一种钝化氧化锌的制备装置及方法

技术领域

本发明属于氧化锌钝化改性处理技术领域，具体涉及一种钝化氧化锌的制备装置及方法。

背景技术

包覆状氧化锌的结构是包覆状，而普通氧化锌的结构是针状或者柱状其次是粒径和比表面积的区别，包覆状氧化锌的粒径细，比表面积大，通过试验研究，两者之间的比表面积相差20倍左右。包覆性氧化锌的锌含量在60％左右，普通氧化锌的锌含量≥99.7％；普通氧化锌作为橡胶硫化活性剂时，其核心的氧化锌不能发生作用，但是包覆状氧化锌的核心，可以取代上述未能发生作用的氧化锌核心部分，因此，可有效降低配方中氧化锌的含量。

目前对氧化锌进行包覆处理时，其通常是将氧化锌粉末与表面活性剂通过催化剂的作用下在反应罐内进行混合搅拌处理，从而使得氧化锌粉末进行钝化改性处理，形成包覆状氧化锌；其在反应罐内一般安装有导热油加热管道，给罐内的料液进行加热，调节反应物的温度，并且在钝化反应罐的顶部安装有搅拌构件，然而在实际的制备过程中，其通过搅拌构件对氧化锌粉末以及表面活性剂在催化剂的作用下进行混合搅拌改性包覆处理，其包覆状的物料均匀性较差，并且其反应速率较低，从而导致其包覆状的氧化锌的质量较低。

因此，需要一种钝化氧化锌的制备装置及方法，解决现有技术中存在的氧化锌粉料与表面活性剂在催化剂的作用下于反应罐内进行混合搅拌改性包覆处理时，其均匀性较差以及反应速率较低导致产品品质不佳的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钝化氧化锌的制备装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钝化氧化锌的制备装置，包括反应罐，所述反应罐的反应罐的顶面固定有送料筒，所述送料筒顶面一侧连通有进料斗，所述送料筒的底面另一侧与所述反应罐的顶面连通有送料管，所述送料管的一侧设置有与反应罐顶面连通的投料管，所述送料筒的内壁转动连接有转轴，所述送料筒的内部设置有与转轴外表面紧固套接的螺旋叶片，所述反应罐的顶面安装有与所述转轴连接的送料电机，所述反应罐的内壁固定有导料盘，所述反应罐的底面转动贯穿有延伸至转轴处的导热油管，所述导料盘的下方设置有与所述导热油管相配合的加热搅拌机构，所述导料盘的上方设置有与所述导热油管相配合的循环预混机构。

方案中需要说明的是，所述加热搅拌机构包括三个呈均匀分布的分油管，每个所述分油管均与所述导热油管的外表面连通，相邻的两个所述分油管之间设置有与所述导热油管外表面固定的框式搅拌杆，所述导热油管的顶部外表面与所述转轴的外表面均紧固套接有锥齿轮，两个所述锥齿轮之间啮合连接。

进一步值得说明的是，每个所述框式搅拌杆的内壁均固定有多个呈上下均匀分布的U形杆，位于顶部的多个所述U形杆之间设置有与所述导热油管外表面紧固套接的分散盘。

更进一步需要说明的是，所述分散盘的外表面呈圆台状弧面设置，所述导料盘的底部投影面积小于所述分散盘的底部投影面积。

作为一种优选的实施方式，所述循环预混机构包括与所述反应罐底面连通的循环出液管，所述导料盘的上方设置有与所述反应罐外表面连通的循环进液管，所述循环进液管与所述循环出液管之间连通有循环泵，所述导料盘的上方设置有与导热油管外表面紧固套接的预混搅拌杆。

作为一种优选的实施方式，所述预混搅拌杆的顶面呈圆弧面设置，所述预混搅拌杆与所述导料盘的接触面为相适配的弧面。

作为一种优选的实施方式，所述循环出液管的顶面连通有取样导管，所述循环进液管的一侧设置有与所述反应罐底面连通的卸料管。

一种钝化氧化锌的制备方法，包括以下步骤：

S1、配料预装：将氧化锌粉料、表面活性剂、催化剂以及去离子水按一定重量份比例配置，将氧化锌粉料、催化剂以及去离子水通过投料管送入至反应罐内，将表面活性剂通过进料斗投入至输送筒内，完成对钝化氧化锌原料的配料预装处理；

S2、预热初混：将导热油管内通入导热油，通过加热器对导热油进行加热至58～62℃，通过送料电机的驱动，螺旋叶片、预混搅拌杆、导热油管、分油管、框式搅拌杆和U形杆同步转动进行搅拌处理，使得导热油管转速1～3rad/s，初混搅拌处理20～22min，完成对少量表面活性剂通过预混搅拌杆的转动，与导热油管进行接触实现预热处理，同时表面活性剂、氧化锌粉料、催化剂以及去离子水进行慢速混合搅拌处理；

S3、加速搅拌改性：增大步骤S2中送料电机的转速，使得导热油管的转速至4～6rad/s，通过加热器对导热油加热至93-97℃，同时启动循环泵，使得慢速混合搅拌处理的原料通过循环出液管、循环泵以及循环进液管将混合原料送入导料盘与送料筒送入的表面活性剂通过预混搅拌杆进行再次混合搅拌处理，并通过分散盘分散进入反应罐，通过分油管、框式搅拌杆以及U形杆进行加速搅拌处理30～35min；

S4、卸料收集：将步骤S3中的改性处理的钝化氧化锌通过取样导管进行取样检测，符合饲料级氧化锌标准后，通过卸料管进行卸料转移至收集装置内进行收集储存处理。

方案中需要说明的是，所述表面活性剂为硬脂酸，所述催化剂为双氧水，所述步骤S1重量份数的原料组分为：氧化锌粉末900-1000份、硬脂酸180-200份、双氧水8-12份和去离子水55-65份。

与现有技术相比，本发明提供的一种钝化氧化锌的制备装置及方法，至少包括如下有益效果：

(1)通过送料电机的驱动，即可实现螺旋叶片带动硬脂酸表面活性剂螺旋均匀输送于导料盘的上方，经过预混搅拌杆对其进行转动分散，同时导热油管对其进行一定程度的预热处理，并且经循环泵循环送上的物料在导料盘与其进行初步混合，直至在反应罐的底部，通过导热油管和分油管对内部进行热传导，从而使得反应罐内物料受热更加均匀，并且通过分油管以及框式搅拌杆对其进行双重搅拌混合，从而大大提高氧化锌在钝化反应速率。

(2)通过硬脂酸表面活性剂与氧化锌粉末呈1:5的比例进行硬脂酸改性钝化处理，反应罐内物料由底向上通过循环出液管、循环泵以及循环进液管进行反复循环，使反应罐中的氧化锌物料能够进行均匀的钝化反应，达到钝化氧化锌产品质量的一致均匀，制备出高品质的钝化氧化锌产品反应罐内物料由底向上通过循环进液管、循环泵以及循环出液管进行反复循环，使反应罐中的氧化锌物料能够进行均匀的钝化反应，达到钝化氧化锌产品质量的一致均匀，制备出高品质的钝化氧化锌产品。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的加热搅拌机构和循环预混机构局部结构示意图；

图3为本发明的图2中A区域放大结构示意图；

图4为本发明的循环预混机构局部结构示意图；

图5为本发明的图4中B区域放大结构示意图。

图中：1、反应罐；2、送料筒；3、进料斗；4、送料管；5、投料管；6、转轴；7、螺旋叶片；8、送料电机；9、导料盘；10、导热油管；11、加热搅拌机构；111、分油管；112、框式搅拌杆；113、锥齿轮；12、循环预混机构；121、循环出液管；122、循环进液管；123、循环泵；124、预混搅拌杆；13、U形杆；14、分散盘；15、取样导管；16、卸料管。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述。

为了使得本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整，在本发明的构思前提下对本发明的方法简单改进都属于本发明要求保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种钝化氧化锌的制备装置，包括反应罐1，反应罐1的反应罐1的顶面固定有送料筒2，送料筒2顶面一侧连通有进料斗3，送料筒2的底面另一侧与反应罐1的顶面连通有送料管4，送料管4的一侧设置有与反应罐1顶面连通的投料管5，送料筒2的内壁转动连接有转轴6，送料筒2的内部设置有与转轴6外表面紧固套接的螺旋叶片7，反应罐1的顶面安装有与转轴6连接的送料电机8，反应罐1的内壁固定有导料盘9，反应罐1的底面转动贯穿有延伸至转轴6处的导热油管10，导料盘9的下方设置有与导热油管10相配合的加热搅拌机构11，导料盘9的上方设置有与导热油管10相配合的循环预混机构12。

进一步地如图1、图2、图3、图4和图5所示，值得具体说明的是，加热搅拌机构11包括三个呈均匀分布的分油管111，每个分油管111均与导热油管10的外表面连通，相邻的两个分油管111之间设置有与导热油管10外表面固定的框式搅拌杆112，导热油管10的顶部外表面与转轴6的外表面均紧固套接有锥齿轮113，两个锥齿轮113之间啮合连接。

进一步地如图图2和图3所示，值得具体说明的是，每个框式搅拌杆112的内壁均固定有多个呈上下均匀分布的U形杆13，位于顶部的多个U形杆13之间设置有与导热油管10外表面紧固套接的分散盘14。

进一步地如图3所示，值得具体说明的是，分散盘14的外表面呈圆台状弧面设置，导料盘9的底部投影面积小于分散盘14的底部投影面积。

进一步地如图1、图2和图4所示，值得具体说明的是，循环预混机构12包括与反应罐1底面连通的循环出液管121，导料盘9的上方设置有与反应罐1外表面连通的循环进液管122，循环进液管122与循环出液管121之间连通有循环泵123，导料盘9的上方设置有与导热油管10外表面紧固套接的预混搅拌杆124。

进一步地如图3和图4所示，值得具体说明的是，预混搅拌杆124的顶面呈圆弧面设置，预混搅拌杆124与导料盘9的接触面为相适配的弧面。

本方案具备以下工作过程：在对氧化锌进行钝化改性处理时，将配置完成的重量份配比的氧化锌粉末、双氧水催化剂以及去离子水通过投料管5送入反应罐1中，通过导料盘9的弧面使其掉落至反应罐1的底面，然后将硬脂酸通过送料斗送入至送料斗内，将导热油管10的底端与导热油加热机构进行加热至58～62℃，通过送料电机8的驱动，使得转轴6带动螺旋叶片7进行转动，同时通过两个锥齿轮113的啮合传动，使得预混搅拌杆124、导热油管10、分油管111和框式搅拌杆112同步转动，从而实现硬脂酸的螺旋送料、预混搅拌杆124的转动分散以及导热油管10的预热处理，使其进入反应罐1内通过分油管111和框式搅拌杆112进行搅拌处理，使得导热油管10转速1～3rad/s，初混搅拌处理20～22min后，增大送料电机8的转速，使得导热油管10的转速至4～6rad/s，通过加热器对导热油加热至93-97℃，同时启动循环泵123，使得慢速混合搅拌处理的原料通过循环进液管122、循环泵123以及循环出液管121将混合原料送入导料盘9与送料筒2送入的表面活性剂通过预混搅拌杆124进行再次混合搅拌处理，并通过分散盘14分散进入反应罐1，通过分油管111、框式搅拌杆112以及U形杆13进行加速搅拌处理30～35min，氧化锌在与硬脂酸在钝化反应过程中，反应罐1内物料由底向上通过循环出液管121、循环泵123以及循环进液管122进行反复循环，使反应罐1中的氧化锌物料能够进行均匀的钝化反应，达到钝化氧化锌产品质量的一致均匀，制备出高品质的钝化氧化锌产品。

根据上述工作过程可知：通过送料电机8的驱动，即可实现螺旋叶片7带动硬脂酸表面活性剂螺旋均匀输送于导料盘9的上方，经过预混搅拌杆124对其进行转动分散，同时导热油管10对其进行一定程度的预热处理，并且经循环泵123循环送上的物料在导料盘9与其进行初步混合，直至在反应罐1的底部，通过导热油管10和分油管111对内部进行热传导，从而使得反应罐1内物料受热更加均匀，并且通过分油管111以及框式搅拌杆112对其进行双重搅拌混合，从而大大提高氧化锌在钝化反应速率，同时反应罐1内物料由底向上通过循环出液管121、循环泵123以及循环进液管122进行反复循环，使反应罐1中的氧化锌物料能够进行均匀的钝化反应，达到钝化氧化锌产品质量的一致均匀，制备出高品质的钝化氧化锌产品。

进一步地如图1和图2所示，值得具体说明的是，循环出液管121的顶面连通有取样导管15，循环进液管122的一侧设置有与反应罐1底面连通的卸料管16，取样导管15用于对循环泵123循环输送的钝化反应物进行取样检测处理，卸料管16的设置，用于对氧化锌在钝化反应完成后进行卸料收集处理。

一种钝化氧化锌的制备方法，包括以下步骤：

S1、配料预装：将氧化锌粉料、表面活性剂、催化剂以及去离子水按一定重量份比例配置，将氧化锌粉料、催化剂以及去离子水通过投料管5送入至反应罐1内，将表面活性剂通过进料斗3投入至输送筒内，完成对钝化氧化锌原料的配料预装处理；

S2、预热初混：将导热油管10内通入导热油，通过加热器对导热油进行加热至58～62℃，通过送料电机8的驱动，螺旋叶片7、预混搅拌杆124、导热油管10、分油管111、框式搅拌杆112和U形杆13同步转动进行搅拌处理，使得导热油管10转速1～3rad/s，初混搅拌处理20～22min，完成对少量表面活性剂通过预混搅拌杆124的转动，与导热油管10进行接触实现预热处理，同时表面活性剂、氧化锌粉料、催化剂以及去离子水进行慢速混合搅拌处理；

S3、加速搅拌改性：增大步骤S2中送料电机8的转速，使得导热油管10的转速至4～6rad/s，通过加热器对导热油加热至93-97℃，同时启动循环泵123，使得慢速混合搅拌处理的原料通过循环出液管121、循环泵123以及循环进液管122将混合原料送入导料盘9与送料筒2送入的表面活性剂通过预混搅拌杆124进行再次混合搅拌处理，并通过分散盘14分散进入反应罐1，通过分油管111、框式搅拌杆112以及U形杆13进行加速搅拌处理30～35min；

S4、卸料收集：将步骤S3中的改性处理的钝化氧化锌通过取样导管15进行取样检测，符合饲料级氧化锌标准后，通过卸料管16进行卸料转移至收集装置内进行收集储存处理。

值得具体说明的是，表面活性剂为硬脂酸，催化剂为双氧水，步骤S1重量份数的原料组分为：氧化锌粉末900-1000份、硬脂酸180-200份、双氧水8-12份和去离子水55-65份。

综上：通过硬脂酸表面活性剂与氧化锌粉末呈1:5的比例进行硬脂酸改性钝化处理，通过送料电机8对硬脂酸表面活性剂进行螺旋输送的同时与氧化锌进行混合搅拌钝化处理，通过导热油管10和分油管111对内部进行热传导，从而使得反应罐1内物料受热更加均匀，并且通过分油管111以及框式搅拌杆112对其进行双重搅拌混合，从而大大提高氧化锌在钝化反应速率，同时反应罐1内物料由底向上通过循环出液管121、循环泵123以及循环进液管122进行反复循环，使反应罐1中的氧化锌物料能够进行均匀的钝化反应，达到钝化氧化锌产品质量的一致均匀，制备出高品质的钝化氧化锌产品。

送料电机8以及循环泵123均可采用市场购置，送料电机8以及循环泵123均配有电源，在本领域属于成熟技术，已充分公开，因此说明书中不重复赘述。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义，本发明中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件，“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，还可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。