專利名稱：：超微氧化鋅制取的工藝與裝置的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于濕法冶金與化工行業(yè)等
技術領域：
。在世界各國氧化鋅的生產(chǎn)中，采用濕法工藝日益受到高度重視，按質量和用途可分三檔a)低檔品包括低度氧化鋅(含60～85％ZnO)與次氧化鋅(含85～97.9％ZnO)；b)中檔品包括等級氧化鋅(含98.0～99.9％ZnO)與飼料氧化鋅；c)高檔品包括活性氧化鋅(ActiVeZincOxidcOxide，下稱“AZO”)與超微氧化鋅，又分μm級(粒度—10Um～0.1μm)和nm級(粒度—100nm～10nm)?！俺ⅰ笔浅毼⒘?Ultrafineparticles)的簡稱(下稱“UFP”)，粒度—10μm的AZO即超微氧化鋅(下稱“UFP-AZO”)，目前它是世界各國投巨資開發(fā)研制，進行激烈競爭所搶占的AZO制高點。公知AZO的制取工藝，可分酸法與堿法。酸法制備AZO，以中國專利[1]與[2]為例，普遍存在產(chǎn)品粒度較粗，不能達到μm級，比表面積小，只達20～50m2/g等；資料[3]與[4]公開堿法制備AZO的工藝，堿法又叫“氨法”，即加氨水等原材料處理含ZnO物料制取AZO的工藝。該工藝的顯著特點是氨可以循環(huán)使用，但氨法尚存下列問題①工藝流程中氨嗅泄漏等環(huán)保問題難于解決；②產(chǎn)品顆粒大小不均粒度難于調(diào)控；③氨的回收裝置投資大，工藝技術較為復雜。所以，用酸法或堿法制AZO，產(chǎn)品比表面積小，粒度達不到UFP要求，質量低下，難以參與市場競爭，長期以來得不到很好地解決。本發(fā)明的任務，不用氨水，而是使用至少一種鋅鹽ZnX(X＝SO4、(NO3)2、Cl2，即硫酸鋅、硝酸鋅、氯化鋅。下同)或其混合鹽的溶液，與至少一種碳酸鹽MCO3(M＝Na2、NaH、K2、KH)等堿金屬和/或(NH4)2、NH4H等含NH4+)或其混合鹽的溶液作用使用草酸作沉淀劑，成本高不合算)，生成碳酸鋅沉淀和MX鹽(MX＝硫酸鹽，硝酸鹽、氯化物。下同)母液，過濾分離獲得超微ZnCO3(下稱“UFP—ZnCO3”)粉料做原料，用公知熱解方法制取AZO和UFP—AZO，優(yōu)選經(jīng)熱解收塵等主要工序制取，從而徹底解決長期未能解決的氨嗅漏泄等技術和環(huán)保難題，回收副產(chǎn)MX鹽又可顯著降低生產(chǎn)成本。公知熱解方法可用反射爐、回轉窯。馬沸爐等冶金爐，優(yōu)選采用間接加熱的真空冶金爐，有利碳酸鹽的熱分解。自濕法冶金有史以來，制取ZnO產(chǎn)品的傳統(tǒng)工藝，是把ZnSO4凈化溶液(下稱“凈液”)一次注入反應槽內(nèi)，加熱攪拌下加固體Na2CO3等碳酸鹽，以減少回收Na2SO4等硫酸鹽時的濃縮蒸發(fā)量，其用量為理論用量1.20～1.25倍，反應結束沉淀過濾獲得ZnCO3原料熱解制備ZnO產(chǎn)品。本發(fā)明人進行了長期細致的試驗研究指出在沉淀反應過程中，ZnCO3晶粒容易長大并夾帶雜質一起沉淀，很難獲得超細與高純的粉料，固體碳酸鹽等容易產(chǎn)生局部過量，Zn的回收率低達～95％；而在ZnCO3熱解時需850℃熱解2h，所得ZnO晶粒會明顯長大，有時需要研磨，產(chǎn)品才能出廠。本發(fā)明工藝流程，包括沉淀過濾、熱解收塵等主要工序。沉淀過濾工序其工藝與裝置的特點，如圖1所示，用至少兩條由加熱(如蒸汽、電、煤氣等能源加熱)調(diào)溫的高位槽A、調(diào)節(jié)閥門B、流量計C以及聯(lián)接管道(無圖)等主要設備和公知儀表組成的輸液線路，分別輸送ZnX凈液和MCO3溶液到原子反應器D，經(jīng)混合反應隨即注入攪拌槽E，用過濾機F(如板框壓濾機、離心過濾機等)過濾，獲得UFP—ZnCO3粉料，供熱解工序使用。該工序的主要工藝條件是a)原料濃度—[鋅鹽]0.50～2.50molZmX；[碳酸鹽]0.50～1.50molMCO3，其用量為理論量的1.01～1.05倍。b)溶液溫度，ZnX凈液溫度t1＝室溫～90℃MCO3溶液溫度t2＝70℃。c)母液MX的PH＝6.8～7.2，攪拌速度越快越好。本發(fā)明原子反應器D的特點。如圖1至圖3所示，它是有一個共同出口流出液體的、至少兩根并列重疊或重套組成的管子結構。如D1型是兩根并列重疊放置的管子結構，D2型至D5型是兩根或多根重套的管子結構。為了使ZnX凈液與MCO3溶液能充分混勻，在原子反應器共同出口的下端，如圖2所示，裝置一個可以淋浴的蓮蓬頭1，優(yōu)選在其內(nèi)裝置一個旋轉的螺旋葉片2，其外設置一個電磁攪拌器3，驅動葉片包裹的磁性材料，帶動葉片加速旋轉，起著將ZnX凈液與MCO3溶液充分混勻的作用。依據(jù)本發(fā)明的任務與沉淀過濾的工藝條件，其操作特點如圖1至圖3所示，將預定濃度的ZnX凈液與MCO3溶液，分別裝入高位槽A中，分別加熱至t1與t2，用調(diào)節(jié)閥門B與流量計C來調(diào)控這兩類溶液的流量，以滿足沉淀反應的要求，其MCO3的用量為理論用量的1.01～1.05倍。用上述至少兩條輸液線路分別輸送ZnX凈液與MCO3溶液至原子反應器。具有一定溫度的該兩類溶液，在原子反應器的共同出口處混合并立刻產(chǎn)生沉淀反應?；蛘咴摶旌先芤涸诋a(chǎn)生沉淀反應的同時被螺旋葉片切割粉碎，經(jīng)蓮蓬頭1上的眾多小孔4分散，以淋浴狀隨即注入攪拌槽E中，沉淀反應剛剛生成的ZnCO3晶粒，與由攪拌器帶動的、高速旋轉的MX母液接觸，被剪切粉碎使之來不及長大，就被分散到母液中去。攪拌速度越快則ZnCO3晶粒越細。母液MX的PH值控制6.8～7.2，再用過濾機F過濾分離MX母液，便可得到UFP—ZnCO3，供下道工序使用。為了克服熱解時ZnO晶粒長大的可能，降低熱解溫度，進一步細化ZnO晶粒，提高比表面積，解決長期以來未能解決的技術難題，本發(fā)明熱解收塵的工藝與裝置的特點，如圖4與圖5所示，至少包括氣粉輸送，熱解，至少有一級收塵(如機械收塵、布袋收塵、電收塵等其中之一種。下同)的工藝過程(如點劃線g1g2g3的線路所示)，優(yōu)選包括氣粉輸送、氣粉預熱、熱解、兩級收塵末級為電收塵的工藝過程(如G1G2G3G4的線路所示)。氣粉輸送工序的主要工藝條件是a)氣粉輸送—含Zn粉料(包括一般常用的碳酸鋅、氧化鋅、氫氧化鋅、草酸鋅、UFP-ZnCO3等含Zn粉料。下同)的含水量≯10％，含O2氣體的壓力0.50～3.00MPa，其合{O2}量20～35％并優(yōu)選空氣，氣粉流50～200kg/Nm3；b)氣粉預熱-預熱爐爐瞠溫度600～900℃，爐尾廢氣出口溫度450～650℃；c)熱解——分子熱解爐內(nèi)壓力0.01～0.20MPa；爐內(nèi)熱解溫度300～700℃，擴散板的轉速越快越好。熱解收塵工序的主要工藝條件是氣粉輸送碳酸鋅粉料的原料含水量≯10％；含O2氣體G的壓力P1＝0.50～3.00MPa，優(yōu)選空氣；氣粉流Q＝50～200Kg/Nm3；氣粉預熱的主要工藝條件是預熱爐爐瞠溫度t1＝600～900℃；爐尾廢氣出口的溫度t2＝450～650℃，熱解的主要工藝條件是分子熱解爐爐內(nèi)壓力P2＝0.01～0.20MPa；爐內(nèi)熱解溫度t3＝300～700℃；擴散板的轉速越快越好。熱解過程的收塵，至少有一級收塵器，其末級的收塵器廢氣出口的壓力PO2＝-10～10mm水柱。預熱爐可用煤、煤氣、電等能源加熱，分子熱解爐可用電、煤氣、煤等能源間接加熱，和/或優(yōu)選使用預熱爐排出的廢氣間接加熱。本發(fā)明使用含Zn粉料做原料，熱解制取UFP—AZO的裝置特點，如圖5所示，至少包括噴粉缸A、分子熱解爐C，至少一級收塵器D等設備組合的裝置(如點劃線g1g2g3所示)，優(yōu)選包括(如G1G2G3G4線路所示)噴粉缸A、預熱爐B、分子熱解爐C、兩級收塵器末級為電收塵器(如前級用機械收塵或布袋收塵，末級用電收塵)以及聯(lián)接管道等設備組合的裝置。噴粉缸是由裝含Zn粉料的缸體4、缸體下粉料出口的調(diào)控閥門2，與閥門連通的送粉件1(其動作可用電動、電磁動、氣動、機械傳動等動力調(diào)控。下同)，與送粉件相通的混合器3等零部件構成的設備。含O2氣體(優(yōu)選空氣)并優(yōu)選預熱含O2氣體G，從混合器入口a送入，與送粉件送來的含Zn粉料混合后，由其出口b送往分子熱解爐，優(yōu)選經(jīng)預熱后送住分子熱解爐。調(diào)控G的流量與壓力P1。使混合器輸出的氣粉流Q＝50～200kg/Nm3。預熱爐是由用耐火材料與鋼結構件等構成筑制造的爐體6，在爐體的適當位置有加熱件5(如使用煤氣加熱時，可安裝在爐體的一端(爐頭)；如作用電加熱時可安裝在爐體內(nèi)等，使爐瞠溫度保持t1＝600～900℃)，在爐尾有廢氣出口9使其廢氣出口溫度t2＝450～650℃，在爐體內(nèi)設置至少兩組熱交換件7與8(優(yōu)選用耐熱金屬管制造，其作用是分別對氣粉流Q與含O2氣體G加熱)等零件部件構成的設備。本發(fā)明分子熱解爐是由用耐火材料與不銹鋼或金屬鈦等耐熱金屬材料構筑制造的爐體13，爐體上有加熱件10，在爐體內(nèi)一條軸線兩側對應的爐壁上，分別安裝噴咀11和旋轉的擴散板15，并且噴咀垂直于板面。擴散板優(yōu)選用爐體外的電動機(無圖)直接帶動，高速旋轉(轉速＞800r/min，越快越好)，熱解后AZO氣粉的出口12等零部件構成的設備，可用電、煤氣、煤等能源間接加熱爐體13和/或使用預熱爐排出的廢氣余熱間接加熱，使爐內(nèi)溫度t3＝300～700℃，廢氣出口的壓力PO1＝-10～10mm水柱，調(diào)控射入、爐內(nèi)的氣粉Q的流量與載粉濃度(kg/Nm3)和爐內(nèi)熱解條件協(xié)調(diào)配合，使其壓力P2＝0.01～0.20MPa，粉料在此得以充分熱解并進一步細化。依據(jù)本發(fā)明的任務與熱解收塵的工藝條件，使用碳酸鋅等含Zn粉料做原料，熱解收塵的操作特點(即操作方法及其過程)是，如圖4與圖5所示a)氣粉輸送操作——將噴粉缸的控制閥門2關閉，在缸體1中裝入含水量≯10％的含Zn粉料。用氧氣瓶和氮氣瓶的組臺輸氣裝置(無圖)并選用壓縮空氣，先把含O2氣體G的含{O2}量、流量與壓力P1調(diào)好后，再送往混合器3的入口a，再把輸送線路g1g2g3或G1G2G3G4進行清洗，使之暢通，爾后開啟閥門2使含Zn粉料落下，用送粉件1定量將粉料送入混臺器3，達到輸送氣粉流Q＝50＝200kg/Nm3之目的，由出口b送往分子熱解爐。優(yōu)選經(jīng)預熱爐B預熱后送去分子熱解爐。b)預熱爐操作——啟動預熱爐B的加熱件5(如用煤氣點火升溫或送電加熱等)，使爐瞠溫度保持t1＝600～900℃，對熱交換件(優(yōu)選用耐熱金屬管制造)7與8內(nèi)的氣粉流Q與含O2氣體G加熱，調(diào)控使得爐尾出口9的廢氣溫度t2＝450～650℃。c)分子熱解爐操作——啟動分子熱解爐C的加熱件10，可用電、煤氣、煤等能源間接加熱，優(yōu)選引入預熱爐排出的廢氣余熱間接加熱，使爐內(nèi)溫度(即熱解溫度)保持t3＝300～700℃，其廢氣出口壓力PO1＝-10～10mm水柱。開動電動機(無圖)帶動擴散板15高速旋轉(＞300r/min)，然后將氣粉流Q(優(yōu)選經(jīng)預熱的氣粉流Q)，經(jīng)噴咀11垂直高速射向擴散板，調(diào)控其流量與含粉濃度(kg/m3)并與爐內(nèi)熱解溫度協(xié)調(diào)配合，使爐內(nèi)壓力P2＝0.01～0.20MPa。熱解后的UFP—AZO從出口12進入收塵系統(tǒng)。d)收塵操作——至少有一級收塵器，如機械收塵、布袋收塵、電收塵等公知設備，其末級收塵器用電收塵器將氣粉分離，獲得UFP—AZO產(chǎn)品，其末級(電收塵器)廢氣出口的壓力PO2＝-10～10mm水柱。本發(fā)明熱解收塵的工藝與裝置是連續(xù)進行生產(chǎn)的。在開爐時應首先啟動分子熱解爐C和預熱爐B，爾后方可以進行氣粉輸送的操作；在停爐前，應將管道與熱交換件7與8等容器內(nèi)的含Zn粉料噴吹干凈，不留殘雜物，然后才能停氣停爐。含O2氣體G經(jīng)熱交換件8加熱后，送至混合器3，如圖5所示，與含Zn粉料形成氣粉流Q并進行熱量交換，再次送往熱交換件7加熱，使含Zn粉料再次受熱升溫，由噴咀11高速射入分子熱解爐C內(nèi)。可見，在氣粉流的輸送過程中(如G1G2G3G4所示)，粉料首先脫水，也有一部分粉料(如碳酸鋅、氫氧化鋅、草酸鋅等，其理論熱解溫度都在300℃以下)開始熱解。在壓力P1＝0.50～3.00MPa的作用下，由噴咀高速射向高速旋轉的擴散板15。在分子熱解爐內(nèi)，含Zn粉料受到a)氣粉流Q從噴咀射出的速度高達亞音速、音速、甚至超音速射向擴散板15。產(chǎn)生射流粉碎力，有利于含Zn粉料顆粒的進一步細化。b)高速旋轉(＞800r/min)的擴散板，對垂直于板面的氣粉流Q，產(chǎn)生強大的機械剪切力，獲得與上述(a)一樣好的效果。c)當氣粉流Q射入爐內(nèi)時，壓力(由P1＝0.50～3.00MPa)突然劇降(P3＝0.01～0.20MPa)，立刻產(chǎn)生膨脹擴散力，具有“爆米花效應”的作用，使含Zn顆粒的內(nèi)部產(chǎn)生在電子顯鏡下觀察到的裂紋與溝槽(只有nm～A的尺度大小)。在本發(fā)明分子熱解爐的條件下，含Zn粉料受到射流粉碎力、機械剪切力、膨脹擴散力等三種強勁力量的共同作用，不僅細化了晶粒(實踐表明，細化了的晶粒又會使熱解溫度顯著降低，參看資料[5]與[6]，還產(chǎn)生“爆米花效應”的最佳效果，從顯著地提高了比表面積。附圖詳細說明如下圖1，沉淀過濾工序的工藝與裝置示意圖，包括A可加熱調(diào)溫的高位槽，B調(diào)節(jié)閥門，C流量計，D原子反應器(D1型為兩根重疊放置的管子結構)，E攪拌槽，F(xiàn)壓濾機等。t1與t2分別為ZnX凈液和MCO3溶液的溫度。圖2，帶蓮蓬頭的原子反應器結構示意圖，包括D2型原子反應器是兩根重套的管子結構，內(nèi)管與外管分別輸送ZnX與MCO3的溶液，1蓮蓬頭、2螺旋葉片(其內(nèi)包括裹磁性材料)，3電磁攪拌器，4眾多小孔。圖3，是原子反應器各型號的主視圖與俯視圖，包括D3型是兩根重套的管子結構，外管上有兩個進液口，可輸送兩種不同的MCO3或ZnX的溶液，D4型是兩根并列的管再外套一根較大的管子結構，D5型是四通管中的一根再外套一根管的管子結構，且外套管子上有兩個進液口，其余均為一個進液口。圖4，熱解收塵工藝示圖意圖。圖5，是熱解收塵裝置示意圖，包括A噴粉缸及其1送粉件，2調(diào)控閥門、3混合器的進口a與出b、4缸體等，B預熱爐及其5加熱件、6爐體、7與8熱交換件、9廢氣出口，C分子熱解爐及其10加熱件、11噴咀、12氣粉出口、13爐體、11廢氣出口、D收塵器及其16與17的兩級收塵器等。點劃線g1g2g3表示含O2氣體G輸送預未預熱氣粉流Q的線路，G1G2G3G4表示已預熱的路線。PO1是預熱爐廢氣出口，PO2是熱解爐廢氣出口。下面以沉淀過濾，熱解收塵等主要工序的工藝與裝置的實施例，進一步詳細說明本發(fā)明。沉淀過濾工序使用的設備儀表——用兩個5立方升燒杯做高位槽，電爐盤加熱控溫。為實驗室用小型流量10～500ml/min范圍。實施例1與實施例3至30使用的原子反應器，都是帶蓮蓬頭的，只有實施例2是不帶蓮蓬頭的原子反應器，并且選取D2至D5型，如圖1至3所示；原子反應器內(nèi)管內(nèi)徑1.00mm，外管內(nèi)徑3.10～6.00mm，聯(lián)接管(塑料材質)內(nèi)徑3.00～4.00mm。用可調(diào)速60W電動攪拌器(轉速可達0～2000r/min)，置于6立升燒杯做攪拌槽。真空泵與15立升過濾瓶過濾分離UFP—ZnCO3。其他，如溫度計、秒表、PH精密試紙等，均為實驗室常用。熱解收塵工序使用的設備儀表——噴粉缸缸體容積100立升，用5KW可調(diào)溫的馬沸爐做熱解爐，用φ12×1.0mm各長10米不銹鋼管制作兩組熱交換件，分別加熱含O2氣體G與粉流Q。用氧氣瓶與氮氣瓶各一個組成供氣排(下稱“氣排”)，調(diào)控含O2氣體G的含{O2}量、壓力P1與流量。用6KW自動控溫的馬沸爐做分子熱解爐的加熱件，間接熱用不銹鋼制作的爐體(有效容積為400立升)。爐咀、擴散板等零部件都用不銹鋼制作，并安裝相應的公知壓力表與熱電耦等。用自耦變壓器調(diào)控帶動單相電動控制擴散扳的轉速，含Zn粉料熱解后，使用雙層布袋收塵，獲得AZO與UFP—AZO，取樣分析稱。實施例所作用的化學試劑，均從市場購買，樣品的分析化驗均為常規(guī)的分析測檢方法，UFP—ZnCO3、UFP—AZO等粉料，使用日立公司S—570型掃描電子顯微鏡測定。各種粉料的比表面積，都用BET法(即氣體吸收法)測定。實旋例1使用帶蓮蓬頭的D2型原子反應器，如圖1與圖2所示，取配制好的0.51molZnSO凈液與0.51molNa2CO3溶液分別裝滿兩個5立升燒杯中，ZnSO凈液溫度t1＝室溫，用電爐盤使Na2CO3溶液保持t2＝50～70℃，調(diào)控兩種溶液的流量分別為100ml/min和101ml/min，分別送至原子反應器D2型的內(nèi)管與外管，在內(nèi)管出口處混合，立刻產(chǎn)生沉淀反應，隨即注入攪拌速度為250～350r/min的6立升燒杯中，加料反應20min，Na2SO母液PH＝6.9～7.0，過濾分離UFP—ZnCO3粉料粉料含水6.3％，真空加熱脫水后垣重126.71g，平均粒度(下稱“粒度”)9.90μm，純度(干)99.81％ZnCO3，計算得Zn直收率為99.26％，試驗條件及其結果，列入表1。實施例2本例使用不帶蓮蓬頭的D4型原子反應器，如圖1與圖3所示，用三條輸液線路分別輸送ZnSO、ZnCl2與K2CO3溶液至原子反應器的兩根內(nèi)管與一根外管，其操作方法與過程同實施例1，試驗條件及其結果列入表1。實施例3本例用帶蓮蓬頭的D3型原子反應器，如圖1與圖3所示，用三條輸液線路分別輸送ZnSO與NaHCO3、NHHCO3溶液至D3的內(nèi)管與外管，操作方法與過程同實施例1一樣，試驗條件及其結果列入表1。實施例4用帶蓮蓬頭的D5型原子反應器，圖1與圖5所示，用五條輸液線路分別輸送ZnSO、ZnCl2、Zn(NO3)2與Na2CO3、(NH)2CO3溶液至D5的內(nèi)管與外管，操作方法與過程同實施例1一樣，試驗條件及其結果列入表1。實施例5作用帶蓮蓬頭的原子反應器D2，如圖1與圖2所示，預先將0.86molZnSO與0.40Znl2等體積混勻后裝滿高位槽(5立升燒杯)中，使用兩條輸液線路分別輸送ZnSO和ZnCl2的混合溶液與(NH)2CO3溶液，送至原子反應器D2型的內(nèi)管與外管，其他操作方法與過程同實施例1一樣，試驗條件及其結果列入表1。實施例6取實施例5所得UFP—ZnCO3粉料100.00g(含水6.6％，粒度0.30μm，純度(干)99.79％ZnCO3攤開在瓷盤上，放入5kw馬沸爐內(nèi)于700℃下熱解55min，冷卻取出得UFP—AZO產(chǎn)品重54.51g，含水1.50％，粒度1.01μm，比表面積338.6m2/g，純度(干)99.75％ZnO，由所計算熱收塵的Zn直收率為99.85％。實施例7本實施例熱解收塵采用氣粉輸送、熱解、布袋收塵的工藝與裝置，如圖5點劃線g1g2g3所示，用實施例3至5的工藝條件制得UFP—ZnSO3混合粉利10.00kg(含水9.12％，粒度0.55μm，純度(干)99.81％ZnCO3裝入噴粉缸中，將6kw分子熱解爐升溫至500～600℃。由氣排調(diào)控含O2氣體的壓力P1＝2.85～3.00NPa，風量0.000Nm3/min，送往噴粉缸混器的入口a，打開調(diào)控閥門2控制下粉速度為0.200kg/min，經(jīng)混合器輸出50kg/Nm3的氣粉流，通過聯(lián)接管道由噴咀11直射旋轉的擴散板(轉速950r/min，熱解爐內(nèi)壓力保持P2＝0.15～0.20MPa，連續(xù)下粉50min熱解全部粉料，爾后再吹8min，以清除管道內(nèi)與分子熱解爐內(nèi)之殘留物，用雙層布袋收塵，獲得UFP—AZO產(chǎn)品重5.33kg，經(jīng)檢測含水2.12％，粒度0.12μm，比表面120.2m3/g，純度(干)99.78％ZnO，由些計算熱解收塵的Zn直收率為99.81％。實施例8本實施例使用氣粉輸送，氣粉預熱、熱解、布袋收塵的工藝與裝置，如圖5G1G2G3G4輸送線路所示，用實施例1與2的工藝條件所得的UFP—ZnCO3粉料10.00kg(含水7.81％，粒度8.95μm，純度(干)99.83％ZnCO3裝入噴缸中，將5kw預熱的馬沸爐升溫至600～850℃，6kw馬沸爐使分子熱解爐300～400℃。用氣排調(diào)控含{O2}量為21％(相當于空氣)壓力P1＝0.55～0.70MPa流量0.00625m3/min的氣體，經(jīng)預熱爐交換件加熱后送往噴粉缸的混合器，調(diào)控閥門使下粉速度為0.625kg/min，則氣粉流為100kg/Nm3，再經(jīng)預熱爐內(nèi)的另一熱交換件加熱，由噴咀直射旋轉的擴散板(轉速1450r/min)，并保持分子熱解爐由壓力P2＝0.01～0.10MPa。連續(xù)下粉16min熱解全部粉料，爾后再吹10min，以清除各容器內(nèi)的殘留物，用雙層布袋收塵得UFP—AZO產(chǎn)品重5.45kg，檢測分析含水2.12％，粒度0.016μm，比表面積216m2/g，純度(干)99.80％ZnO，收此計算Zn直收率99.82％試驗條件及其結果列入表2。實施例8b、9至11實施例8b、9至11分別使用一般常用的碳酸鋅、氧化鋅、氫氧化鋅、草酸鋅等粉料做原料，所采用的工藝路線及其裝置、操作方法與過程。同實施例8是一樣的，試驗條件及其結果列入表2。附表說明表1，實施例1至5沉淀過濾的條件與結果；表2，實施例8至11熱解收塵的條件與結果；主要參考資料1、戴元寧——鋅礦全濕法制取硫酸鋅及活性氧化鋅中國專利申請?zhí)?6103793公開日1988、8、32、累治熙——活性氧化鋅及高純氧化鋅制備工藝中國專利申請?zhí)?2102913公開日1993、10、273、劉健等，氨浸法從菱礦直接制取活性氧化鋅，有色金屬(冶金部分)1993、3、25—264、張建昌等，從含鋅煙道灰制取氧化鋅的工藝中國專利申請?zhí)?11033610公開日1991、10、305、張家驥等，超微粒子(UFP)研究和應用現(xiàn)狀，金屬材料研究1986、2、41—526、洪廣言等，超微粉末的合成及其應用，無機材料學報1987、6、97—104表1</tables></tables>表2<表2(續(xù))注分子熱解爐擴散板轉速均為1440～1450r/min，下粉結束后再吹8—10min，以清除殘留物。實施例8、8b、11產(chǎn)品為UFP-AZO，實施例9與10的產(chǎn)品為AZO。權利要求1.使用鋅鹽ZnX(X＝SO4、(NO3)2、Cl2即硫酸鋅、硝酸鋅、氯化鋅等，下同)和碳酸鹽MCO3(M＝Na2、NaH、K2、KH等堿金屬的和/或(NH4)2、NH4H等含NH4+的。(下同)作沉淀劑，制取活性氧化鋅(下稱“AZO”)與超微氧化鋅(下稱“UFP-AZO”)的工藝，包括沉淀過濾、熱解收塵等主要工序，其特點是沉淀過濾工序使用至少一種鋅鹽ZnX或其混合鹽的凈化溶液(下稱“凈液”)，與至少一種碳酸鹽或其混合鹽的溶液作用，生成超微碳酸鋅(下稱“UFP-ZnCO3”)粉料做原料，采用公知熱解方法制取AZO和UFP—AZO。2.根據(jù)權利要求1，沉淀過濾工序的主要工藝條件是a)原料濃度——[鋅鹽]0.50～2.50molZnX，[碳酸鹽]0.50～1.50molMCO3，其用量為理論用量的1.01～1.05倍。b)溶液溫度——凈液ZnX溫度t1＝室溫～90℃，溶液MCO3溫度t2＝70℃。C)母液MX(即硫酸鹽、硝酸鹽、氯化物等。下同)PH＝6.8～7.2，其攪拌速度越快越好。3.本發(fā)明沉淀過濾工序的工藝與裝置的特點，用至少兩條由調(diào)溫高位槽、調(diào)節(jié)閥門、流量計及接管道等設備儀表組成的輸液線路，分別輸送ZnX凈液和MCO3溶液到原子反應器，經(jīng)混合反應隨即注入攪拌槽內(nèi)，用過濾機過濾分離MX母液，獲得UFP-ZnCO3粉料。4.根據(jù)權利要求1至3，原子反應器的特點，有一個共同出口流出液體的、至少兩根并列重疊或重套組成的管子結構，優(yōu)選在該反應器出口一下端，加一個可以淋浴的蓮蓬頭，并優(yōu)選在蓮蓬頭內(nèi)設置一個用電磁攪拌器驅動的螺旋葉片。5.依據(jù)投利要求1至4，用公知方法熱解UFP—ZnCO3粉料制取AZO與UFF—AZO的設備，可以是反射爐，回轉窯、馬沸爐等冶金爐，優(yōu)選采用間接加熱的真空冶金爐。6.本發(fā)明使用一般常用的碳酸鋅、氧化鋅、氫氧化鋅、草酸鋅、UFP—ZnCO3等粉料(下稱“含Zn粉料”)做原料，熱解制取AZO與UFP—AZO的工藝特點，至少包括氣粉輸送、熱解、至少一級收塵(如機械收塵、布袋收塵、電收塵等其中之一種。下同)，優(yōu)選包括氣粉輸送、氣粉預熱、熱解，有兩級收塵末級為電收塵等過程的熱解收塵工藝。7.根據(jù)權利要求1至6，熱解收塵工序的主要工藝條件是氣粉輸送—含Zn粉料的含水量≯10％，含O2氣體的壓力0.50～3.00MPa，其含{O2}量20—35％。并優(yōu)選空氣，氣粉流50～200kg/Nm3b)氣粉預熱——預熱爐爐瞠溫度600～900℃，爐尾廢氣出口溫度450～650℃；c)熱解——分子熱解爐內(nèi)壓力0.01～0.20MPa，爐內(nèi)熱解溫300～700℃，擴散板的轉速越快越好。8.本發(fā)明熱解收塵工序的裝置特點是，至少包括由噴粉缸、分子熱解爐，至少有一級收塵器，優(yōu)選包括噴粉缸、預熱爐、分子熱解爐、兩級收塵末級電收塵以及聯(lián)接管道等設備儀表組成的裝置。9.依據(jù)權利要求8，分子熱解爐的特點是由用耐火材料與耐熱金屬材料(優(yōu)選不銹鋼、金屬鈦等耐熱材質)構筑制造的爐體，爐體上有加熱件間接對爐內(nèi)加熱，在爐內(nèi)一條軸線兩側對應的爐壁上，分別安裝噴咀與旋轉的擴散板，噴咀垂直于板面，擴散板優(yōu)選用爐外的電動機直接帶動及爐體上粉料的出口等零部件和公知儀表構成的設備。10.依據(jù)權利要求8和9，預熱爐的特點是由耐火材料與鋼結構件等構筑制造的爐體，在爐體的一端和/或爐內(nèi)有加熱件，加熱設在爐內(nèi)的至少兩組熱交換件(優(yōu)選用耐熱金屬管制造)，爐尾有廢氣出口等另部件和公知儀表構成的設備。全文摘要本發(fā)明屬于濕法冶金與化工行業(yè)等
技術領域：
，使用一般常用的碳酸鋅、氧化鋅、氫氧化鋅、草酸鋅及超微碳酸鋅等含Zn粉料做原料，制取活性氧化鋅和超微氧化鋅，融噴射冶金與高壓熱解等技術于一體的工藝與裝置，使該粉料在多種強力的作用下，熱解獲得nm級產(chǎn)品，具有比表面積大、分散性好、化學活性高、生產(chǎn)規(guī)模大成本低、市場競爭力強等。本發(fā)明沉淀過濾的工藝與裝置，可生產(chǎn)超微碳酸鋅并且直接熱解制取具有優(yōu)異性能的ZnO產(chǎn)品。文檔編號C22B3/44GK1121046SQ9510051公開日1996年4月24日申請日期1995年2月28日優(yōu)先權日1995年2月28日發(fā)明者張振逵申請人:張振逵