Устройство для получения оксида цинка Советский патент 1992 года по МПК C22B19/34 B01J19/00 

сл

с

Сущность: устройство содержит камеру, в которой размещают испарительные элементы, выполненные в виде плит из карбо рунда и установленные вертикально с зазором к поду. На каждых двух испарительных плитах устанавливают желоба, в которые от коллектора через воронки подают жидкий цинк. Через патрубки, размещенные в камере между соединенными желобом испарительными плитами, подают воздух на окисление. Образующиеся пары цинка отводят через патрубок отвода. Предпочтительно воздух, подаваемый на окисление, фильтровать. Данное изобретение обеспечивает снижение энергозатрат за счет автотермичности процесса 1 з п ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к техническим системам производства оксида цинка без примесей продуктов сгорания природного газа.

Известны муфельные печи для получения цинковых белил /1 / Обогреваемые снаружи муфели испаряют находящийся внутри цинк. Пары цинка, вылетающие из муфеля, попадают в окислительный колодец, где образуются молекулы оксида цинка. Они отсасываются через осадительную камеру и белиловод специальным вентилятором (эксгаустером) и подаются на фильтрующую рукавную установку. Тепловая энергия экзотермической реакции окисления цинка кислородом воздуха в муфельных печах не используется

Указанный недостаток частично устранен в Установке для получения окиси цинка (авт.ев 1104723 опублик 24 12 82.) за

счет передачи тепла от нагретой суспензии белил на выходе из установки поступающему в зону реакции воздуху.

Существенным недостатком описанной технической системы является необходимость сжигания природного газа для получения тепла не менее 480 ккал на каждый испаряемый килограмм жидкого цинка в связи с тем, что передача тепла реакции окисления на испарение цинка в ней невозможна.

Целью изобретения является использование тепла реакции окисления паров цинка с исключением затрат г риродного газа на тепло для подогрева до кипения и испарение цинка.

Суть изобретения заключается в создании устройства, конструктивно обеспечивающего передачу тепла, образующегося при экзотермическом окислении пэров цинка

х|

$

о

ICO

:

со

кислородом воздуха, на нагрев новых потоков цинка и воздуха, вступающих & реакцию.

Главной отличительной особенностью предлагаемой установки является конструкция реакционной камеры, служащей одновременно и для испарения цинка. Совмещение в одной зоне экзотермического процесса образования оксида цинка и теплопоглощающего процесса нагрева цинка до кипения и испарения цинка позволяет с минимальными потерями передавать тепло от источника к потребителю. Ни в прототипе, ни в других аналогичных устройствах это не осуществлено.

В реакционной камере выделяющееся тепло реакции поглощается стекающей по стенкам пленкой жидкого и кипящего цинка.

Хорошая теплопроводность материала с высоким содержанием карбида кремния позволяет с большой эффективностью передавать тепло как на стекающий жидкий цинк, так и на воздух, подогреваемый с другой стороны плиты.

Если в воздухе содержатся твердые микрочастицы (пыль), то они как центры агрегатирования способствуют быстрому росту части оксида цинка, которые могут осаждаться в реакционной камере. Исключению осаждения частиц оксида цинка в реакционной камере способствует подача в нее только фильтрованного воздуха. За секундное пребывание в реакционной камере частицы оксида не успевает сагрегатиро- ваться до размеров осаждающихся частиц. На фиг.1 изображено предлагаемое устройство; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1.

Оно состоит из корпуса 1, в котором сверху выполнены коллекторы 2 для подачи жидкого цинка через воронки 3 в желоба 4, лежащие на торцах теплопередающих плит 5. В боковой стенке 6 корпуса в верхней части имеется труба 7 для подачи отфильтрованного воздуха в пространство между плитами 5, где установлена разделяющая перегородка 8. На ней закреплены горизонтальные поперечные пластины 9, образующие лабиринтный канал для воздуха. Под плитами 5 имеется зазор для прохождения воздуха в реакционную зону 10. Сверху реакционная камера ограничена полуцилиндром из керамической трубы 11. Со стороны боковой стенки 6 трубы 11 наглухо вставлены в соответствующие гнезда. С противоположной стороны трубы 11 открыты в осадительную камеру 12, переходящую в белиловод 13. Стенки полуцилиндров труб 11 над желобами 4 имеют свободные зазоры для протекания жидкого цинка из желобов на поверхности плит 5. На трубах 11 лежат теплоизолирующие облегченные плиты 14. В нижней части боковой стенки выполнены закладываемые, гнезда 15 для

газовых горелок на период розжига устройства. Осадительная камера 12 образована с боков центральными стенками 16 корпуса, сверху и снизу ограничивается верхней и нижней стенками корпуса.

0 При подготовке устройства к работе его разогревают до температуры 950°С. С газовыми горелками через гнезда 15. Начинается процесс устойчивого автотермического окисления паров цинка, и подачу газа посте5 пенно прекращают. На период разогрева устройства продукты сгорания направляют на отдельную фильтрующую установку.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Одним из известных спо0 собов производят плавление цинка и подачу его в коллектора 2, откуда самотеком цинк через желоба 4 стекает на внутренние (по отношению к реакционной зоне 10) поверхности плит 5. Через трубу 7 в пространство

5 между плитами 5 засасывается фильтрованный воздух. Проходя по лабиринту с большой скоростью, воздух охлаждает плиту 5 и нагревается сам, Через щель между низом плиты 5 и подом корпуса 1 воздух устремля0 ется в реакционную зону 10. За 0,0001 с молекулы паров цинка вступают в реакцию окисления с кислородом воздуха, выделяя тепловую энергию 1270 ккал/кг вступившего в реакцию цинка. За счет этого тепла

5 температура в реакционной зоне поддерживается на уровне 1000°С. Стекая по плитам с двух сторон в эту зону поступает жидкий цинк, температура кипения которого 906°С, Он воспринимает избыточное тепло, испа0 ряясь и давая новые порции паров цинка для реакции. Образующийся оксид цинка с остатками воздуха отсасывается через отрезки труб 11, осадительную камеру 12, белиловод 13 эксгаустером на фильтрующую

5 установку с объемной скоростью по отношению к реакционной зоне 1 объем в секунду. Объединение реакционных камер в полисистему сокращает теплопотери в окружающее пространство. Вход в осадительную

0 камеру противотоком двух воздушных потоков, содержащих белила, способствует созданию оптимальных условий для предварительного осаждения образующихся крупных частии белил.

5

Использование тепловой энергии реакции окисления вместо энергии сжигания природного газа снижает потребность в нем примерно на 80% на каждый килограмм полученного оксида цинка.

Формула изобретения 1. Устройство для получения оксида цинка, содержащее камеру, размещенные в ней с зазором между собой испарительные элементы, выполненные их карборунда, приспособление для подачи жидкого цинка на испарительные элементы, приспособление для подачи воздуха на окисление и патрубок для отвода паров оксида цинка, отличающееся тем, что, с целью снижения энергозатрат путем обеспечения автотер- мичности процесса, испарительные поверхности выполнены в виде плит и размещены

А

Фиг. 1

0

вертикально с зазором к поду, приспособление для подачи жидкого цинка выполнено е виде желобов, установленных на каждых двух испарительных плитах, и коллектора с воронками для подачи жидкого цинка в каждый желоб, приспособление для подачи воздуха на окисление выполнено в виде патрубков, размещенных в камере в зазоре между испарительными плитами, соединенными желобом.

А-А

ЖУЬкии цинк

6- ЛҐ

2

Фиг. 2

ЖУЬкии цинк

7 ЛҐ

2 3