УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БОРАТА ЦИНКА

Полезная модель относится к производству боратов цинка - кристаллогидратов различного состава, обладающих высокими антипиреновыми и антикоррозионными свойствами.
Известна установка периодического действия для получения бората цинка "сухим" способом, состоящая из смесителя с перемешивающим органом и дозирующими устройствами, снабженная также рубашкой для подачи теплоносителя при сушке.
В смеситель подаются в заданном соотношении сухие борная кислота и окись цинка, а также и вода в количестве, необходимом для получения заданного кристаллогидрата. Компоненты перемешиваются в течение 1,5-2,5 часов с саморазогревом смеси. После прохождения реакции продукт высушивается [Патент РФ №1834846]. Недостаток способа и установки заключается в том, что получаются продукты недостаточно мелкодисперсные - доля фракции менее 5-10 мкм - наиболее востребованной - не превышает 20% (см. таблица 2).
Известны, установки периодического действия для получения бората цинка "мокрым" способом. Они содержат реакторы с мешалками для перемешивания раствора борной кислоты с порошком оксида цинка. Реакторы снабжены рубашкой для подачи теплоносителя и дозирующими устройствами. Установки содержат также устройства для фильтрации и отмывки суспензии и аппараты для термообработки влажного бората цинка.
2
3
2
м
В патенте ЕР 1205439 описано получение в такой установке бората цинка состава 2ZnО·2,8÷3,2ВO·хНO, где х<4, с размером частиц d<6 мк. При этом сушка проводилась в аппарате, обеспечивающем температуру 105°С. Эта установка наиболее близка к предлагаемой и принята нами за прототип.
2
3
2
2
3
В патенте РФ №2106305 (PCT/US 92/09900) описано получение на аналогичной установке боратов цинка состава 4ZnО·ВO·НO и 4ZnО·ВO, при этом сушка продукта осуществлялась конвективно при комнатной температуре. Недостаток такой установки в низко интенсивном аппарате для термообработки, что приводит помимо большей себестоимости продукта, к получению частиц менее однородных по кристаллической структуре.
Техническая задача полезной модели - увеличение содержания в продукте целевой фракции 5-10 мкм, а также - снижение себестоимости продукта.
Техническая задача решается тем, что установка для получения бората цинка, включает реактор с мешалкой и рубашкой для подачи теплоносителя, дозаторы исходных компонентов и аппарат для термообработки, а в качестве аппарата для термообработки используется распылительная сушилка с дозирующим устройством и системой классификации продукта.
При использовании распылительной сушилки, где частицы бората цинка испытывают термоудар, продукт получается в виде частиц правильной округлой
либо ромбоэдрической формы. При этом доля частиц наиболее востребованного размера - 5-10 мкм возрастает до 40-50%.
Установка включает реактор с мешалкой и рубашкой для подачи теплоносителя и дозаторами реагентов (1), сборник суспензий с мешалкой (2), распылительную сушилку с дозирующим устройством, обогреваемую теплоносителем (3), циклоны первой и второй ступени (4) и рукавный фильтр (5).
Установка работает следующим образом.
В реактор (1) при определенной температуре в заданном соотношении подают раствор борной кислоты, воду и окись цинка. После прохождения синтеза и образования суспензии с определенными свойствами ее направляют с сборник (2), откуда через дозирующее устройство суспензию с определенным Т:Ж подают в распылительную сушилку (3), куда противотоком поступает теплоноситель. После термообработки продукт с определенным содержанием кристаллогидратной влаги собирают соответственно по крупности в циклонах (4) и рукавном фильтре (5).
В таблице представлены сравнительные результаты проведения процесса на трех установках. При этом мокрая стадия в примерах 2 и 3 была проведена по условиям прототипа (по примеру 1). Содержание оксида бора в воде - 56,3%, молярное соотношение оксид бора/оксид цинка - 2,0, температура первой стадии синтеза - 60°С, время - 90 минут, на второй стадии соответственно - 90°С и 4 часа.
Таблица
№ п/п
Тип установки
Длительность стадий
Доля частиц размером 5-10 мкм в продукте, %
Относительная себестоимость продукта, %
Синтеза
Термообработки
1
Аналог
1,5 часа
2 часа
20
92
2
Прототип
5,5 часов
6 часов
25
100
3
Предлагаемая установка
5,5 часов
Менее 3 минут
60
86
Таким образом, предлагаемая установка позволяет повысить содержание целевой фракции в продукте по сравнению с прототипом, а также снизить его себестоимость за счет интенсификации стадии сушки по статьям "теплопотери" и "заработная плата".