Способ получения тонкодисперсного цинкового порошка для антикоррозионных красок и установка для осуществления способа

Авторы патента:

B22F9/12 - из газообразного материала

Владельцы патента RU 2393064:

Гончаров Алексей Иванович (RU)

Изобретение относится к производству цинкового порошка пигментного назначения и может быть использовано в производстве антикоррозионных красок из цинксодержащего сырья. Цинк, не содержащий примеси в виде оксидов металлов, нагревают, расплавляют и испаряют в печи при температуре кипения или выше температуры кипения в среде азота. Пары цинка транспортируют по паропроводу с помощью создаваемого вытяжным вентилятором разрежения, равного 50-100 Па, и охлаждают в зоне резкого охлаждения паропровода с получением порошка. Цинковый порошок, попадая в магнитную ловушку, вмонтированную в пылепровод после зоны резкого охлаждения паров цинка, очищается от интерметаллических соединений. Чистый тонкодисперсный цинковый порошок с содержанием металлического цинка 99,95% и дисперсностью 0,5-5 мкм поступает в циклон, где осаждается в бункере, а наиболее мелкая пыль цинкового порошка улавливается рукавным фильтром, установленным после вытяжного вентилятора. Обеспечивается повышение качества порошка, расширение области его применения, усовершенствование аппаратурного оформления. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

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 сырье Температура в печи Разрежение в системе печь - 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 сырье Температура в печи Разрежение 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	0,5 1200 35

1. Способ получения тонкодисперсного цинкового порошка для антикоррозионных красок, включающий нагрев, расплавление и испарение цинка, несодержащего примеси в виде оксидов металлов, при температуре кипения или выше температуры кипения в среде азота в качестве инертной среды, транспортировку паров цинка потоком азота, их резкое охлаждение до температуры ниже температуры плавления цинка с получением порошка и сбор порошка, отличающийся тем, что осуществляют очистку цинкового порошка от примесей в виде интерметаллических соединений путем отделения их от потока цинкового порошка в магнитном поле.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что его осуществляют при разрежении 50-100 Па.

3. Установка для получения тонкодисперсного цинкового порошка для антикоррозионных красок, содержащая печь для нагрева, расплавления и испарения цинка в среде азота в качестве инертной среды, паропровод для транспортировки паров цинка в потоке азота, имеющий зону резкого охлаждения до температуры ниже температуры плавления цинка с получением порошка, пылепровод для транспортировки полученного цинкового порошка, циклон для сбора цинкового порошка, вытяжной вентилятор и рукавный фильтр, отличающаяся тем, что она содержит магнитную ловушку для очистки порошка от примесей в виде интерметаллических соединений путем их отделения от потока полученного порошка, установленную перед циклоном.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что печь и паропровод до зоны резкого охлаждения паров цинка выполнены из огнеупорных неметаллических материалов.

Изобретение относится к технологии лучевой терморегулируемой обработки металлических и неметаллических материалов для изготовления нанопорошков и может быть использовано, например, в области медицины для обработки биологических тканей.

Испаритель для металлов или сплавов // 2354745

Изобретение относится к испарителям для металлов или сплавов для получения газофазным методом высокодисперсных порошков металлов и сплавов, а также для нанесения покрытий.

Способ получения нанопорошков и устройство для его реализации // 2353573

Изобретение относится к способам и устройствам для получения нанопорошков из различных материалов. .

Испаритель для металлов // 2347849

Изобретение относится к области металлургии, а именно к испарителям для металлов, и может быть использовано для изготовления металлических порошков и нанесения покрытий на различные поверхности.

Способ получения высокодисперсных порошков металлов // 2302927

Изобретение относится к газофазной технологии получения высокодисперсных и ультрадисперсных порошков металлов. .

Способ изготовления суспензий порошков // 2255836

Изобретение относится к получению порошковых материалов, в том числе коллоидных растворов, с помощью лазерной техники и физических процессов конденсированных состояний, а именно - к способам получения различных порошков и суспензий, используемых в медицине, фармакологии, сельскохозяйственной промышленности и других отраслях.

Испаритель для металлов и сплавов // 2254963

Изобретение относится к устройствам для получения газофазным методом порошков металлов и сплавов, а также для нанесения покрытий. .

Испаритель для металлов и сплавов // 2219283

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для получения газофазным методом высокодисперсных и ультрадисперсных порошков металлов и сплавов, а также для нанесения металлических покрытий в вакууме на металлические и неметаллические изделия, предназначенные для использования в микроэлектронике, химической технологии и других отраслях промышленности.

Устройство для получения мелкодисперсных металлических порошков // 2208500

Изобретение относится к порошковой металлургии, к устройству для получения мелкодисперсных металлических порошков конденсацией из паровой фазы. .

Железный порошок, содержащий кремний, и способ его получения // 2207934

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к железному порошку, содержащему кремний, и способу его получения. .

Способ получения мелкодисперсных порошков // 2395369

Изобретение относится к области получения порошков и может быть использовано для получения мелкодисперснных порошков заданных размеров

Устройство для получения высокодисперсного металлического порошка и способ его получения с использованием данного устройства // 2410203

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для получения газофазным методом высокодисперсных порошков металлов и сплавов, предназначенных преимущественно для антикоррозионной защиты деталей механизмов и сварных металлоконструкций

Способ получения композитных нанопорошков // 2412784

Изобретение относится к электронно-лучевой технологии получения ультрадисперсных материалов

Способ получения ультрадисперсного порошка висмута // 2426625

Изобретение относится к области переработки висмутсодержащих материалов с получением порошкообразного висмута

Способ получения суспензий наночастиц // 2436659

Изобретение относится к области химической промышленности и металлургии и может применяться для получения суспензий наноразмерных частиц элементов и их соединений

Способ получения цинкового порошка и установка для осуществления способа // 2457072

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению цинкового порошка, потребляемого лакокрасочной промышленностью, для изготовления гальванических элементов, в химической промышленности в качестве восстановителя

Способ осаждения наночастиц золота на микросферы кремнезема // 2489230

Изобретение относится к области физической химии и может быть использовано в производстве фотонных кристаллов с заданными физическими свойствами

Способ получения ультрадисперсных порошков сплавов // 2533622

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства ультрадисперсных порошков сплавов. Способ получения ультрадисперсных порошков сплавов с размерами частиц 5-200 нм и удельной поверхностью 80-170 м2/г включает подачу порошка исходной смеси основного и дополнительного металлов со средним размером частиц 100-150 мкм потоком инертного плазмообразующего газа в реактор газоразрядной плазмы, испарение исходной смеси основного и дополнительного металлов, охлаждение продуктов термического разложения охлаждающим инертным газом и конденсацию полученного ультрадисперсного порошка сплавов в водоохлаждаемой приемной камере. При охлаждении продуктов термического разложения обеспечивают их перемешивание в зоне охлаждения факела электромагнитным полем, создаваемым электромагнитным перемешивателем, расположенным с внешней стороны зоны охлаждения реактора. Получают ультрадисперсные наноразмерные порошки сплавов с равномерным распределением в них компонентов. 5 з.п. ф-лы, 6 пр.

Способ получения нанопорошков // 2534477

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению нанопорошка. Порошкообразное сырье в виде микрогранул с размером 20-60 мкм, состоящих из частиц сырья с размером 0,1-3 мкм и связующего компонента, имеющего температуру испарения не более 300°C, в количестве 5-25 мас.%, вводят в поток термической плазмы. Обеспечивается получение нанопорошков, не содержащих примесей частиц сырья. 1 пр.

Способ получения нанодисперсных порошков // 2537678

Изобретение относится к области металлургии, в частности к плазмохимическим способам получения нанодисперсных порошков методом переконденсации в низкотемпературной азотной плазме. Способ получения нанодисперсных порошков, плакированных никелем, в потоке низкотемпературной азотной плазмы включает помещение в дозатор поршневого типа порошкообразного исходного реагента и подачу его пневмотоком в камеру испарителя, обработку в камере испарителя низкотемпературной азотной плазмой, охлаждение продукта испарения в потоке азота в водоохлаждаемой закалочной камере, расположенной в нижней части испарителя, и улавливание его с помощью фильтра. В качестве исходного реагента используют смесь карбида или нитрида ванадия и металлического никеля, взятых в следующем соотношении, мас.%: карбид или нитрид ванадия - 50÷75, металлический никель - 25÷50. При этом температура плазмы в камере испарителя равна 4000-6000°С, скорость потока плазмы составляет 50-55 м/с, а исходный реагент вводят со скоростью 150-200 г/ч. Получают гетерогенные нанодисперсные порошки карбида или нитрида ванадия, плакированные никелем, с размером частиц менее 100 нм. 6 ил., 2 пр.