一种联产型金属粉体制备装置和制备方法

技术领域

本发明技术涉及工业生产领域，具体设计一种联产型金属粉体制备装置。

背景技术

锌粉是重要的工业基础原料，其用途可包括冶金还原用锌粉、新能源用锌粉、防腐用锌粉等，广泛应用于汽车、建筑、家电、轻工、机械、电池等行业。随着我国工业发展，锌的消费逐渐攀升，目前在有色金属消费中仅次于铜和铝。但是我国锌矿基础储量较少，占全球比重不到20％，且富矿少，大型矿少，净出口贸易呈现出明显逆差状态，2020年出口逆差就达到了17.5亿美元(前瞻产业研究院，2021-2026年中国有色金属行业市场前瞻与投资战略规划分析报告)。对于锌粉行业而言，锌原料的短缺，需要我们在生产环节上进一步提高原材料的利用率，同时，为了响应“双碳”政策，在生产中也需要进一步采用清洁能源，同时提高能源利用效率。

目前锌粉在生产过程中依然易发生能源浪费，同时产出效率不高，装置投入到投产的周期长，以及细化率低，对原料要求高。在出现故障的情况下，检修期间零产出，造成能源浪费以及经济效益低下。因此，本发明旨在设计一种节能联产型高产率及高细化率锌粉制备工业装置，从而实现锌粉生产高产量、投产周期短、原料要求低、检修速度快、蒸发装置可循环利用、节能环保。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是设计一种节能联产型高产率及高细化率锌粉制备工业装置，从而实现锌粉生产高产量、投产周期短、原料要求低且损耗低、检修速度快、蒸发装置可循环利用、节能环保、细粉率高。

为实现上述目的，本发明提供了一种联产型金属粉体制备装置，所述装置包括：

依次设置的蒸馏加热单元，侧边纯化炉单元，余热收集单元和烟雾排放单元，

所述蒸馏加热单元，其包括：

加热仓，

位于所述加热仓下部的点火、气阀及温度反馈控制集成装置，

冷凝器及筛粉模块集成装置；

所述侧边纯化炉单元，其包括：

熔化炉，用以初级融化提纯，

中转炉，用以进一步防止杂质进入，

所述熔化炉和所述中转炉之间通过液体导流管连接，所述蒸馏加热单元与所述中转炉通过导流管连接；

其中，所述加热仓产生的余热接入所述余热收集单元，作为空气加热的热源。

本发明还提供了一种使用所述的装置制备金属粉体的方法，所述方法包括：

将锌锭在所述侧边纯化单元中的熔化炉中熔化成液体，液体锌通过所述液体导流管流入到所述中转炉中，锌液随后从所述中转炉中流入到所述加热仓的内芯之中；

通过所述点火、气阀及温度反馈控制集成装置，可以点燃天然气，并且通过电磁阀和热电偶反馈控制天然气流量，使所述加热仓中的温度达到1000℃以上，此时锌液开始蒸发，锌蒸气逐渐积聚，而后通过所述气体导流管吹入到所述冷凝器及筛粉模块集成装置中，并在其中发生液化及固化转变；

由于气体流速以及冷凝器中的温度梯度，锌粉尺寸在冷凝器及筛粉模块集成装置6中形成规律性分布，锌粉逐渐累积，最终当锌粉累积重量达到打开卸料软管打开的设定值时，从卸料软管中流出，进入包装箱。

与现有技术相比，本发明装置的优势在于：

本发明的装置，可以实现锌粉生产高产量、投产周期短、原料要求低、检修速度快、蒸发装置可循环利用、节能环保。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的装置的主视图；

图2是本发明的一个较佳实施例的两个侧边纯化炉单元和一个蒸馏加热单元组成PMP型生产装示意图；

图3是本发明的一个较佳实施例的两个侧边纯化炉单元和两个蒸馏加热单元组成PMMP型生产装示意图；

图4是该工业装置可使用的卸料装置，其中，左图为减速机加星型泵卸料装置，右图为软管式卸料装置；

图5是生产出的锌粉的扫描照片；

图6是生产出的锌粉的能谱图；

其中，1-侧边纯化炉单元，2-熔化炉，3-中转炉，4-加热仓，5-点火、气阀及温度反馈控制集成装置，6-冷凝器及筛粉模块集成装置，7-余热收集单元，8-烟雾排放单元，9-鼓风机，10-导流管。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

本发明提供了一种联产型金属粉体制备装置，所述装置包括：

依次设置的蒸馏加热单元，侧边纯化炉单元，余热收集单元和烟雾排放单元，

所述蒸馏加热单元，其包括：

加热仓，

位于所述加热仓下部的点火、气阀及温度反馈控制集成装置，

冷凝器及筛粉模块集成装置；

所述侧边纯化炉单元，其包括：

熔化炉，用以初级融化提纯，

中转炉，用以进一步防止杂质进入，

所述熔化炉和所述中转炉之间通过液体导流管连接，所述蒸馏加热单元与所述中转炉通过导流管连接；

其中，所述加热仓产生的余热接入所述余热收集单元，作为空气加热的热源。

本发明的装置，可以实现锌粉生产高产量、投产周期短、原料要求低、检修速度快、蒸发装置可循环利用、节能环保。

在一个较佳实施例中，所述余热收集单元还包括鼓风机，所述鼓风机将余热吹出并再次进入所述点火、气阀及温度反馈控制集成装置加以利用，以保证所诉圆柱形加热仓中的燃料充分燃烧。

在一个较佳实施例中，所述蒸馏加热单元与所述侧边纯化炉单元的总宽度设置为4000～6000mm，总纵深方向尺寸设置为2000～3000mm，总高度设置为2000～3500mm。

在一个较佳实施例中，所述熔化锅的深度大于所述中转炉的深度，所述液体导流管的长度设置为300～500mm，金属液体从所述熔化炉流入所述中转炉，所述液体导流管开口向下且始终处于金属液面以下，可有效防止浮于液面上方的杂质流入所述中转炉。

在一个较佳实施例中，所述加热仓为圆柱形，其直径为800mm～1000mm。

在一个较佳实施例中，所述冷凝器及筛粉模块集成装置中还安装有卸料装置，所述卸料装置可以使用硬管配合减速机加星型阀或者直接使用负压软管，在使用负压软管时通过粉末的流动性与管内压力的改变达到卸料以及减少粉末与空气接触的目的，同时可克服星型阀易堵塞和寿命短的缺点。

在一个较佳实施例中，所述导流管的长度为70～90cm，倾角为15°。

在一个较佳实施例中，所述侧边纯化炉单元的上沿略高于所述加热仓的上沿。

在一个较佳实施例中，所述加热仓通过气体导流管与冷凝器及筛粉模块集成装置连接，所述气体导流管与水平面的夹角为25～35°。

在一个较佳实施例中，所述侧边纯化炉单元和所述蒸馏加热单元的数量不局限于1个，其具体数量可根据生产需要调整，由于装置高度模块化特性，可以将多个模块进行连接获得联产型装置，极大提高投产建设速度，如两个侧边纯化炉单元和一个蒸馏加热单元组成PMP型生产装置，当其中一个侧边纯化炉单元需要维修时可以使用另一侧的纯化炉单元，也可以通过两个侧边纯化炉单元和两个蒸馏加热单元组成PMMP型生产装置，同时兼顾更高的稳定性和产量，保证生产的连续性。

在一个较佳实施例中，所述蒸馏加热单元中所采用的加热方式可为以下任一：煤、天然气以及电磁感应，也可为集成点火、给料以及温度反馈控制于一体的控制系统，如，煤粉可通过皮带给送速度，天然气可通过控制电磁阀开合程度，电磁感应可通过调控功率。

在一个较佳实施例中，所述装置主要用于块状锌转粉末锌的制备，也可适用于与锌粉熔点和蒸发点相近的金属粉末的制备。

本发明还提供了一种使用所述的装置制备金属粉体的方法，所述方法包括：

将锌锭在所述侧边纯化单元中的熔化炉中熔化成液体，液体锌通过所述液体导流管流入到所述中转炉中，锌液随后从所述中转炉中流入到所述加热仓的内芯之中；

通过所述点火、气阀及温度反馈控制集成装置，可以点燃天然气，并且通过电磁阀和热电偶反馈控制天然气流量，使所述加热仓中的温度达到1000℃以上，此时锌液开始蒸发，锌蒸气逐渐积聚，而后通过所述气体导流管吹入到所述冷凝器及筛粉模块集成装置中，并在其中发生液化及固化转变；

由于气体流速以及冷凝器中的温度梯度，锌粉尺寸在冷凝器及筛粉模块集成装置6中形成规律性分布，锌粉逐渐累积，最终当锌粉累积重量达到打开卸料软管打开的设定值时，从卸料软管中流出，进入包装箱。

以下将通过具体的实施例来阐明本发明的装置和方法的具体实施方式。

如图1本发明的一个较佳实施例的装置的主视图所示，将锌锭在侧边纯化单元1中的熔化炉2中熔化成液体，此时锌锭中的灰尘和杂质浮于液面之上，液面下的液体锌通过液体导流管朝下的口流入到中转炉3中，锌液随后从中转炉3中流入到加热仓4的内芯之中。通过点火、气阀及温度反馈控制集成装置5，可以点燃天然气，并且通过电磁阀和热电偶反馈控制天然气流量，使加热仓4中的温度达到1000℃以上。此时锌液开始蒸发，锌蒸气逐渐积聚，而后通过气体导流管10吹入到冷凝器及筛粉模块集成装置6中，并在其中发生液化及固化转变。由于气体流速以及冷凝器中的温度梯度，锌粉尺寸在冷凝器及筛粉模块集成装置6中形成规律性分布，锌粉逐渐累积，最终当锌粉累积重量达到打开卸料软管打开的设定值时，从卸料软管中流出，进入包装箱。在生产过程中产生的余热通过余热收集单元7进行收集，充分利用剩余热量，对空气进行加热干燥，并通过鼓风机9再次进入循环，以热水的形式进入到工厂日常使用中，整个生产过程中产生的废气烟雾最终从烟雾排放单元8排出。

本发明的装置可用于块状锌转粉末锌的制备，也可适用于与锌粉熔点和蒸发点相近的金属粉末制备。金属蒸气在冷凝与筛粉模块中发生，不同尺寸的粉末在不同区域凝固成型，最终按照靠近加热仓的位置由近到远，分布粗粉与细粉，平均粒径尺寸为几十微米到几微米。

图2是本发明的一个较佳实施例的两个侧边纯化炉单元和一个蒸馏加热单元组成PMP型生产装示意图；

图3是本发明的一个较佳实施例的两个侧边纯化炉单元和两个蒸馏加热单元组成PMMP型生产装示意图；

图4是该工业装置可使用的卸料装置图，其中左图为减速机加星型泵卸料装置，右为软管式卸料装置；

图5是本发明的装置生产出的锌粉的扫描照片，其中左图是粗粉，右图是细粉，从图中可以看到细粉直径可达微米级；

图6是生产出的锌粉的能谱图，从图中可以看出生产出来的金属粉体主要成分为锌，同时存在微量磷、氧和碳。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。