинковые белила как это описано выше.

Данные технологических параметров известного (Орлова О.В., Фомичева Т.Н. , Технология лаков и красок. Учебник для техникумов, М.: Химия, 1990, с. 280-282) и предлагаемого способов получения сухих цинковых белил представлены в таблице 1.

Пример.

Состав гартцинка, %:
Массовая доля цинка - 95
Массовая доля железа - 2,8
Массовая доля алюминия - 1,8
Остальное - Oксиды цинка, свинца, кремния, кальция
Результаты технологического процесса предлагаемого способа получения сухих цинковых белил при указанных в формуле изобретения параметрах и граничных параметрах представлены в таблице 2.

Состав гартцинка соответствует составу, указанному в примере, объем барабанной печи - 8 м³, максимальный расход природного газа - 64 м³/ч.

При загрузке в печи гартцинка массой менее 1000 кг (125 кг/м³ объема барабанной печи) процесс вести нерационально из-за низкой производительности печи.

Если не производить очистку печи от шлака через каждые 24 часа работы, то произойдет уменьшение коэффициента выхода сухих цинковых белил и снижение их качества.

Изобретение предназначено для резинотехнической, лакокрасочной и химической промышленности. Вращающуюся барабанную печь нагревают до 800-900^oС. Загружают цинксодержащее сырье брикетами массой 5-12 кг и нагревают до температуры кипения цинка за счет сжигания природного газа. При достижении этой температуры отключают подачу природного газа в две горелки, включают вращение барабана. Нагрев воздуха, поступающего в печь, осуществляют пламенем оставшихся в работе горелок. При этом расход природного газа сокращается на 50-70%. Испаряющийся цинк окисляют кислородом воздуха, нагретым при поступлении в печь до 600-800^oС. Разрежение в печи 15-50 Па. Через 2-2,5 ч цинковые белила улавливают фильтрами и производят регенерацию фильтров. Через 24 ч отключают подачу природного газа и выгружают шлак. Способ прост и неэнергоемок, позволяет получить высококачественные цинковые белила из недорогого низкокачественного сырья - гартцинка. Белила сухих цинковых белил 95-97 усл.ед., коэффициент выхода - 1,0-1,05. 7 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. Способ получения сухих цинковых белил, включающий загрузку цинксодержащего сырья во вращающуюся печь, нагрев его до температуры выше температуры плавления цинка за счет сжигания природного газа, окисление паров цинка кислородом воздуха, улавливание цинковых белил фильтрами, отличающийся тем, что перед загрузкой цинксодержащего сырья осуществляют предварительный нагрев вращающейся печи, нагрев цинксодержащего сырья осуществляют до температуры кипения цинка, после чего сокращают расход природного газа на 50-70%, а испаряющийся цинк окисляют кислородом воздуха, нагретым при поступлении в печь до температуры 600-800^oС, периодически выгружают образующийся в печи шлак. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздух поступает в печь за счет разрежения в печи через горелки, в которые прекращают подачу природного газа на обогрев печи. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что нагрев воздуха, поступающего в печь через горелки, осуществляют пламенем сгорания природного газа оставшихся в работе горелок. 4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что цинксодержащее сырье загружают в печь брикетами массой 5-12 кг. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что масса цинксодержащего сырья, единовременно загружаемого в печь, составляет 125-190 кг/м³ объема печи. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что загрузку цинксодержащего сырья в печь осуществляют при достижении в печи температуры 800-900^oС. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что окисление паров металлического цинка кислородом воздуха осуществляют в печи при разрежении, равном 15-50 Па. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что образуемый в печи шлак выгружают через каждые 24 ч работы печи.