精馏塔生产锌粉.pdf

_ 5 一 l 精馏塔生产锌粉 王子谦(葫芦 岛锌厂 辽 宁1 2 1 0 0 9)TF I t，摇要系统阐述精馏塔生产锌粉的生产原理、工艺流程、生产设备、技术操作条件及技术 经济指标 对情馏塔及其附属设备的结构 以及i锌粉冷凝和附属设备 包括氮气循环系统，辞粉 分选装置等的结构，作了重点介绍。特目 U 指出了获得较高超细辞粉产出宰，必须注意和要求控制 的技术操作条件。对锌粉的用避孕其生产方法，国内 外锌粉质量标喝也有涉及。关-调苎 堡堕 堕 ，超 细 锌 粉 彰、1前 言 就钢 铁镀锌用锌 而言，蒸馏 锌优于 电解 锌，前覆使镀锌体表面具有漂亮的花纹。蒸馏 锌 含有些 许杂质，作为反 应剂它 比电解 锌 具有更大的 化学活性。冶炼厂及 化工厂 常把 蒸馏锌制 成高 分散性的细锌粉 使用或 出售。锌粉具有还原性和防腐性，被广泛用于 锌 电解 液的净 化，贵、贱金 属的 沉淀剂，亚 硫酸 氢钠，甲醛、次亚硫酸盐及有 关化台物 的 生产，染料 和半 成 品例如联苯胺的 生产，烟火 制造 和 固体火 箭燃料，船用锅炉水的 改 善，抗油腐蚀的添加剂特别重 的 油 脂 成 分，银 锌 蓄电池，富锌涂料成分，喷镀 冷 镀，粉末 镀锌，扩 散镀 锌，铸体的修补，热 浸镀产品的修补以及转制成片状和软 膏 颜 料 等。锌粉的 生产方法，可分 为火 法和水法两 大类。火法 主要是蒸馏 法，即坩埚炉、平 罐、竖罐、电热、间接加热 的反射式炉，精 馏塔 等蒸馏法。后三 种方法，应用较广。喷雾 法 亦属火 法范 畴。较先进的 方法，乃是精馏 塔 蒸馏法，苏 联在 6 0 年 代初、西德 及 日 本 在 9 0 年代末 已用此 法 生产。国内也有二三 家 工厂采用此法，其 中葫芦 岛锌 厂最 先 应用，B生产多年。水 法是用碱 液浸 出含锌料，经 净化除杂质，将净液 进行 电解 得锌粉。世 界 各国大 多采用火 法生产锌粉。电解 生产锌粉 的方法，多见于文献 资料，全 世界仅 一二 家 采 用此法生产。车文 介绍精馏 塔生产锌粉工 艺。2 精馏塔生产锌粉 过程 精馏塔 以粗锌作 原料 生产 锌粉若粗锌 含铅、铁 过高，不仅影响锌粉 质量，而 且影 响塔 体寿 命。生产实践认为 含 F e0 0 4 时，将严 重腐 蚀S i C 塔盘。故 有的生产厂家，在其加入精馏塔前，先经熔析，脱除部分铅，铁。由表 1 及表 2 可知铅，铁在熔融 锌 中的熔 解度，随温度的 降低 而降低。在低 温 时，衰 1 铁在 熔吐锌中 的溶 解鏖 维普资讯 http:/ 6 铅 在锌 内具 有有限的熔解度，而 铁 则与锌形 成两种 化学化合物Fe Z n 和F e Z n。在高 于锌 的熔 点温度 F，温度 愈低，铅，铁与锌熔 析 分离就愈充分。最佳熔析温度为7-4 1 9，实 际操 作温度。常控 制在4 3 0 4 5 0。此 时，熔析 室 内分成三 层。底层 为铅 与锌的液体含 金(3 5 Z n)，中层 为铁与 锌的 化学化合 物 即海绵状 的硬锌，上层为熔析 后的 锌液(含0 _ 8 i 0 p b，0 0 2 0 0 3 F e)。这 种成分的锌液，对延长塔寿和生产高纯度的 锌粉，极为有 利。生产锌粉的精值塔，实质上与锌精馏塔 组中的铅塔相同。其所以能清除掉某些杂质 金属，是基 于锌与 杂质金 属沸点的不 同。锌 的沸点为9 0 7 Y；，镉 为7 6 7，铅为 i 6 2 0 C，铁为 3 0 0 0，锕为2 5 9 5，锡为 2 2 6 0。将 锌液 加热蓟9 0 0 i 0 0 0 时，则锌及其 中 所 含的 镉 即沸腾并呈蒸 气状 态挥 发，而铅 及其 他杂质(锕，铁 等)几 乎全部仍呈液体状 态。在此温度 下，铅的蒸 气压力仅 6 7 i 2 6 P a，铁及铜的蒸气 压力则更小，它 们不 会大 量地 挥发。锌 液进入加料盘 后，沿着 曲折的途 径，由上面塔盘流入下面塔盘，并慢幔地充满其 全部。沿途 遇着上升的金 属蒸气，锌液 即淋 洗它 们，而 清除掉挥发 的铅、锡等杂质。蒸发段 的温度，籍调节加热，控制在 足 以保证容易沸腾的金属锌与镉能激烈地蒸发 的水平。这 些金属 的蒸气与少量 铅蒸 气 向 上 升 起，并沿着蒸发段进入回流段。在此，由于 温度 降低，难 以沸腾 的金属(主要是 铅)逐 渐发生凝结，聚积在回流段的平底塔盘上 并 向下流 回蒸 发段。在 回流段，也进行着凝 聚 液(回流液)对 蒸气的淋 洗。回流段 的塔盘，位置 愈 高，则镉锌蒸气 含铅愈低。塔盘的温度，自下而 上 逐 次 降 低，这 就 可以更完全地凝 结杂质金 属蒸气。原料锌 品位越低，需 要的 回流塔盘就 越多。清除 了高沸点杂质的 含镉锌蒸气，经导 管 引入设有水套或表 面淋水的 冷凝器 内。在 此，吸收掉锌蒸 气的潜热 和 显热。对于锌粉 生产来说，撮 重要的是不 仅要吸 收掉锌 蒸气 的玲凝热，而且要使其迅速玲凝下来，即让 其 在 尚未冷凝 成锌 液珠之前，便直接形 成高 分 散性的 很细的金 属微 粒。根据 急玲的程度 不同，锌粉的粒度变化很大，常以调节冷却 水量来控制其粒度。但要生产很细的(2 a MJ k g 的烟煤 块 作 燃料，产生的半煤气，引入燃烧室，作加热 塔盘的热源。为了利用从燃烧室排出废气的余热，在 燃烧 室的后边，用筒 形耐火 砖砌筑一个换热 室，预热空气和煤气，降低能耗。从换热室 导 出废气 经烟 囱排 出。4 4 冷 凝暑冷凝器为钢 板焊接而成，、四 周及顶盖均设水套，或 用钢板外 壳，喷淋冷 水。冷凝器尺寸 为 长3 m，高2 m，宽 I 5 mo 为了 增大冷凝面积，外 表面 作成波 纹形。冷 凝器底部做成斗状，以便况降和卸出锌粉冷 凝系统设备 连接 示 于图2。圈 2 冷凝系 统设 备建 接示意 圈 1 一精馏塔；2 j 幸 凝器；3 一目 I 风机；4 一惯性捕尘器；5 一旋涡；6 一薛封阀；7 一阀门j 8 一密封吊斗；9 _ _ 氮气 自精馏塔 l 来 的锌蒸气，经两 根管 子 进 入两个同时或 交替操作的密闭循 环 冷 凝 系 统。在此系统中，借冷却水套及循环惰性气 体(氨)的作用，使锌蒸气急速冷却鄯1 3 O I 5 0。惰性气体 由系统中的风机3 使其经便 性捕 尘器 4、旋 涡5 和9 串联除 尘，然后 返 回 冷凝器。系统正压操作，避免空气进 入但 风机3 前面的 阀门外 为负压。捕 尘器的 营 子 上 装有阀 门7 和 密封阀6，按 需要可从瓶 9补 充氯气。捕 集的 锌粉，装入密封 吊斗 8内，再 送 到分 选装置 上。分 选装置 示 于图 3。圈5 锌粉 分进装 I示意圈 l 3 一斟仓 2 一筛子；d 一檬加机；5 一分选 机；6 一旋涡；1 一分选机的分选室8 一引风轨；9-帮 袋室j 1 0 一 引风机j 1 1 一密封吊斗；1 2 一氮气瓶。锌粉 卸列 料仓 I，在 筛子2 上分选 出+4 mm部分，返 回熔化炉或 另行处理。一 4 mm 部分，吊添加机 4 送入粉末分选机的室7 内。在此，锌粉被风机8 吹来的含有空气的 氯 气 昕挟带，并 送入分 选机 5。在分选机 内，9 O m锌粉(一般锌粉)取 出出售。含有锌粉的气律在旋涡6中 被 除尘，并分离出1 O 9 0 m 的 锌 粉(细 锌 粉)，直 接 出售。而 一 1 O“m的锌粉，则 和 气体 一道 由系统 中的风机 8 循 环，为 防其在 气 体中大量积聚，由带有直流电动 机 的 风 机 1 0，进往 布袋过滤器9，收集后放 入密 封 吊 斗 1 I，再装入内衬塑料袋的密闭铁桶，作为 超细锌粉 出售。葫芦 岛锌厂所 产锌粉，+9 0 g m部 分 为 1 O ，5 1 0 p m部 分 为 6 O 6 5 。维普资讯 http:/ 9 5 操 作 条件 及技 术 经济指 标 5 I 技 术操作 条件(1)温度()熔析室 4 3 o 4 5 0 提温室 t或熔 化炉)5 8 0 6 5 0 燃 烧室 1 1 5 0 1 2 5 0 冷凝器 1 3 O 1 5 0 冷却水进 口8 H，出口 3 0 3 5 (2)产量(t 锌粉 炉 日)4 5 5 6 (3)锌粉分 配率()超细锌粉(5 1 o ff il 1)6 0 6 5 细 锌粉(1 O 9 0 p,m)2 O 2 5 一般锌粉(+9 0 D m)1 0 (4)氮气循环 速度(m s)l 1 0 5 2技术经济指 标(1)锌 回收率()9 5 (2)粗 锌单耗(t t)1 1 5 1 2 5 (0)煤单耗(标煤t t)1 2 1 3 5 4)氨气单耗(m。t)8 0，p b O 7 2 8 A1 1 5 6 的 合金废料作原料，但 后者 须 胃 填料式精馏塔，对此本文不赘述。(上接 第4 页)垒面 推广。(2)工业试验的结果表明，采用 这 一 方案改造后，阳极锥 体平 均升高 6 c m以上。各部分高差缩小，上排棒电流增加。电流分 布趋于均匀，困而单位有效阳极高度上的压 差降低0 9 5 mY e ra左右，阳极电压降可降低 5 6 mV以上。由于阳极工作状况改善，电流分 布均匀，槽子运行较为稳定，因而电流效率 有所提 高。单是 阳极 压 降一项，改造后 吨铝 直流电耗可降低1 8 2 k W-h。(3)该方法简单易行，效果明显，可进 行系列推广，系歹 l 推广的年经济效益可达6 0 万元以上，资金回收期为一个多月。1 9 9 1 年 我们已经完成推广十台槽，1 9 9 2 年计划大修 的进度推广5 0 台以上是有把握的。(4)6 0 KA自焙阳极角部保温及小共配 棒 技术工 业 试验，箍 中国有 色 总公 司 五 期间重点科研项且 旁插 白焙铝 电解 槽 工 艺、设备改进研究 的一个子项，该项且于 1 9 9 1 年1 1 月2 7 日通过总公司鉴定肯定了项 且是成功的，经济效益是显著的具有同类 型广泛虚用价值，对其所采用的方法和本项 技术属国内首刨，对改进与提高侧插槽生产 技术具有实际意义。(5)这个成 果是 科研 院 同工厂 联 合 科 技攻关、理论与实践相结合、科 学试验与工 业技术改造相结合的好典型是一条靠科技 振兴企业的宝贵经验。维普资讯 http:/