[实用新型]一种亚微米锌粉的制备装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种亚微米锌粉的制备装置。

背景技术

目前，国内外超细锌粉的主要采用蒸发-冷凝法，其工艺流程如下，锌锭熔融(420℃)→蒸发(1000℃以上)→冷凝成超细颗粒，它利用锌的低沸点(419.4℃)、高蒸气压(1.759×10³)特性，在常压下将锌加热到1000℃以上而气化(沸点907℃)，锌蒸气被导入与空气隔绝的密闭容器中快速冷凝则变成高纯度锌粉，制得的锌粉平均粒径大多在5μm以上。该法所采用的冶金炉主要有塔式炉和卧式炉。(1)塔式炉法：此法采用B^#锌或含镉低的粗锌作原料，利用锌的低沸点、高蒸气压特性，熔锌在碳化硅塔盘内多次连续蒸馏产出锌蒸气，经冷凝而成锌粉。一般以烟块煤或煤气为燃料，但塔式炉存在固定投资大、炉寿短(3～5个月)、能耗大、成本高、细粉产出率低等缺点，其中吨锌粉煤耗约0.98吨，锌粉平均粒径15μm以上。(2)卧式炉法：该法主要以硬锌或粗锌作原料，通过熔化、蒸发冷凝产出锌粉，该工艺不具备脱杂质能力，但锌粉的粒度仍可达到较高标准。该装置由熔化、熔析除杂和蒸发三大部分组成，这种炉型的优点是热容量大、温度波动小、蒸发速度稳定。卧式炉在锌粉生产中应用最广泛，已有的卧式锌粉炉均是以煤气为燃料或者以电力来提供热能。以电力来供热的卧式锌粉炉炉温比较稳定，炉寿较长(8个月左右)，没有环境污染，但其能耗极大，折合吨锌粉耗煤约1.45吨，生产成本高，燃气型卧式锌粉炉结构合理、热效率高、炉日产量大、能耗相对较低、炉寿长(8个月左右)、劳动强度小、环境污染小、所生产的锌粉细粉率高、活性大，其中吨锌粉煤耗0.80吨，锌粉平均粒径2-5μm。(3)真空熔融-蒸发法国外I.Avram、P.Moldovan等通过电阻器对石墨坩埚实施加热，真空炉压力为10^-1-500mmHg，最高温度900℃，惰性气体氛围，以7000l/h的速度外加气流保护条件下蒸发熔化锌粉。采用转筒以0.5-10rot/min的速度，25-250℃冷却，可得到浓缩的锌蒸汽。在此工艺下制备的超细锌粉为定向球形结构，粒径分布在0.3-3μm，平均粒径D50≈1μm。该法的主要缺点是：①生产过程是间断进行，石墨坩锅需先升温至蒸发结束后再降温至400℃，加入锌后，再升温至900℃以上使锌液蒸发，反复循环，升温-降温-再升温，使能耗增大，且每炉超细锌粉生产完毕后，需降温停炉后才能收集储料器的锌粉，然后开始又一次循环操作，生产无法实现连续化；②该法是在负压下操作，对设备要求极为严格，导致设备的加工难度大、制作费高，设备投资巨大，生产成本很高。

发明内容

本实用新型涉及一种亚微米锌粉的制备装置，它不但便于精确调节和控制熔化温度，防止熔化速度过快或过慢对后道工序中锌蒸气的饱和蒸气压产生负面影响，从而造成锌粉粒度无法控制或者分布不均。

本实用新型采用了以下技术方案：一种亚微米锌粉的制备装置，它包括供气站、熔化熔析炉、蒸发池、冷凝器、冷凝器旋风分离器、冷却池、增压泵和储气罐，供气站依次与熔化熔析炉、蒸发池、冷凝器、冷凝器旋风分离器和冷却池相连通，在供气站与熔化熔析炉之间设有开关阀门I，蒸发池通过锌蒸气管与冷凝器连通，在锌蒸气管与冷凝器连接处分布有惰性气体喷管，在冷却池通过增压泵与储气罐进气口连接，储气罐出气口与惰性气体喷管连接，在储气罐出气口与惰性气体喷管之间设有开关阀门II连接。

所述的熔化熔析池外层为钢板，内层为硬质耐火砖和保温砖，在熔化熔析池侧面设有加料口和通道，熔化熔析池通过通道与蒸发池相连通，在熔化熔析池内设有温度传感器。所述的惰性气体喷管设置为拉瓦尔喷管，拉瓦尔喷管为2-6个，拉瓦尔喷管均匀分布在锌蒸气管与冷凝器连接处，拉瓦尔喷管的出气口与锌蒸气管的出气口相对。所述的蒸发池包括池体，在池体的周围由里向外依次包覆有炉体和保温层，在池体的两侧分别设有加料口和导气管。所述的保温层为双层SiC砖体。