一种锌粉制备装置及方法与流程
本发明涉及金属冶炼领域，尤其涉及一种锌粉制备装置及方法。
背景技术：
1、锌粉是金属冶炼以及其他工业生产中常见的原料，现有技术中生产锌粉的方法有三种。第一种为雾化法，具体做法是利用高压气流冲击液锌使得液锌雾化，雾化后的液锌冷凝后即可形成锌粉；第二种是蒸汽法，具体做法是将金属锌高温加热形成锌蒸汽，锌蒸汽在冷凝设备表面凝华即可形成锌粉；第三种是电解法。
2、在现有技术的三种锌粉制备方法中，蒸汽法和电解法能耗高、成本大，并且电解法还具有环境污染大的缺陷，因此蒸汽法和电解法应用相对较少。现有技术雾化法制备锌粉的缺陷是：1.高压气流冲击液锌得到的锌粉颗粒尺寸差值较大，需要筛除大量的粗锌颗粒，生产效率不高；2.高压气流冲击液锌时引入大量的空气，空气中的氧气容易造成锌粉氧化，影响锌粉质量。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是现有技术使用高压气流冲击液锌制备的锌粉颗粒尺寸差值较大，合格锌粉的生产率较低，并且锌粉与大量空气接触影响质量。
2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种锌粉制备装置，包括液锌制备组件、锌粉制备组件、过滤组件和浆化组件；
3、所述液锌制备组件将金属锌熔化为液锌，现有技术中的各种能够熔化金属的冶炼炉均可用于液锌制备组件，例如工频有心感应电炉；
4、所述锌粉制备组件包括外筒、进液管、喷嘴、进水管和筛选组件，所述喷嘴安装在外筒中，进液管从喷嘴的中心穿过，液锌制备组件将液锌输入进液管，一般情况下可以采用虹吸的方式利用进液管向外筒内输入液锌；喷嘴内设置有多个喷孔，所有喷孔与进水管连通，进水管连接水泵，所有喷孔聚焦进液管的中轴线，进液管的中轴线即为液锌的喷射路径，所有喷孔喷出的水线冲击从进液管流出的液锌，使得液锌雾化后冷凝形成颗粒状锌粉；筛选组件位于喷嘴的正下方，筛选组件用于筛选颗粒尺寸符合要求的锌粉颗粒，筛除尺寸过大的粗锌颗粒；
5、在筛除粗心颗粒之后即可得到锌粉与水的混合物，所述过滤组件对锌粉与水的混合物进行过滤得到湿锌粉，滤液中则包含一些更细的锌粉末以及其他的粉末杂质；
6、所述浆化组件包括浆化槽和搅拌器，搅拌器将浆化槽内的湿锌粉和重新添加的干净的水搅拌，使得锌粉呈均匀的悬浮状态，得到浆化锌粉。
7、本发明的锌粉制备装置使用高压水线直接冲击液锌流，水流对液锌的冲击力度更大，更容易获得颗粒尺寸细密的锌粉，另一方面，水流在遇到高温液锌的时候部分水立即气化，产生的水蒸气瞬间膨胀冲击液锌，促进液锌雾化，有助于形成锌粉；同时，相比于高压空气冲击锌粉，水流冲击不会引入大量的氧气，可以减少锌粉氧化，提高锌粉质量。
8、具体的，筛选组件包括筛筒和驱动组件，所述筛筒位于喷嘴下方，所述喷孔射出的水线指向筛筒的内壁，所述驱动组件驱动筛筒旋转；高压水线冲击液锌之后，带动液锌液滴冲撞在旋转的筛筒内壁，这种撞击能够促进液锌液滴分散，有助于液锌雾化形成细密的锌粉，减少粗锌颗粒的产生，提高生产率。
9、在本发明中，筛筒筛除的粗锌颗粒会滞留在筛筒内，为了保障连续化生产，本发明设计了定期自动排出粗锌颗粒的功能，具体做法是：所述筛选组件还包括升降器，所述筛筒包括筒底和筒身，筒底呈圆形且中部上凸，筒底的周圈内置磁铁；所述筒身包括上环、下环和中筛板，中筛板由筛网制成并且呈圆筒形，中筛板的上口和下口分别固定连接上环和下环，上环与外筒的内壁连接并且上环和外筒的内壁之间设置有滚珠，下环由钢铁制成并且被筒底周圈的磁铁吸附；
10、所述驱动组件驱动筒底旋转，筒底带动筒身旋转；
11、所述升降器驱动筒底升降，使得筒底能够与筒身分离和结合；在正常进行筛除作业时，筒底处于最高点并与筒身结合，筒底和筒身一同旋转，正常的锌粉颗粒从筛孔中漏出，粗锌颗粒滞留在筛筒内；当筛筒内滞留足够的粗锌颗粒后，升降器驱动筒底下降，筒底与筒身分离，粗锌颗粒则从筒底与筒身之间的间隙滚落出去。
12、进一步的，所述外筒的底部设置倾斜的底板，所述驱动组件包括外框架和位于外框架内部的电机，电机驱动筒底旋转；外框架与底板固定连接，升降器位于底板之下，升降器驱动底板、驱动组件和筒底整体升降；
13、所述外筒的筒壁设置有锌粉出口和粗锌出口，锌粉出口位于粗锌出口之上，所述外框架上设置有封口板；
14、当升降器处于升位时，筒底与筒身结合，底板与锌粉出口对齐，封口板位于锌粉出口之上；此时筛筒进行正常的筛除作业，从筛筒漏出的正常锌粉会掉落至底板，然后顺着底板进入锌粉出口；
15、当升降器处于降位时，筒底与筒身分离，底板对齐粗锌出口，封口板封闭锌粉出口，粗锌出口用于排出筛筒筛选出来的粗锌颗粒；此时的筒底与筒身分离，粗锌颗粒离开筛筒掉落至底板，然后顺着底板进入粗锌出口。
16、进一步的，所述液锌制备组件包括电炉和干燥设备，电炉将金属锌熔化为液锌，所述干燥设备将粗锌出口排出的粗锌颗粒干燥之后重新用作液锌原料；为了方便连续化生产，一般情况下所述液锌制备组件还包括保温炉，电炉产生的液锌进入保温炉暂存并保温，保温炉为进液管提供液锌。
17、具体的，所述过滤组件包括压滤机，压滤机对锌粉与水的混合物进行过滤得到湿锌粉和压滤液；如果设计连续化生产线，则应在过滤组件中配置中间槽和缓冲槽，中间槽用于承接来自锌粉制备组件的锌粉与水的混合物，中间槽内配置搅拌器提前将锌粉与水的混合物充分搅拌，缓冲槽用于暂存搅拌后的锌粉与水的混合物，缓冲槽根据压滤机的工作节奏定期向压滤机输入锌粉与水的混合物。
18、本发明制备的锌粉一般包含杂质，具体的杂质类型与原料金属锌的包含的杂质有关，为了提高最终锌粉的纯度，本发明的锌粉制备装置还包括净化组件，所述净化组件包括净化储存槽和净化槽，净化储存槽连接浆化槽并储存浆化锌粉，净化槽与净化储存槽连通，净化储存槽内的浆化锌粉流经净化槽之后重新回流至净化储存槽；净化槽在工作过程中被投入净化药剂，净化药剂的种类多样，例如硫酸锌，具体的净化药剂类型选择与原料金属锌包含的杂质有关。
19、本发明的压滤机过滤产生的压滤液中主要包含一些更细的锌粉末以及其他的粉末杂质，为了环境保护，压滤液应进行处理后排放或者循环利用；本发明的做法是配置水循环组件，所述水循环组件包括依次连通的压滤液贮槽、袋式过滤器、滤后液贮槽、换热器和储水槽，压滤液经过过滤和换热降温处理后进入储水槽，储水槽为锌粉制备组件中的进水管供水。
20、本发明还提供了一种应用锌粉制备装置进行锌粉制备方法，包括如下步骤：
21、步骤1：将原料金属锌熔化为液锌；
22、步骤2：将液锌引流至锌粉制备组件，利用喷嘴产生高压水线冲击液锌，使得液锌雾化，雾化后的液锌分散冷凝成锌粉；
23、步骤3：使用筛筒对锌粉进行筛选，筛除尺寸过大的粗锌颗粒；粗锌颗粒经过干燥后重新用作原料金属锌；
24、步骤4：将锌粉和水的混合物过滤，得到湿锌粉和压滤液；
25、步骤5：压滤液经过袋式过滤器过滤之后再进入换热器降温，降温后的水用于喷嘴供水；
26、步骤6：将湿锌粉投入浆化槽内搅拌浆化得到浆化锌粉，浆化锌粉进入净化储存槽；
27、步骤7：净化槽对净化储存槽内的浆化锌粉进行循环净化。
28、有益效果：(1)本发明的锌粉制备装置使用高压水线直接冲击液锌流，水流对液锌的冲击力度更大，更容易获得颗粒尺寸细密的锌粉，并且，水流在遇到高温液锌的时候部分水立即气化，产生的水蒸气瞬间膨胀冲击液锌，促进液锌雾化，有助于形成锌粉。(2)本发明的锌粉制备装置相比于传统的高压空气冲击雾化锌粉，不会引入大量的氧气，可以减少锌粉氧化，提高锌粉质量。(3)本发明的锌粉制备装置采用旋转的筛筒过滤锌粉，不仅能够实现筛选作用，而且旋转的筛筒能够与液锌液滴产生撞击，促使液锌雾化，减少锌粉中的粗锌颗粒，提高锌粉产量。(4)本发明的锌粉制备装置中的筛筒为分离式结构，筒底和底板同步升降，实现了粗锌颗粒的自动排放。
技术特征：
1.一种锌粉制备装置，其特征在于：包括液锌制备组件、锌粉制备组件、过滤组件和浆化组件；
2.根据权利要求1所述的锌粉制备装置，其特征在于：所述筛选组件(500)包括筛筒(510)和驱动组件(520)，所述筛筒(510)位于喷嘴(300)下方，所述喷孔(310)射出的水线指向筛筒(510)的内壁，所述驱动组件(520)驱动筛筒(510)旋转。
3.根据权利要求2所述的锌粉制备装置，其特征在于：所述筛选组件(500)还包括升降器(530)，所述筛筒(510)包括筒底(511)和筒身(512)，筒底(511)呈圆形且中部上凸，筒底(511)的周圈内置磁铁；所述筒身(512)包括上环(512-1)、下环(512-2)和中筛板(512-3)，中筛板(512-3)由筛网制成并且呈圆筒形，中筛板(512-3)的上口和下口分别固定连接上环(512-1)和下环(512-2)，上环(512-1)与外筒(100)的内壁连接并且上环(512-1)和外筒(100)的内壁之间设置有滚珠，下环(512-2)由钢铁制成并且被筒底(511)周圈的磁铁吸附；
4.根据权利要求3所述的锌粉制备装置，其特征在于：所述外筒(100)的底部设置倾斜的底板(110)，所述驱动组件(520)包括外框架(521)和位于外框架(521)内部的电机(522)，电机(522)驱动筒底(511)旋转；外框架(521)与底板(110)固定连接，升降器(530)位于底板(110)之下，升降器(530)驱动底板(110)、驱动组件(520)和筒底(511)整体升降；
5.根据权利要求4所述的锌粉制备装置，其特征在于：所述液锌制备组件包括电炉和干燥设备，电炉将金属锌熔化为液锌，所述干燥设备将粗锌出口(130)排出的粗锌颗粒干燥之后重新用作液锌原料。
6.根据权利要求5所述的锌粉制备装置，其特征在于：所述液锌制备组件还包括保温炉，电炉产生的液锌进入保温炉保温，保温炉为进液管(200)提供液锌。
7.根据权利要求6所述的锌粉制备装置，其特征在于：所述过滤组件包括压滤机，压滤机对锌粉与水的混合物进行过滤得到湿锌粉和压滤液。
8.根据权利要求7所述的锌粉制备装置，其特征在于：还包括净化组件，所述净化组件包括净化储存槽和净化槽，净化储存槽连接浆化槽并储存浆化锌粉，净化槽与净化储存槽连通，净化储存槽内的浆化锌粉流经净化槽之后重新回流至净化储存槽；净化槽在工作过程中被投入净化药剂。
9.根据权利要求8所述的锌粉制备装置，其特征在于：还包括水循环组件，所述水循环组件包括依次连通的压滤液贮槽、袋式过滤器、滤后液贮槽、换热器和储水槽，储水槽为进水管(400)供水。
10.一种应用如权利要求9所述的锌粉制备装置的锌粉制备方法，其特征在于包括如下步骤：
技术总结
本发明公开了一种锌粉制备装置和方法，装置包括液锌制备组件、锌粉制备组件、过滤组件和浆化组件；液锌制备组件将金属锌熔化为液锌，锌粉制备组件包括外筒、进液管、喷嘴、进水管和筛选组件，喷嘴安装在外筒中，进液管从喷嘴的中心穿过，喷嘴内设置有多个喷孔，所有喷孔与进水管连通，进水管连接水泵，所有喷孔聚焦进液管的中轴线；筛选组件位于喷嘴的正下方，浆化组件包括浆化槽和搅拌器，搅拌器将浆化槽内的湿锌粉和重新添加的干净的水搅拌。本发明使用高压水线直接冲击液锌流，水流对液锌的冲击力度更大，更容易获得颗粒尺寸细密的锌粉，相比于高压空气冲击锌粉，水流冲击不会引入大量的氧气，可以减少锌粉氧化，提高锌粉质量。
技术研发人员：邓飞飞,熊家政,李勇,汤文远,罗畅
受保护的技术使用者：株洲火炬工业炉有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5