Способ получения сухих цинковых белил
Изобретение предназначено для резинотехнической, лакокрасочной и химической промышленности. Вращающуюся барабанную печь нагревают до 800-900oС. Загружают цинксодержащее сырье брикетами массой 5-12 кг и нагревают до температуры кипения цинка за счет сжигания природного газа. При достижении этой температуры отключают подачу природного газа в две горелки, включают вращение барабана. Нагрев воздуха, поступающего в печь, осуществляют пламенем оставшихся в работе горелок. При этом расход природного газа сокращается на 50-70%. Испаряющийся цинк окисляют кислородом воздуха, нагретым при поступлении в печь до 600-800oС. Разрежение в печи 15-50 Па. Через 2-2,5 ч цинковые белила улавливают фильтрами и производят регенерацию фильтров. Через 24 ч отключают подачу природного газа и выгружают шлак. Способ прост и неэнергоемок, позволяет получить высококачественные цинковые белила из недорогого низкокачественного сырья - гартцинка. Белила сухих цинковых белил 95-97 усл.ед., коэффициент выхода - 1,0-1,05. 7 з.п.ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области производства оксидов металлов из металлосодержащего сырья и может быть использовано в производстве из цинксодержащего сырья сухих цинковых белил, потребляемых в резинотехнической, лакокрасочной, химической и других отраслях промышленности.
Известен способ получения сухих цинковых белил, выбранный в качестве прототипа, включающий нагрев цинксодержащего сырья во вращающейся барабанной печи до температуры плавления цинка в результате тепла, образуемого при сгорании природного газа, окисление паров цинка в окислительной камере кислородом воздуха, транспортировку аэрозоля цинковых белил по белилопроводу на фильтры, где происходит отделение сухих цинковых белил от газового потока (Орлова О. В., Фомичева Т.Н., Технология лаков и красок. Учебник для техникумов, М.: Химия, 1990, с.280-282). Недостатками известного способа являются: - большой расход природного газа; - значительные потери цинка с образуемым шлаком в печи; - низкое качество цинковых белил из-за взаимодействия образуемых цинковых белил. Известен способ получения сухих цинковых белил, включающий нагрев металла до температуры выше температуры его плавления, а окисление металла проводят одновременно с распылением расплава воздухом, нагретым до температуры выше температуры кипения расплава (Патент РФ 2067921, кл. С 1 В 229/08, опубликован 20.10.96, Бюл. 29). Недостатками известного способа получения цинковых белил являются: - сложное аппаратурное оформление способа; - низкое качество получаемых цинковых белил, так как при распылении расплава цинксодержащего сырья воздухом, нагретым выше температуры кипения цинка, в аэрозоль цинковых белил будут перенесены все примеси, содержащиеся в цинксодержащем сырье. Задачами предлагаемого способа получения сухих цинковых белил являются создание неэнергоемкого простого в аппаратурном оформлении и в исполнении способа получения сухих цинковых белил, позволяющего из цинксодержащего сырья низкого качества получать высококачественные цинковые белила с низкой себестоимостью. Указанные задачи достигаются тем, что в предлагаемом способе нагрев цинксодержащего сырья осуществляют до температуры кипения цинка за счет предварительного нагрева печи и в результате сжигания природного газа, при достижении температуры кипения цинка сокращают расход природного газа на 50-70%, а испаряющийся цинк окисляют кислородом воздуха, нагретым при поступлении в печь до температуры 600-800oС. Воздух поступает в печь за счет разрежения в печи через горелки, в которые прекращают подачу природного газа на обогрев печи. Нагрев воздуха, поступающего в печь через горелки, осуществляют пламенем сгорания природного газа оставшихся в работе горелок; цинксодержащее сырье загружают в печь брикетами массой 5-12 кг. Масса цинксодержащего сырья, единовременно загружаемого в печь, составляет 125-190 кг/м3 объема печи. Загрузку цинксодержащего сырья в печь осуществляют при достижении в печи температуры 800-900oС. Окисление паров металлического цинка кислородом воздуха осуществляют в печи при разрежении, равном 15-50 Па. Образуемый в печи шлак выгружают через каждые 24 часа работы печи. Поверхность футеровки печи очищают от шлаковых наростей через каждые 12-16 суток работы печи. Совокупность признаков заявляемого технического решения - способа получения сухих цинковых белил имеет отличия от прототипа и не следуют явным образом из изученного уровня техники, поэтому авторы считают, что способ является новым и имеет изобретательский уровень. Способ получения сухих цинковых белил позволяет перерабатывать дешевое цинксодержащее сырье (гартцинк) в высококачественные цинковые белила и использовать широко применяемое технологическое оборудование. Низкие затраты энергоносителей, незначительные технологические потери цинка и цинковых белил, дешевое цинксодержащее сырье способствуют образованию низкой себестоимости сухих цинковых белил, получаемых по предлагаемому способу. Способ получения сухих цинковых белил осуществляют следующим образом. В барабанную печь, имеющую объем 8м3 и нагретую до 800oС образующимся теплом от сгорания природного газа, загружают 1200 кг (из расчета 150 кг/м3 объема печи) гартцинка брикетами, имеющими массу 10 кг. При достижении в печи температуры 907oС включают вращение барабана печи и отключают подачу природного газа в две горелки, при этом шайбы для забора воздуха в горелки оставляют приоткрытыми. В две остальные горелки природный газ подают с ранее установленным расходом. С этого момента процесс окисления паров цинка осуществляется в печи, а в окислительной камере доокисляются пары металлического цинка, которые не успели полностью окислиться в печи. За счет тепла, образуемого в результате экзотермической реакции окисления паров металлического цинка, в печи начинает повышаться температура. При достижении температуры в печи 1200oС уменьшают расход природного газа в работающие горелки, при уменьшении температуры в печи до 1000oС увеличивают расход природного газа в работающие горелки. Таким образом, поддерживают температуру в печи в интервале 1000-1200oС. Разрежение в печи должно составлять 15-50 Па. Процесс испарения цинка из гартцинка и окисление паров цинка в печи длится 2-2,5 часа, после этого производят регенерацию фильтров и сбор цинковых белил, а печь оставляют в состоянии вращения при температуре 900-1200oС для полного испарения металлического цинка из образованного шлака в течение двух часов, затем процесс переработки гартцинка в сухие цинковые белила повторяют. Через 24 часа отключают подачу природного газа в горелки, из печи выгружают шлак специальным приспособлением и продолжают переработку гартцинка в сухие цинковые белила как это описано выше. Данные технологических параметров известного (Орлова О.В., Фомичева Т.Н. , Технология лаков и красок. Учебник для техникумов, М.: Химия, 1990, с. 280-282) и предлагаемого способов получения сухих цинковых белил представлены в таблице 1. Пример. Состав гартцинка, %: Массовая доля цинка - 95 Массовая доля железа - 2,8 Массовая доля алюминия - 1,8 Остальное - Oксиды цинка, свинца, кремния, кальцияРезультаты технологического процесса предлагаемого способа получения сухих цинковых белил при указанных в формуле изобретения параметрах и граничных параметрах представлены в таблице 2. Состав гартцинка соответствует составу, указанному в примере, объем барабанной печи - 8 м3, максимальный расход природного газа - 64 м3/ч. При загрузке в печи гартцинка массой менее 1000 кг (125 кг/м3 объема барабанной печи) процесс вести нерационально из-за низкой производительности печи. Если не производить очистку печи от шлака через каждые 24 часа работы, то произойдет уменьшение коэффициента выхода сухих цинковых белил и снижение их качества.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3