一種氧化鋅提純爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種氧化鋅提純爐，屬于高溫還原反應(yīng)的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域，尤其是通過煤氣燃燒形成還原性氣氛、還原反應(yīng)區(qū)與氧化反應(yīng)區(qū)分離、風(fēng)口劇烈氧化反應(yīng)的氧化鋅提純爐。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)氧化鋅的企業(yè)，采用間接法，即以鋅錠為原料，經(jīng)加熱使其升華氣化，再與空氣中的氧反應(yīng)生成氧化鋅，冷卻后落入收集裝置中，從而得到工業(yè)產(chǎn)品氧化鋅。
[0003]然而，在工業(yè)生產(chǎn)和生活中，常存在一些廢鋅雜料。這些廢鋅雜料來源復(fù)雜、含鋅范圍寬。比如，鋼鐵件熱鍍鋅時產(chǎn)生鋅渣、鋅灰、帶土鋅顆粒；一些廢鍍鋅件不能再使用而進(jìn)入廢料；鍍鋅件加工時切去的邊角；還有冶鋅工業(yè)產(chǎn)生的廢渣、少量鋅礦料；以及鋼鐵生產(chǎn)中產(chǎn)生的富含鋅的煙塵等。這些廢鋅雜料中常常包含有塵土、石塊、鋼鐵件等，鋅含量往往偏低，由于不便利用，常堆積在角落，在風(fēng)吹雨打下造成周圍環(huán)境的惡化。因此，利用廢鋅雜料中的寶貴鋅資源，不僅可以實現(xiàn)資源的再生利用，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，而且還可以美化環(huán)境，增加社會效益。
[0004]在生產(chǎn)上，對于含鋅高的廢料，常采用重熔技術(shù)使鋅回收；一些單一來源的穩(wěn)定鋅含量的廢料，可以采用化學(xué)法提取。但是對于零散回收來的、含鋅范圍變化大的混合型廢鋅雜料，在工業(yè)生產(chǎn)上再生利用，存在一定的難度。
[0005]針對這樣的廢鋅雜料，采用回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行一級蒸餾，使廢鋅雜料中的純鋅直接升華、氧化鋅經(jīng)碳還原后升華，隨后氣態(tài)金屬鋅氧化并在冷卻裝置中形成固體氧化鋅顆粒，就可除去廢鋅雜雜料中的塵土、石頭、鋼鐵等成分，得到含氧化鋅70%—80%的粗氧化鋅。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是粗氧化鋅和焦碳粉需先制成球團(tuán)，球團(tuán)集中進(jìn)入還原區(qū)，粗氧化鋅原的還原反應(yīng)不均勻，熱氣流不穩(wěn)定，影響氧化反應(yīng)后氧化鋅按顆粒大小分級收集；采用室式氧化技術(shù)，氧化反應(yīng)不劇烈，氧化鋅顆粒較大。
[0007]本實用新型通過煤氣燃燒形成還原氣氛，采用連續(xù)提供粗氧化鋅和焦碳粉組成的混合料，還原反應(yīng)均勻、連續(xù)；采用異地風(fēng)口氧化技術(shù)，氧化反應(yīng)劇烈，形成的氧化鋅顆粒細(xì)小。
[0008]本實用新型提純氧化鋅的工藝是，將焦煤粉破碎成小于40目的細(xì)粉料，并與粗氧化鋅按一定比例進(jìn)行混合，放入高溫螺旋給料反應(yīng)器的料斗中，均勻送入爐膛8，并在爐膛8內(nèi)分散開來；在還原性氣氛中，氧化鋅被還原成金屬態(tài)鋅，且升華成氣態(tài)；還原反應(yīng)如下:
[0009]C+02 = CO2 ? ；
[0010]C02+C = 2CO ? ；
[0011]ZnO+CO = Zn(g) ? +CO2 ? ；
[0012]Zn0.Fe203+C0 = ZnO+2FeO+ CO2 個。
[0013]當(dāng)溫度在1050°C以上時(常采用1100°C —1300°C )，上述反應(yīng)得以迅速進(jìn)行；同時氧化鐵被還原為金屬鐵，更進(jìn)一步促進(jìn)了氧化鋅的還原:
[0014]ZnO+ Fe == FeO+ Zn(g) ?。
[0015]氣態(tài)鋅上升進(jìn)入煙道7，到達(dá)通風(fēng)氧化口 6時，與空氣中的氧發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)，形成極為細(xì)小的顆粒狀氧化鋅。氧化鋅在斗式冷卻收集裝置中冷卻，并按顆粒大小進(jìn)入不同的收集斗中，實現(xiàn)按顆粒大小分級。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本實用新型要解決的技術(shù)問題是通過火法工藝，借助還原-升華-氧化過程，完成粗氧化鋅的提純和顆粒細(xì)化。為此，本實用新型提供了一種氧化鋅提純爐，包括爐底(1)、爐門(2)、保溫層(3)、耐火層(4)、煙道出口(5)、通風(fēng)氧化口(6)、煙道(7)、爐膛(8)、碳化焰(9)、煤氣燒嘴(10)、安裝孔(11);所述爐底(I)系用耐火泥將耐火磚平鋪在地面上形成；在爐底(I)的上面，用耐火泥和耐火磚砌成爐膛(8);再向上，耐火磚在砌墻時逐漸向內(nèi)收縮尺寸，最終與煙道(7)尺寸一致，形成圓臺形；再向上，耐火磚在砌墻時逐漸轉(zhuǎn)彎，形成水平結(jié)構(gòu)的煙道(7);在煙道轉(zhuǎn)平后3000-5000mm處的側(cè)面，開有與大氣相通的通風(fēng)氧化口
(6);耐火磚作為耐火層(4)，在其外面砌有保溫磚，作為保溫層(3);在爐膛(8)側(cè)面的底部保溫層、耐火層上，開有安裝孔(11)，孔徑大小與高溫螺旋給料反應(yīng)器的外徑一致；在安裝孔(11)的上方200—500 mm處，穿過保溫層、耐火層安裝有煤氣燒嘴(10);在安裝孔(11)的對面安裝有爐門(2)。
[0017]所述爐膛(8)系耐火泥和耐火磚砌成的內(nèi)徑300—1000mm、高400—1000 mm的圓筒形結(jié)構(gòu)；耐火泥和耐火磚材質(zhì)需能長時間經(jīng)受1150°C -1250°C高溫和煤氣燒嘴(10)噴出的碳化焰(9)形成的還原氣氛。
[0018]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著的優(yōu)點:本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，以煤氣燃燒形成還原性氣氛并維持高溫，遠(yuǎn)離還原區(qū)的煙道上開設(shè)通風(fēng)氧化口，實現(xiàn)了還原反應(yīng)與氧化反應(yīng)的有效分離，且風(fēng)口氧化技術(shù)使氧化反應(yīng)劇烈，氧化鋅顆粒變得極為細(xì)小。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0020]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；其中:1、爐底，2、爐門，3、保溫層，4、耐火層，5、煙道出口，6、通風(fēng)氧化口，7、煙道，8、爐膛，9、碳化焰，10、煤氣燒嘴，11、安裝孔。
【具體實施方式】
[0021]參見附圖1可知，本實用新型具體涉及一種氧化鋅提純爐，適用于粗氧化鋅的提純，該氧化鋅提純爐主要包括爐底1、爐門2、保溫層3、耐火層4、煙道出口 5、通風(fēng)氧化口 6、煙道7、爐膛8、碳化焰9、煤氣燒嘴10、安裝孔11。其中，爐底1、爐門2、保溫層3、耐火層4形成圓柱形爐膛8，并向上形成圓錐、過渡為煙道7。在爐膛的側(cè)面，安裝有煤氣燒嘴10，噴出碳化焰9，使?fàn)t膛8呈還原性氣氛，并維持1150°C -1250°C。安裝孔11用于穿入高溫螺旋給料反應(yīng)器，能使粗氧化鋅粉料和焦煤粉組成的原料連續(xù)送入爐膛8，并在高溫螺旋給料反應(yīng)器前端還原反應(yīng)形成金屬鋅，進(jìn)而升華成氣態(tài)鋅，隨氣流上升進(jìn)入煙道7。煙道7上開有與大氣相通的、可控的通風(fēng)氧化口 6，能實現(xiàn)氣態(tài)鋅的劇烈氧化反應(yīng)，形成高純度氧化鋅微粒，隨熱氣流經(jīng)煙道出口 5進(jìn)入冷卻收集裝置。
[0022]本實用新型工作過程為：給煤氣燒嘴10通入煤氣、空氣，點燃，調(diào)節(jié)煤氣和助燃空氣的流量比例，形成碳化火焰9，并使?fàn)t膛8內(nèi)的溫度維持在1150°C —1250°C ;在高溫螺旋給料反應(yīng)器的料斗中裝入粗氧化鋅和細(xì)焦碳粉的混合料，開啟高溫螺旋給料反應(yīng)器的電機(jī)，向爐膛8連續(xù)供料。粗氧化鋅和細(xì)焦碳粉的混合料在高溫螺旋給料反應(yīng)器的前端分散開來，與爐內(nèi)還原性氣氛接觸，使氧化鋅產(chǎn)生還原反應(yīng)，生成金屬鋅，進(jìn)而升華成氣態(tài)鋅，隨熱氣流上升進(jìn)入煙道7 ;煙道7內(nèi)的氣態(tài)鋅，經(jīng)過通風(fēng)氧化口 6時，與大氣中的氧產(chǎn)生劇烈的氧化反應(yīng)，形成氧化鋅微粒。氧化鋅微粒隨熱氣流進(jìn)入斗式冷卻收集裝置中冷卻，按顆粒大小不同，進(jìn)入不同的收集斗中，實現(xiàn)按顆粒分級；在抽風(fēng)機(jī)抽力下，尾氣排出斗式冷卻收集裝置，進(jìn)入水霧除塵器，將固體微粒攔截下來，并將純凈廢氣排到大氣中；每天開啟設(shè)備前，打開爐門1，把粗氧化鋅還原后剩余的極少量的殘余廢料清除到爐外。
[0023]本實用新型可以在實現(xiàn)氧化鋅純度提高的同時，細(xì)化氧化鋅顆粒。
【主權(quán)項】
1.一種氧化鋅提純爐，其特征是，包括爐底(1)、爐門(2)、保溫層(3)、耐火層(4)、煙道出口(5)、通風(fēng)氧化口(6)、煙道(7)、爐膛(8)、碳化焰(9)、煤氣燒嘴(10)、安裝孔(11)；所述爐底(I)系用耐火泥將耐火磚平鋪在地面上形成；在爐底(I)的上面，用耐火泥和耐火磚砌成爐膛(8);再向上，耐火磚在砌墻時逐漸向內(nèi)收縮尺寸，最終與煙道(7)尺寸一致，形成圓臺形；再向上，耐火磚在砌墻時逐漸轉(zhuǎn)彎，形成水平結(jié)構(gòu)的煙道(7);在煙道轉(zhuǎn)平后3000—5000mm處的側(cè)面，開有與大氣相通的通風(fēng)氧化口(6);耐火磚作為耐火層(4)，在其外面砌有保溫磚，作為保溫層(3);在爐膛(8)側(cè)面的底部保溫層、耐火層上，開有安裝孔(11)，孔徑大小與高溫螺旋給料反應(yīng)器的外徑一致；在安裝孔(11)的上方200-500 mm處，穿過保溫層、耐火層安裝有煤氣燒嘴(10);在安裝孔(11)的對面安裝有爐門(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氧化鋅提純爐，其特征是，所述爐膛(8)系耐火泥和耐火磚砌成的內(nèi)徑300—1000mm、高400—1000 mm的圓筒形結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本實用新型涉及一種氧化鋅提純爐，包括爐底、爐門、保溫層、耐火層、煙道出口、通風(fēng)氧化口、煙道、爐膛、碳化焰、煤氣燒嘴、安裝孔；所述爐底、爐門、保溫層、耐火層形成圓柱形爐膛，向上形成圓錐、過渡為煙道；所述爐膛的側(cè)面，安裝有煤氣燒嘴，通過控制煤氣與空氣的比例，實現(xiàn)碳化焰，使?fàn)t膛呈還原性氣氛、維持1150℃--1250℃；所述安裝孔用于穿入高溫螺旋給料反應(yīng)器，能連續(xù)提供粗氧化鋅和焦碳粉混合料，并在其前端還原成金屬鋅，升華成氣態(tài)鋅，上升進(jìn)入煙道；煙道上開有可控的通風(fēng)氧化口，能實現(xiàn)氣態(tài)鋅的劇烈氧化反應(yīng)。本實用新型以煤氣做熱源，還原反應(yīng)與氧化反應(yīng)分離，氧化反應(yīng)劇烈，形成的高純度氧化鋅顆粒極細(xì)小。
【IPC分類】C01G9-03
【公開號】CN204324915
【申請?zhí)枴緾N201420711580
【發(fā)明人】劉群山
【申請人】河北科技大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年11月25日