超细锌粉生产中气流分级工艺的改进.pdf

第5 9 卷第4 期 2007 年11 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t a l s V o I ．5 9 ，N o ．4 N o v e m b e r 2007 超细锌粉生产中气流分级工艺的改进 王彦军，刘葵，王爱平，郭梁，王 立 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 摘要研究超细锌粉气流分级技术工艺条件对产品粒度的影响因素。结果表明．利用该气流分级系统，可以一次分出2 ～ 3 个规格的产品，这对提高超细锌粉的生产效率有重要的意义。 关键词金属材料；超细锌粉；气流分级；粒度 中图分类号T G l 4 6 ．1 3 ；T B 3 8 3 ；T F l 2 3 ．7 2文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 7 0 4 0 0 5 6 0 4 超细锌粉具有化学成分纯度高 有效锌含量高， 杂质铅、铁、镉等含量低 、球型表面光滑整洁、活性 好、表面氧化少、粒度分布均匀、分散性能好等一系 列优点HJ ，广泛应用于冶金、化工、燃料、医药、农 药、涂料、电子以及食品等行业【2 - 3J 。在超细锌粉 生产过程中，分级是超细锌粉生产工艺中最重要的 工序之一，它是将冷凝器生产的原粉分成不同粒度 规格产品的过程。目前，最普遍的用于工业生产的 分级技术是强制涡流气流分级技术，利用该技术制 成的密闭式强制涡流气流分级机，可精确的控制产 品的粒度及分布，具有分级精度高的特点。然而该 分级设备一次只能分出一种规格的产品，分级效率 不高。根据锌粉生产的要求，结合现有的密闭式强 制涡流气流分级技术的特点，将分级设备配制成多 级强制涡流气流分级系统。利用该分级系统，可一 次精确地分出多个规格的产品，不仅提高了生产效 率，节约了能源，同时保证了分级后产品的精度，这， 对提高企业在市场上的核心竞争力具有重要意义。 1实验方法 1 ．1 分级原料 分级原料为冷凝器产出的原粉，其中1 ～2 号斗 中锌粉较粗，并且伴有少量结瘤现象。因此，分级前 要先在2 5 0 p m 振动筛上进行筛分，筛下物被输送的 分级料仓进行分级，3 ～6 号斗中锌粉较细，可直接 输送到分级料仓进行分级。 1 ．2 分级机工作原理 收稿日期2 0 0 7 0 7 0 3 基金项目北京市科技计划课题 产业化类 Z 0 0 0 5 1 8 4 0 4 2 2 3 1 作者简介王彦军 1 9 7 9 一 ，男，河北阳原县人，助理工程师，硕士。 主要从事有色金属冶金及新材料制备等方面的研究。 超细锌粉分级系统主要由分级机I 、分级机Ⅱ、 旋风收尘器、布袋收尘器和引风机等设备组成。分 级机的主要元件为分级轮，分级轮是根据理想分级 粒子受力平衡原理，即颗粒受到离心力E 和气体 对颗粒的曳力n 的相反力作用原理设计的，如图1 所示L4 | 。 气体和绌粉 图1 分级原理图 F i g ．1 C l a s s i f i c a t i o np r i n c i p l eg r a p h 当分级轮转动时，分级轮附近的气流切向速度 与分级轮周边切向速度较为接近，对于圆球形的颗 粒，颗粒与颗粒之间没有相互干扰。理论上，当单个 颗粒受到的离心力大于气体的向心曳力，即F c n 时，颗粒被甩到边壁上。当单个颗粒受到的离心力小 于气体的向心曳力，即F c 凡时，颗粒被气体携带 穿透分级轮叶片进入分级轮内，随气流从排出口排 出。实际生产与理论上会存在一定的差异，一般通 过调节分级轮的转速和分级机的气量来解决。。 1 ．3 分级工艺及流程 超细锌粉气流分级系统的工艺流程如图2 所 示。从冷凝器出来的锌粉，经过密闭气体输送装置 被送入分级料仓，料仓中的锌粉通过给料器定量加 万方数据 第4 期王彦军等超细锌粉生产中气流分级工艺的改进 5 7 人密闭气流分级机，整个分级系统在微负压下进行， 锌粉在引风机产生的吸力作用下进入分级机工。通 过调整分级机I 的分级轮转速将粗、细锌粉分离，在 分级轮附近，粗颗粒锌粉被甩到分级仓内壁上，然后 落人下料口，送到振动筛筛分，而细颗粒锌粉被带到 分级轮内部，然后随气流从排出口排出，进入分级机 Ⅱ。分级机Ⅱ的分级原理与分级机I 相同，根据生 产需要，控制分级机Ⅱ的分级轮转速，可在下料口获 得一个规格的产品锌粉，更小的颗粒随气流切向进 入旋风收尘器。锌粉在旋风收尘器内作高速回旋运 动，由于收尘器的锥形底阀关闭，大部分锌粉颗粒留 在底部，作为不同系列成品从放料口放出，其余少量 极细锌粉随气流从上部中心孔出来，进入布袋收尘 器。布袋收尘器将剩余的全部锌粉收集起来，经布 袋过滤后的气体循环使用。 粗粉 击 厂■ 楹粉 细粉 标准锌粉 “s m r 超绌锌粉 K F Z n 一3 2 5 J 超细锌粉 K F Z n - 4 0 0 ～1 ．5 0 0 极绍锌粉 2 “m 图2 分级系统工艺流程 F i g ．2F l o w s h e e to fc l a s s i f i c a t i o ns y s t e m 2 试验结果与讨论 2 ．1 分级机产品粒度． 分级机是分级过程中的主要设备之一，原粉 ≤ 2 5 0 p m 从分级料仓出来后首先进入分级机I ，进行 初步分选，根据来料的粒度，一般调整分级轮的转速 为2 4 0 ～3 6 0 r ／m i n ，可将锌粉分成两部分。一部分 为粗颗粒锌粉，直接从下料口排出，送到筛分室进行 振动筛分，可分出标准锌粉K F Z n 一6 0 ≤2 5 0 ／u m 、 K F Z n - 1 2 0 ≤1 2 0 p m 、K F Z n ．2 0 0 ≤7 5 ／x m 三个规 格的产品。另一部分为粒径较小的锌粉，从分级轮 内部随气流进入分级机Ⅱ。 在分级机Ⅱ内部，调整分级轮的转速，锌粉在分 级轮附近分为两部分。一部分直接从下料口排出， 为超细锌粉K F Z n ．3 2 5 产品，另一部分颗粒从分级 轮内部随气流切向进入旋风收尘器。分级机Ⅱ下料 口产出的产品如表1 所示。 表1 分级机Ⅱ下料口产出的超细锌粉 矗b k1S u p e r f i n ez i n cI x 】、I v d e rf r o md i s c h a r g ep o r to fc l a s s i f i e r l I 2 ．2 旋风收尘器产品粒度 旋风收尘器是获得不同粒径的产品的主要设 备。在总风量和加料速度等条件一定的情况下，旋 风收尘器产品的粒度由分级机Ⅱ中的分级轮转速控 制，调节分级轮转速由低到高，通过旋风收尘器可以 得到锌粉粒径由大到小的系列产品。分级机Ⅱ的分 级轮转速对旋风收尘器收料粒度的影响如表2 、图3 和图4 所示。 ． ，表2 分级轮转速对旋风收料粒度的影响 T a b l e2I n f l u e n c eo fc l a s s i f i c a t i o nw h e e lr o t a t i n gs p e e d 0 1 3 ．p r o d u c ts i z ef r o mc y c l o n ec l a s s i f i e r 产品 ／ r 转．m 速i n 一1 最大／p 粒m 径平均／t t 粒m 径 含≤量1 0 ／v z ％n 从图3 和图4 可以看出，当其他工艺参数确定 时，随着分级轮转速的调高，旋风收尘器的产品粒度 迅速减小、当转速达到8 4 0 r ／r a i n 以后，产品的平均 粒度随转速调高而变化不太明显，但是产品中的大 颗粒锌粉仍然不断降低。将分级轮转速控制在 6 0 0 ，7 2 0 ，7 8 0 r ／m i n ，可分别从旋风收尘器得到平均 粒径为8 ．1 7 ，6 ．2 3 ，5 ．3 8 ／- m 的超细锌粉。将分级轮 转速控制在8 4 0 ，9 6 0 ，1 0 2 0 ，1 0 8 0 r ／m i n 时，可分别从 旋风收尘器中得到平均粒径为4 ．7 4 ，4 ．1 9 ，3 ．5 2 ， 2 ．5 8 “m 的超细锌粉。 2 ．3 布袋收尘器产品粒度 将生产过程中通过布袋收尘器得到的锌粉收集 起来得到极细锌粉，与旋风收尘产品K F Z n 一1 5 0 0 的 粒度进行对比，结果如表3 所示。 万方数据 5 8有色金属第5 9 卷 堇 羹 藿 图3 分级轮转速对旋风收料产品粒度的影响 F i g ．3 E f f e c to fc l a s s i f i c a t i o nw h e e lr o t a t i n gs p e e d o np r o d u c ts i z ef r o mc y c l o n ec l a s s i f i e r ’ 母 、 搁 把 g 苴 Ⅵ 图4 分级轮转速对旋风收料产品 ≤1 0 I ‘m 含量的影响 F i g ．4 E f f e c to fc l a s s i f i c a t i o nw h e e lr o t a t i n gs p e e d6 n p r o d u c t ≤1 0 p a n f r o mc y c l o n ec l a s s i f i e r 从表3 可见，布袋收尘器中的锌粉平均粒径为 1 ．5 4 t - m ，小于从旋风收尘器得到的最细产品K F Z n 一1 5 0 0 的平均粒径，布袋收尘器可以满足对产品粒 径小于2 肛m 的要求。布袋收尘器的产量一般占整 个产量的5 ％，根据用户需要，可通过调节风机的引 风量和分级系统的负压，来调整布袋收尘产品的产 量。 一。 表3旋风收料与布袋收尘产品粒度的对比 T a b l e3P a r t i c b es i z eo fc y c l o n ec l a s s i f i e rp r o d u c tt o h o p - p o c k e td u s tc o l l e c t o rp r o d u c t 2 ．4 超细锌粉粒度检测 采用J L - 1 1 6 6 型激光粒度分布测试仪和日立S 一3 5 0 0 N 扫描电子显微镜对分级后的超细锌粉进行 分析，结果如图5 和图6 所示。从图5 可以看出，产 品粒度分布较窄，表明分级后同一规格的产品粒度 分布均匀。从图6 也可以看出，产品为球形锌粉，颗 粒粒径均匀，分级效果比较理想。 体积 重量 累积分布曲线 a 一K F Z n 一5 0 0 锌粉； b 一K F Z n i 0 0 0 锌粉 图5 分级后超细锌粉体积 质量 累积分布 F i g ．5V o l u m e w e i g h t c u m u l a t i v ed i s t r i b u t i o nc t l r v e o f s u p e r f i n ez i n cp o w d e ra f t e rd a m i f i c a t i o n 8 一1 0 0 0 X ； b 一5 0 0 0 图古分级后超细锌粉的S E M 图 F i g ．6S E Mp i c t u r eo fs u p e r f i n ez i n cp o w d e ra f t e rc l a s s i f i c a t i o n 3结论 1 分级机I 可对原粉进行初步分级。一部分 较粗颗粒锌粉直接从下料口排出，送到筛分室进行 振动筛分，可分出标准锌粉K F Z n ．6 0 ，K F Z n 一1 2 0 ， K F Z n ．2 0 0 三个规格的产品，另一部分粒径较小的锌 粉，从分级轮内部随气流进入分级机Ⅱ。 2 调整分级机Ⅱ的分级轮转速，粗细锌粉在分 级机Ⅱ内部再次进行分离。较粗的一部分锌粉直接 从下料口排出，为超细锌粉K F Z n 一3 2 5 产品，另一部 分粒径较小的锌粉从分级轮内部随气流切向进入旋 风收尘器。 万方数据 第4 期王彦军等超细锌粉生产中气流分级工艺的改进 5 9 3 在总风量和加料速度等条件一定的情况下， 随着分级机Ⅱ中分级轮转速的提高，旋风收尘器产 品粒度迅速减小，产品不断减少。调节适当的分级 轮转速，可在旋风收尘器中获得K F Z n 一4 0 0 ，K F Z n 一 5 0 0 ，K F z n ．6 2 5 ，K F z n 一8 0 0 ，K F z n ．1 0 0 0 ，K F Z n 一 1 2 0 0 ，K F Z n ．1 5 0 0 共7 个规格产品，在布袋收尘器中 参考文献 获得极细锌粉，该产品平均粒径1 ．5 4 ／- m 。 ， 4 该锌粉分级工艺自动化程度高，运行稳定， 产品粒度分布均匀，质量良好。根据原粉的质量，通 过调整分级设备的工艺参数，可一次分出2 ～3 个规 格的产品，这对提高超细锌粉的生产效率，降低生产 成本具有非常实用的价值。 [ 1 ] 侯新刚，王胜，王玉棉．超细活性锌粉的制备与表征[ J ] ．粉末冶金工业，2 0 0 4 ，1 4 1 1 0 1 3 ． [ 2 ] 谭荣和．浅析超细高活性锌粉的制备和用途[ J ] ．有色冶炼，2 0 0 2 ， 2 1 1 1 3 ． [ 3 ] 刘继军．制备超细锌粉的新工艺[ J ] ．矿冶，2 0 0 6 ，1 5 1 4 2 4 4 ． [ 4 ] 田志鸿，孙国刚，时铭显．离心式细粉分级器的设计及工业应用[ J ] ．石油炼制与化工，1 9 9 9 ，3 0 8 4 6 4 9 ． T e c h n o l o g yI m p r o v e m e n to nA i r - c l a s s i f i c a t i o ni nS u p e r f i n eZ i n cP o w d e rP r o d u c t i o n W A N GY a n q u n ，L f 【，K u i ，W A N GA i - p i n g ，G U OL i a n g ，W A N GL i B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eD ，M i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e O i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a A b s t r a c t T h ee f f e c to ft h et e c h n i c a lp a r a m e t e r so nt h ep a r t i c l es i z eo ft h es u p e r f i n ez i n cp o w d e rf r o mt h ea i r c l a s s i f i c a t i o ni si n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l ts h o w st h a t2 ～3k i n d so fp r o d u c t sa r es i m u l t a n e o u s l yc l a s s i f i e db yt h e a i r - c l a s s i f i c a t i o n ．T h i st e c h n i q u ep l a y sa ni m p o r t a n tr o l et oi m p r o v ep r o d u c t i o ne f f i c i e n c yi nt h ep r o d u c t i o n p r o c e s so fs u p e r f i n ez i n cp o w d e r ． K e y w o r d s m e t a lm a t e r i a l ；s u p e r f i n ez i n cp o w d e r ；a i r c l a s s i f i c a t i o n ；p a r t i c l es i z e 。 万方数据