УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОКИСИ ЦИНКА Советский патент 1996 года по МПК B01J19/00 

Изобретение относится к области производства окислов металлов газофазным способом с последующим окислением паров металлов и может быть использовано в производстве окиси цинка (цинковых белил) из металлического цинка, используемой в резинотехнической и лакокрасочной промышленностях.

Известна установка для получения окиси цинка, содержащая плазменную печь для плавления и испарения цинка, и окислительный реактор интенсивного смешения из пяти секций, составленных вертикально. Каждая секция представляет собой цилиндр и имеет индивидуальный входной патрубок для окисляющего воздуха, расположенный тангенциально [1]
Однако получаемая на ней пигментная окись цинка не отвечает требованиям, предъявляемым к окиси цинка резинотехнической промышленностью, соответствует только марке БЦI ГОСТ 202-76 и не соответствует марке БЦО-М.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой установке является муфельная печь, содержащая обогреваемую камеру с горизонтально установленными в ней муфелями, в которые периодически загружают чушковый цинк, расплавляют и испаряют его. Пары цинка окисляют в окислительном "колодце", в который подают воздух. Каждый из муфелей работает периодически, но так как в печи находится большое количество муфелей и их загрузка цинком проводится последовательно, то испарение цинка в печи протекает непpерывно [2,3]
Недостатками указанной печи являются:
ручная загрузка цинка в муфели;
невозможность механизации процесса загрузки чушек цинка в печь из-за большого количества точек загрузки;
быстрый износ муфелей;
недостаточная равномерность работы муфелей по длине печи;
большой расход цинка;
загрязнение окружающей среды окисью цинка: отсутствие возможности регулирования процесса окисления паров цинка;
большой расход топлива за счет плавления и испарения цинка в одном муфеле.

Целью настоящего изобретения является механизация и автоматизация процесса производства окиси цинка, экономия сырья и топлива и более полная очистка отходящих газов, а также повышение надежности аппаратуры.

Поставленная цель достигается тем, что установка для получения окиси цинка, содержащая устройства для плавления цинка и устройства для окисления его паров с приспособлениями для подачи воздуха, снабженное рекуператором, снабжена испарителем, установленным после устройства для плавления, и соединенным с ним коллектором паров цинка, соединяющим испаритель с устройством для окисления, причем приспособления для подачи воздуха выполнены в виде тангенциальных сопел, размещенных под углом к потоку в несколько рядов по длине камеры. Устройство для испарения цинка выполнено в виде ректификационной колонны.

На фиг.1 схематически изображен общий вид установки; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Установка включает устройство 1 для плавления цинка, устройство для испарения цинка 2, устройство для окисления паров цинка 3, наклонный желоб 4 для жидкого цинка и теплоизолированный паропровод паров цинка 5.

Устройство для плавления 1 имеет загрузочное окно 6 и отверстие с гидрозатвором 7 для перелива расплавленного цинка.

Устройство для испарения 2 выполнено в виде ректификационной колонны и представляет собой камеру 8, в которой установлены друг на друге тарели 9 специальной формы из карбокорунда, образуя единый муфель 10. Тарели 9 снабжены отверстиями и при наборе муфеля их располагают таким образом, чтобы отверстия были смещены относительно друг друга для заполнения всех тарелей жидким цинком и увеличения поверхности испарения. Верхняя тарель снабжена гидрозатвором.

Под муфелем 10 расположен канал 11 с гидрозатвором для выпуска неиспарившегося цинка из устройства для испарения.

Устройство для окисления паров цинка 3 состоит из коллектора паров цинка 12 и камеры окисления 13, разделенных распределительной решеткой 14 с отверстиями 15. Камера окисления 13 выполнена цилиндрической, верхняя ее часть футерована.

Коллектор пазов цинка 12 снабжен устройством для обогрева продуктами сжигания природного газа (на фигурах не показано).

Камера окисления 13 снабжена соплами 16, расположенными в несколько рядов (на фигурах показано два) тангенциально и под углом к потоку паров цинка.

Камера окисления 13 снабжена рекуператором 17 для нагрева воздуха, подаваемого на окисление, за счет использования тепла, выделяемого при окислении паров цинка, при этом стенки камеры охлаждаются.

Установка работает следующим образом.

Чушки цинка из транспортного пакета известными устройствами с заданной периодичностью подают через загрузочное окно 6 в устройстве для плавления 1, где они попадают в ванну и там плавятся.

По достижении переливного уровня жидкий цинк через отверстие с гидрозатвором 7 переливается в наклонный желоб 4 и, поступает в верхнюю тарель с гидрозатвором испарительного устройства 2 и, далее, переливаясь через отверстие в тарелях, заполняет их полости.

В камере 8 устройства для испарения 2 создают заданную температуру, при которой жидкий цинк в тарелях испаряется. Неиспарившаяся его часть (5-15%) вытекает через канал 11 с гидрозатвором, разливается в изложницы, из которых чушки цинка после отверждения вновь направляют на плавление.

Пары цинка поднимаются внутри муфеля 10 навстречу жидкому цинку и по паропроводу 5 попадают в коллектор паров цинка 12. Затем пары цинка поступают через отверстия распределительной решетки 14, обеспечивающей равномерное их распределение по сечению, в камеру окисления 13.

Воздух для окисления подают через рекуператор 17 по соплам 16 в камеру окисления 13, регулируя его количество клапанами.

Полученная аэрозоль окиси цинка по белоловодам поступает на фильтраппаратуру.

Расположение испарителя после устройства для плавления цинка обеспечивает непрерывное питание жидким цинком испарителя и сокращает расходы топлива.

Коллектор обеспечивает равномерное по сечению поступление паров цинка на окисление.

Выполнение приспособления для подачи воздуха на окисление в виде тангенциальных сопел по несколько в одном ряду, размещенных под углом к потоку паров цинка в несколько рядов по длине камеры, создает циклонный эффект и обеспечивает равномерное распределение паров цинка и воздуха по сечению камеры окисления и, следовательно, полное окисление паров цинка без образования отходов. Это ведет к сокращению расхода цинка до 15 кг на 1 т окиси цинка.

Выполнение устройства для испарения цинка в виде ректификационной колонны обеспечивает равномерный обогрев всех тарелей муфеля и, следовательно, длительную стойкость (до 1 года) тарелей муфеля.

Предлагаемая конструкция установки для получения окиси цинка обеспечивает также возможность механизированной загрузки из транспортных пакетов стандартных чушек цинка без их предварительной колки, повышение производительности на 10-15% и улучшение условий труда. ЫЫЫ2

1. Установка для получения окиси цинка, содержащая устройства для плавления цинка и устройство для окисления его паров с приспособлениями для подачи воздуха, снабженное рекуператором, отличающаяся тем, что, с целью механизации и автоматизации процесса, экономии сырья и топлива и более полной очистки отходящих газов, она снабжена испарителем, установленным после устройства для плавления, и соединенным с ним коллектором паров цинка, соединяющим испаритель с устройством для окисления, приспособления для подачи воздуха выполнены в виде тангенциальных сопл, размещенных под углом к потоку паров в несколько рядов по длине камеры.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности аппаратуры, устройство для испарения цинка выполнено в виде ректификационной колонны.

1. Установка для получения окиси цинка, содержащая устройства для плавления цинка и устройство для окисления его паров с приспособлениями для подачи воздуха, снабженное рекуператором, отличающаяся тем, что, с целью механизации и автоматизации процесса, экономии сырья и топлива и более полной очистки отходящих газов, она снабжена испарителем, установленным после устройства для плавления, и соединенным с ним коллектором паров цинка, соединяющим испаритель с устройством для окисления, приспособления для подачи воздуха выполнены в виде тангенциальных сопл, размещенных под углом к потоку паров в несколько рядов по длине камеры. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности аппаратуры, устройство для испарения цинка выполнено в виде ректификационной колонны.