СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОДИСПЕРСНОГО ЦИНКОВОГО ПОРОШКА ДЛЯ АНТИКОРРОЗИОННЫХ КРАСОК И УСТАНОВКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА
METHOD OF PRODUCING FINELY DISPERSED ZINC POWDER FOR ANTIRUST PAINTS AND PLANT TO THIS END

Изобретение относится к области производства цинкового порошка пигментного назначения и может быть использовано в производстве из цинксодержащего сырья, не содержащего оксидов металлов в качестве примесей, тонкодисперсного высокочистого цинкового порошка для антикоррозионных красок.
Известен способ получения цинковой пыли (порошка пигментного назначения) методом быстрой конденсации паров цинка в инертной среде (углекислый газ или азот), выбранный в качестве прототипа. Для получения паров цинка используют муфельные печи, подобные тем, которые применяют для получения цинковых белил. Вместо окислительного колодца эти печи снабжают стальными листовыми конденсаторами. Пары цинка транспортируются в конденсаторы инертным газом, подаваемом в муфели. При конденсации паров образуются частицы размером 10-20 мкм, которые падают на дно конденсатора и собираются шнеком.
Содержание металлического цинка в таких порошках обычно не превышает 94%-95%, основная часть примесей приходится на оксид цинка (Е.Ф.Беленький, И.В.Рискин, Химия и технология пигментов. Изд-во «Химия», Ленинградское отделение. 1974 г, с.535-536).
Недостатками известного способа являются:
- сложная загрузка сырья в горячие муфели, при этом не исключается попадание воздуха в конденсаторы, что приведет к окислению паров цинка до оксида цинка;
- неэффективное охлаждение паров цинка в пространстве конденсатора, что приводит к укрупнению частичек цинковой пыли до 20 мкм;
- окисление паров цинка частично поступающим воздухом в конденсатор является причиной невысокого качества цинковой пыли - содержание металлического цинка 94-95%;
- сложность в замене отработанных муфелей на новые;
- ограниченная область применения цинкового порошка из-за его невысоких пигментных свойств.
Известен способ получения тонкодисперсного цинкового порошка для лакокрасочной промышленности, включающий испарение цинка, характеризующегося низким содержанием примесей, при температуре кипения или выше температуры кипения в среде азота в качестве инертной среды, транспортировку паров цинка, их резкое охлаждение (с 1470 - 1570К до 520 - 670К) и сбор порошка (Порошки цветных металлов под ред. С.С.Набойченко, Москва, Металлургия, 1997, стр.431-439).
Установка для осуществления данного способа получения цинкового порошка содержит печь для испарения цинка в среде азота в качестве инертной среды, паро-пылепровод для транспортировки паров цинка и цинкового порошка, имеющий зону резкого охлаждения паров цинка (конденсатор) до температуры ниже температуры плавления цинка, циклон для сбора порошка, вытяжной вентилятор и рукавный фильтр.
Недостатком данного способа является невозможность очищать получаемый цинковый порошок от примесей в виде интерметаллических соединений, которые могут снижать антикоррозионные свойства цинкового порошка. Задачами предлагаемого способа получения тонкодисперсного цинкового порошка для антикоррозионных красок и установки для осуществления способа являются создание способа производства тонкодисперсного цинкового порошка высокого качества (содержание примесей не более 0,05%), расширение области применения цинкового порошка пигментного назначения, усовершенствование аппаратурного оформления процесса производства цинкового порошка.
Указанные задачи достигаются тем, что очистку цинкового порошка от примесей в виде интерметаллических соединений осуществляют путем отделения их от потока цинкового порошка в магнитном поле, а процесс получения тонкодисперсного цинкового порошка осуществляют при разрежении в системе печь - паропылепровод - камера резкого охлаждения паров цинка - магнитная ловушка - циклон, равном 50-100 Па.
Установка для получения тонкодисперсного порошка кроме известных частей содержит магнитную ловушку с бункером для сбора интерметаллических соединений, установленную в системе паропылепровода до циклона, паропровод до камеры резкого охлаждения паров цинка выполнен из огнеупорных неметаллических материалов.
Установка для осуществления способа получения тонкодисперсного цинкового порошка для антикоррозионных красок представлена на чертеже.
Установка содержит следующее оборудование:
поз.1. Печь смонтирована из огнеупорного неметаллического материала, например шамотного кирпича. Обогрев печи может быть обеспечен в результате сжигания природного газа или электроэнергии. Печь имеет: крышку, выполненную из карбида кремния (поз.2), трубу керамическую (поз.3) с пробкой (поз.4) для загрузки печи чушками цинка, трубу для слива расплава цинка (поз.5) с пробкой из огнеупорной глины (поз.6) для случая ремонта печи, штуцер для подачи в печь азота (поз.7). В печи наплавляют цинк при температуре 500-600°С до высоты слоя расплава 300 мм (поз.8). После этого температуру расплава цинка поднимают до температуры кипения и выше. Для транспортировки паров цинка непосредственно к печи примыкает паропровод (поз.9), выполненный из огнеупорного неметаллического материала. Паропровод на расстоянии 2-3 м от печи имеет зону резкого охлаждения до температуры ниже температуры плавления цинка, например до температуры 400°C (поз.10).
Для резкого охлаждения паров цинка в зоне охлаждения вмонтирован холодильный агрегат (поз.11), в зоне резкого охлаждения паров цинка паропровод, выполненный из огнеупорного неметаллического материала, переходит в пылепровод (поз.12), выполненный из стали.
Через 2-3 метра от зоны резкого охлаждения в пылепровод вмонтирована магнитная ловушка (поз.13) для отделения из потока тонкодисперсного цинкового порошка интерметаллических соединений, которые собираются в бункере (поз.14). Далее в пылепровод встроен циклон (поз.15) для осаждения основной массы (99%) тонкодисперсного цинкового порошка в бункер (поз.16). Из циклона очищенный газовый поток поступает в вытяжной вентилятор, который соединен с рукавным фильтром для полного очищения газового потока от цинковой пыли (на чертеже не показан). Совокупность признаков заявляемого технического решения - способа получения тонкодисперсного цинкового порошка для антикоррозионных красок и установки для осуществления способа имеет отличия от прототипа и не следует явным образом из изученного уровня техники, поэтому авторы считают, что способ является новым и имеет изобретательский уровень.
Способ получения тонкодисперсного цинкового порошка и установка для осуществления способа позволяют повысить дисперсность и чистоту цинкового порошка, расширить область применения тонкодисперсного цинкового порошка для антикоррозионных красок. Способ получения тонкодисперсного цинкового порошка для антикоррозионных красок осуществляют следующим образом.
Включают вытяжной вентилятор, включают нагрев печи до температуры 500-600°C, подают в печь азот и вытесняют полностью воздух в системе печь - вытяжной вентилятор. Следят за тем, чтобы разрежение в печи составляло 50-100 Па (5-10 мм в. ст.). Затем через загрузочную трубу (чертеж, поз.3) начинают загружать в печь чушки цинка. После загрузки в печь чушек цинка загрузочную трубу закрывают пробкой (поз.4).
После наплавления в печи расплава цинка на высоту 300 мм начинают повышать температуру в печи, но не более чем до 1250°С. Включают в работу холодильный агрегат (поз.11), магнитную ловушку для интерметаллических соединений (поз.13). Через каждый час магнитная ловушка автоматически отключается на 5-10 с для сброса интерметаллических соединений в бункер (поз.14). По мере накопления тонкодисперсного цинкового порошка в бункере (поз.16) циклона (поз.15) отключают нагрев печи, при снижении температуры в печи до 600-700°С отключают вытяжной вентилятор и производят выгрузку цинкового порошка из бункера (поз.16) и интерметаллических соединений из бункера (поз.14). Затем бункеры поз.16 и поз.14 плотно закрывают, включают повышенный обогрев печи, включают вытяжной вентилятор.
Примерно через месяц производят осмотр внутреннего состояния печи и паропровода. Для этого расплав цинка в печи максимально вырабатывают, остатки расплава цинка сливают в изложницы через трубу (поз.5), отключают нагрев печи, холодильный агрегат, магнитную ловушку, вытяжной вентилятор, снимают с помощью кран-балки крышку печи (поз.2) и печь оставляют на охлаждение, после охлаждения производят осмотр печи и при необходимости ее чистку. После чистки печи крышку устанавливают на место и производят запуск установки так, как это было описано выше. Данные технологических параметров известного (Е.Ф.Беленький, И.В.Рискин. Химия и технология пигментов. Изд-во «Химия», Ленинградское отделение, 1974 г, с.535-536) и предлагаемого способов представлены в таблице 1.
Пример
Состав цинка, мас.%
Массовая доля цинка - 99,5
Массовая доля примесей - 0,5
Результаты технологического процесса предлагаемого способа получения тонкодисперсного цинкового порошка для антикоррозионных красок при указанных в формуле изобретения параметрах и граничных параметрах представлены в таблице 2
Таблица 2
№№ опытов
Наименование параметров процесса
Единицы измерения
Значения параметров
Результаты технологического процесса
1.
Содержание примесей (интерметаллических соединений) в исходном цинкосодержашем сырьеТемпература в печиРазрежение в системепечь - вытяжной вентилятор
Содержание примесей в тонкодисперсном цинковом порошке - 0,04%
%
0,5
Содержание металлического цинка в порошке - 99,96%
°С
1200
Па
50
2.
Содержание примесей (интерметаллических соединений) в исходном цинкосодержащем сырьеТемпература в печиРазрежение в системе печь - вытяжной  вентилятор
Содержание примесей в тонкодисперсном цинковом порошке - 0,05%
%
0,7
Содержание металлического цинка в порошке - 99,95%
°С
1200
Па
50
3.
Содержание примесей (интерметаллических соединений) в исходном цинкосодержащем сырье
Содержание примесей в тонкодисперсном цинковом порошке - 0,04%
Температура в печи
%
0,5
Содержание металлического
Разрежение в системе печь - вытяжной вентилятор
°С
1200
цинка в порошке - 99,96%
Па
100
4.
Содержание примесей (интерметаллических соединений) в исходном цинкосодержащем сырье
Содержание примесей в тонкодисперсном цинковом порошке - 0,04%
Температура в печи
%
Содержание металлического
Разрежение в системе печь - вытяжной вентилятор
°С
цинка в порошке - 99,96%
Па
0,5120035