Nghiên cứu cải tiến thiết bị và công nghệ sản xuất bột ôxít kẽm chất lượng cao bằng lò quay

Chuyên khảo kỹ thuật phân tích Luận văn nghiên cứu cải tiến thiết bị và công nghệ sản xuất bột ôxít kẽm chất lượng cao bằng lò quay, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất

• Tác giả: Nguyễn Văn Tuấn
• Trường học: Công ty TNHH NN MTV Kim loại màu Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ sản xuất bột oxit kẽm
• Đề tài: Nghiên cứu cải tiến thiết bị và công nghệ sản xuất bột oxit kẽm chất lượng cao bằng lò quay
• Loại tài liệu: Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học
• Năm xuất bản: 2008
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Cải tiến công nghệ sản xuất bột ôxít kẽm

Cải tiến công nghệ sản xuất là trọng tâm của đề tài, nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm bột ôxít kẽm (ZnO). Công nghệ hiện tại sử dụng lò quay đã lỗi thời, dẫn đến hiệu suất thấp và tiêu hao năng lượng lớn. Việc cải tiến bao gồm tối ưu hóa quy trình nhiệt, cải thiện hệ thống làm nguội và thu bụi. Công nghệ sản xuất hiện đại được áp dụng giúp tăng năng suất từ 600 tấn/năm lên 1.000 tấn/năm, đồng thời giảm tiêu hao than và điện. Điều này không chỉ cải thiện hiệu quả kinh tế mà còn giảm tác động môi trường.

1.1. Tối ưu hóa quy trình nhiệt

Quy trình nhiệt trong lò quay được tối ưu hóa bằng cách điều chỉnh nhiệt độ và thời gian nung. Nhiệt độ lò được duy trì ở mức 1.200-1.300°C để đảm bảo quá trình oxy hóa kẽm diễn ra hiệu quả. Việc này giúp tăng tỷ lệ thu hồi kẽm từ 72% lên 80%, đồng thời giảm thiểu tạp chất trong sản phẩm cuối cùng.

1.2. Cải thiện hệ thống làm nguội và thu bụi

Hệ thống làm nguội và thu bụi được cải tiến bằng cách sử dụng buồng thu bụi tự động và ống khói hiệu suất cao. Điều này giúp giảm thiểu lượng bụi thải ra môi trường, cải thiện điều kiện lao động và tăng độ tinh khiết của bột ZnO. Hệ thống mới cũng giảm chi phí bảo trì và tăng tuổi thọ thiết bị.

II. Thiết bị sản xuất và lò quay

Thiết bị sản xuất và lò quay là hai yếu tố then chốt trong quy trình sản xuất bột ZnO. Lò quay hiện tại đã xuống cấp nghiêm trọng, dẫn đến hiệu suất thấp và chi phí vận hành cao. Đề tài tập trung vào việc cải tạo và nâng cấp lò quay, bao gồm việc nối dài lò, cải thiện hệ thống buồng oxy hóa và kênh dẫn. Cải tiến thiết bị này giúp tăng năng suất lên 1.000 tấn/năm và giảm tiêu hao năng lượng.

2.1. Cải tạo lò quay

Lò quay được cải tạo bằng cách nối dài thêm ống lò và tăng độ dốc để cải thiện quá trình oxy hóa. Hệ thống buồng oxy hóa được nâng cấp để tăng hiệu suất thu hồi kẽm. Việc này giúp giảm thiểu lượng kẽm thất thoát và tăng chất lượng sản phẩm cuối cùng.

2.2. Nâng cấp hệ thống kênh dẫn

Hệ thống kênh dẫn được cải thiện để tối ưu hóa dòng khí và bụi trong quá trình sản xuất. Điều này giúp giảm thiểu tắc nghẽn và tăng hiệu suất thu hồi bột ZnO. Hệ thống mới cũng giảm thiểu tác động môi trường và cải thiện điều kiện làm việc cho công nhân.

III. Chất lượng cao và ứng dụng của bột ôxít kẽm

Chất lượng cao của bột ZnO là mục tiêu chính của đề tài. Bột ZnO được sản xuất từ lò quay cải tiến đạt độ tinh khiết lên đến 90%, đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế. Sản phẩm này được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như sơn, cao su, giấy và dược phẩm. Công nghệ sản xuất bột hiện đại giúp tăng giá trị xuất khẩu và tạo ra nguồn nguyên liệu chất lượng cao cho các ngành công nghiệp khác.

3.1. Ứng dụng trong công nghiệp sơn

Bột ZnO chất lượng cao được sử dụng làm nguyên liệu trong sản xuất sơn, giúp tăng độ bền và khả năng chống ăn mòn. Sản phẩm này đáp ứng các yêu cầu khắt khe về độ tinh khiết và kích thước hạt, đảm bảo hiệu quả sử dụng cao.

3.2. Ứng dụng trong ngành cao su

Trong ngành cao su, bột ZnO được sử dụng làm chất phụ gia để tăng độ đàn hồi và khả năng chịu nhiệt. Sản phẩm từ lò quay cải tiến đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng cao, giúp nâng cao giá trị sản phẩm cuối cùng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bé C«ng th−¬ng C«ng ty TNHH NN MTV Kim lo¹i mµu Th¸i nguyªn Sè hiÖu c«ng tr×nh: 229.RD/H§-KHCN B¸o c¸o §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc Tªn ®Ò tµi: “Nghiªn cøu c¶i tiÕn thiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ s¶n xuÊt bét oxit kÏm chÊt l−îng cao b»ng lß quay” Chñ nhiÖm ®Ò tµi NguyÔn V¨n TuÊn 6792 14/4/2008 Th¸i Nguyªn, th¸ng 2-2008 Bé C«ng th−¬ng C«ng ty TNHH NN MTV Kim lo¹i mµu Th¸i nguyªn Sè hiÖu c«ng tr×nh: 229.RD/H§-KHCN B¸o c¸o §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc Tªn ®Ò tµi: “Nghiªn cøu c¶i tiÕn thiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ s¶n xuÊt bét oxit kÏm chÊt l−îng cao b»ng lß quay” C¬ quan chñ tr×: C«ng ty TNHH NN MTV Kim lo¹i mÇu Th¸i Nguyªn Th¸i Nguyªn, ngµy th¸ng n¨m 2008 Gi¸m §èc C«ng ty 2 TT Hä vµ tªn Häc vÞ, chuyªn m«n C¬ quan 1. NguyÔn V¨n TuÊn KS – CBKT C«ng ty KLM Th¸i Nguyªn 2. §Æng Träng §Þnh KS – TP. LuyÖn kim nt 3.

Lª Minh Khai KS – G§ C«ng ty nt 4. Vò Ngäc Hoµ KS – PG§ C«ng ty nt 5. NguyÔn V¨n KÕ KS – CBKT nt 6. L÷ ThÞ Thanh H¶i KS – Ho¸ PT nt 7.

NguyÔn V¨n Th¸u KS – TP. KÕ to¸n TK nt 8. §inh ThÞ Sõ TP. Lª Ngäc D¾c KS – TP.

KÕ ho¹ch KT nt 10. Lª Ngäc Th¹o KS. G§ XN LKM II XN LuyÖn kim mÇu II 11. NguyÔn Thanh Giang KS.

PG§ XN LKM II nt 12. Hoµng V¨n Quang KS. Q§ PX lß quay nt 3 Môc lôc Trang LêI NãI §ÇU 5 PhÇn I: Tæng quan 6 I. C¬ së ph¸p lý-xuÊt xø cña ®Ò tµi vµ tÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi 6 II.

Môc tiªu nghiªn cøu cña ®Ò tµi 6 III. §èi t−îng, ph¹m vi nghiªn cøu cña ®Ò tµi 6 IV. TÝnh chÊt lý, ho¸ häc vµ øng dông cña ZnO 7 V. Tæng quan t×nh h×nh nghiªn cøu trong vµ ngoµi n−íc 8 PhÇn II.

Thùc nghiÖm nghiªn cøu 25 I. Ph−¬ng ph¸p tiÕn hµnh nghiªn cøu 25 II. ThiÕt bÞ, dông cô, nguyªn vËt liÖu vµ ho¸ chÊt sö dông cho nghiªn cøu 30 III. Nghiªn cøu c¶i tiÕn thiÕt bÞ, c«ng nghÖ nh»m n©ng cao chÊt l−îng s¶n 32 phÈm, c¶i thiÖn m«i tr−êng IV.

Thö nghiÖm s¶n xuÊt 37 V. Dù kiÕn c¸c chØ tiªu KTKT ¸p dông vµo thùc tÕ s¶n xuÊt 39 VI. Xö lý m«i tr−êng 42 PhÇn III. KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ 44 Tµi liÖu tham kh¶o 46 Phô lôc 47 4 Lêi nãi ®Çu Vá qu¶ ®Êt chøa kho¶ng 0,02 %kÏm.

Ng−êi ta ch−a ph¸t hiÖn cã kÏm thiªn nhiªn vµ kÏm cã ¸i lùc ho¸ häc lín víi oxy, l−u huúnh vµ c¸c nguyªn tè kh¸c nªn th−êng thÊy kÏm ë d¹ng hîp chÊt oxit, sunfua v.v…Tuú theo d¹ng tån t¹i cña kÏm trong hîp chÊt thiªn nhiªn mµ ng−êi ta chia chóng ra c¸c lo¹i kho¸ng vËt kh¸c nhau. Cã hµng chôclaäi kho¸ng vËt kÏm, trong ®ã cã hai nhãm th−êng gÆp lµ kho¸ng vËt sunfua vµ kho¸ng vËt oxit. ë n−íc ta, kho¸ng vËt kÏm ph©n bè t−¬ng ®èi réng: B¾c K¹n, Th¸i Nguyªn, Lai Ch©u, Thanh Ho¸, Qu·ng Ng·i… ZnO lµ mét trong c¸c s¶n phÈm hãa chÊt quan träng, ®−îc c¸c lÜnh vùc øng dông nh− lµm nguyªn liÖu cho s¶n xuÊt s¬n, phô gia trong nhùa, giÊy, sîi hãa häc, cao su. ®Òu g¾n bã chÆt chÏ víi ®êi sèng hµng ngµy cña con ng−êi.

ngoµi ra cßn ®−îc sö dông lµm men gèm sø, thuû tinh, d−îc, mü phÈm v. N¨m 2007, C«ng ty TNHHNN mét thµnh viªn Kim lo¹i mÇu Th¸i Nguyªn ®−îc Bé C«ng nghiÖp giao nhiÖm vô nghiªn cøu ®Ò tµi sè 229.RD/H§-KHCN: “Nghiªn cøu c¶i tiÕn thiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ s¶n xuÊt bét oxit kÏm chÊt l−îng cao b»ng lß quay”. Nh»m t¹o ra s¶n phÈm cã chÊt l−îng cao, n©ng cao gi¸ trÞ xuÊt khÈu vµ t¹o nguyªn liÖu s¶n xuÊt cho c¸c ngµnh c«ng nghiÖp giÊy, cao su, s¬n, ®å sø. T¹o ra h−íng míi träng s¶n xuÊt bét oxit kÏm chÊt l−îng cao b»ng hÖ thèng lß quay cho C«ng ty, t¹o c«ng ¨n viÖc lµm cho ng−êi lao ®éng vµ sù gãp phÇn vµo sù ph¸t triÓn l©u dµi cña C«ng ty.

§ång thêi ®ãng gãp mét phÇn vµo chiÕn l−îc ph¸t triÓn ngµnh c«ng nghiÖp cña ViÖt Nam. Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi, chóng t«i ®· nhËn ®−îc sù ñng hé vµ gióp ®ì tËn t×nh cña L·nh ®¹o Bé C«ng th−¬ng, Vô Khoa häc C«ng nghÖ Bé C«ng th−¬ng, Tæng C«ng ty Kho¸ng s¶n - TKV. L·nh ®¹o C«ng ty TNHHNN MTV Kim lo¹i mÇu Th¸i Nguyªn, c¸c Phßng kü thuËt, c¸c Phßng qu¶n lý C«ng ty, XN LuyÖn kim mÇu II. Xin ch©n thµnh c¶m ¬n sù gióp ®ì tËn t×nh ®ã.

C¬ së ph¸p lý- xuÊt xø cña ®Ò tµi vµ tÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi Lß quay sè I ®· s¶n xuÊt ®−îc h¬n 10 n¨m, hÖ thèng lµm nguéi, qu¹t hót, buång thu bôi vµ èng khãi ®· xuèng cÊp nghiªm träng, mÆt kh¸c lß quay sè I tr−íc ®©y mua l¹i cña C«ng ty gang thÐp tõ lß luyÖn s¾t xèp, lß ng¾n, ®é dèc Ýt, hÖ thèng lµm nguéi, buång thu bôi kh«ng hîp lý, lao ®éng thñ c«ng nhiÒu, m«i tr−êng lao ®éng ®éc h¹i, n¨ng suÊt lß (600 t/n), thùc thu kim lo¹i (72%) rÊt thÊp, tiªu hao than, tiªu hao ®iÖn lín so víi lß II, III. V× vËy cÇn ph¶i c¶i t¹o nèi dµi thªm lß, c¶i t¹o n©ng cao hÖ thèng buång « xy ho¸ vµ kªnh dÉn, c¶i t¹o l¹i hÖ thèng lµm nguéi bÒ mÆt gâ ®Ëp c¬ khÝ, buång thu bôi tuý v¶i rung rò tù ®éng, t¨ng n¨ng suÊt lß lªn 1.000 T/N, t¨ng thùc thu lªn 80%, gi¶m tiªu hao tói v¶i, ®iÖn, than, c¶i thiÖn ®iÒu kiÖn lao ®éng vµ gi¶m chi phÝ lao ®éng, lµ hÕt søc cÇn thiÕt. Lß I sau khi c¶i t¹o xong sÏ s¶n xuÊt bét kÏm 90% ZnO thay thÕ lß Vªtªrin s¶n xuÊt bét 90% ZnO. Thùc thu ë lß quay sè I (80%) cao h¬n rÊt nhiÒu so víi thùc thu lß Vªtªrin (52%), Chi phÝ s¶n xuÊt bét 90% ZnO t¹i lß quay chØ b»ng 70% so víi lß Vªtªrin.

Dù kiÕn 75% s¶n phÈm ®¹t chÊt l−îng 90% ZnO (bét tuÝ v¶i), cßn l¹i 25% bét ®¹t chÊt l−îng 60% Zn (bét èng cong, kªnh). Môc tiªu nghiªn cøu cña ®Ò tµi - Kh¶o s¸t, ®¸nh gi¸ hiÖn tr¹ng thiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ hiÖn t¹i. - Nghiªn cøu c¶i tiÕn thiÕt bÞ (thiÕt kÕ, chÕ t¹o, l¾p ®Æt). - Nghiªn cøu hoµn thiÖn c«ng nghÖ nh»m n©ng cao chÊt l−îng s¶n phÈm, c¶i thiÖn m«i tr−êng.

- Thö nghiÖm s¶n xuÊt, ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶. §èi t−îng, ph¹m vi nghiªn cøu cña ®Ò tµi 1- Nghiªn cøu tæng quan tµi liÖu: Quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt 90% ZnO 2- LËp ph−¬ng ¸n lÊy mÉu, nghiªn cøu thµnh phÇn vµ tÝnh chÊt nguyªn liÖu. 3- Nghiªn cøu c«ng nghÖ, thiÕt bÞ vµ x©y dùng c¸c chØ tiªu KTKT chñ yÕu, x¸c ®Þnh chÊt l−îng s¶n phÈm ®¹t ®−îc. 4 - §Ò xuÊt d©y chuyÒn c«ng nghÖ - thiÕt bÞ ®¸p øng nhu cÇu s¶n xuÊt - m« h×nh s¶n xuÊt c«ng nghiÖp.

TÝnh chÊt lý, ho¸ häc vµ øng dông cña ZnO 4.TÝnh chÊt cña ZnO Oxit kÏm ZnO: lµ lo¹i bét mÇu tr¾ng, h¬i vµng trong l−îng riªng 5,42, bÒn ®èi víi nhiÖt; khi ®un nãng chuyÓn sang mÇu vµng chanh, khi ®Ó nguéi l¹i cã mµu nh− cò. Sinh ra do kÏm bÞ oxy ho¸ hay thiªu «xy ho¸ kÏm sunfua, thiªu ph©n huû ZnCO3 hoÆc cho NH4OH t¸c dông víi dung dÞch ZnSO4 t¹o thµnh Zn(OH)2 kÕt tña, sau ®ã ®em nung kÕt tña thu ®−îc ZnO. KÏm «xit nãng ch¶y ë 1. KÏm «xit th¨ng hoa ë trªn 1000oC.

ë 1400oC ¸p suÊt th¨ng hoa ®¹t 3mm Hg, 1500oC ®¹t 10,4 mmHg. NhiÖt nãng ch¶y cña kÏm «xit ë 2.250o C b»ng 4470 cal/ mol. KÏm «xit bÞ CO, C vµ c¸c chÊt hoµn nguyªn kh¸c hoµn nguyªn thµnh kÏm kim lo¹i. (1) ZnO + CO = Zn +CO2 Ph¶n øng (1) ë nhiÖt ®é thÊp h¬n 6000C tiÕn hµnh rÊt chËm, nh−ng ë nhiÖt ®é trªn 8000C tiÕn hµnh rÊt nhanh.

NÕu cã Fe2O3 th× ë 6500C sÏ sinh ra ferit kÏm ZnO.Fe2O3… nhiÖt ®é cµng cao kh¶ n¨ng sinh ra cµng lín. Ferit kÏm kh«ng tan trong axit lo·ng hay trong n−íc. ZnO còng t¸c dông víi Al2O3, SiO2 t¹o thµnh kÏm aluminat vµ silicat lµ nh÷ng hîp chÊt khã tan vµ khã hoµn nguyªn. øng dông cña bét ZnO KÏm «xit th−êng dïng ®Ó s¶n xuÊt kÏm kim lo¹i, hîp chÊt ho¸ häc hoÆc pha chÕ mét sè s¶n phÈm kh¸c.

Trõ «xit kÏm dïng ®Ó luyÖn kÏm, trong c¬ cÊu sö dông cña ngµnh ho¸ chÊt th× 65% «xit dïng chÕ t¹o s¬n, 25% chÕ t¹o cao su, 10% cho c¸c yªu cÇu kh¸c. KÏm «xit dïng cho c¸c ngµnh ho¸ chÊt yªu cÇu ®é h¹t bÐ 0,15 - 10 micr«n, khèi l−îng riªng 5,5g/cm3, ®é bao phñ 100 g/m2, kh¶ n¨ng chøa dÇu 12 - 14, ®é chiÕt quang nD = 1,95 - 2,05, mµu tr¾ng, kh«ng tan trong n−íc, t¸c dông víi CO2 trong kh«ng khÝ t¹o thµnh mµng cacb«nat, kÏm «xit dïng cho luyÖn kim kh«ng cao nh− ngµnh ho¸ chÊt. 7 Ch¼ng h¹n bét oxit kÏm dïng trong thuèc thö ®ßi hëi chøa Ýt nhÊt 98,5%ZnO, l−îng t¹p chÊt tèi ®a cho phÐp trong bét ZnO nh− sau: B¶ng 1: ChÊt l−îng cña bét 98,5%ZnO TT T¹p chÊt % 1 ChÊt kh«ng tan trong n−íc 0,02 2 Clorua (Cl) 0,01 3 Sunfat (SO4) 0,02 4 Nitrat (NO3) 0,01 5 S¾t (Fe) 0,005 6 Asen (As) 0,001 7 Kim lo¹i kiÒm vµ kiÒm thæ (d¹ng sunfat) 0,25 8 §ång (Cu) 0,005 9 Ch× (Pb) 0,05 10 Mangan (Mn) 0,001 V. Tæng quan t×nh h×nh nghiªn cøu trong vµ ngoµi n−íc Cã hai ph−¬ng ph¸p luyÖn kÏm «xit: Ho¶ luyÖn vµ Thuû luyÖn.VÒ Thuû luyÖn s¬ l−îc tãm t¾t nh− sau: dïng dung dÞch axit hoµ t¸ch quÆng kÏm, sau ®ã khö t¹p råi cho thuû ph©n kÕt tña kÏm hi®r«xit, ®em nung ph©n huû hi®r«xit sÏ ®−îc kÏm «xit.

Ng−êi ta dïng dung dÞch trung tÝnh cña qu¸ tr×nh thuû luyÖn ®em thuû ph©n b»ng am«n hi®r«xit ®Ó ®−îc kÏm hi®r«xit vµ am«n sunfat. Nung kÏm hi®r«xit ®−îc kÏm «xit, am«n sunfat dïng lµm ph©n bãn. VÒ ho¶ luyÖn kÏm «xit, dïng c¸c ph−¬ng ph¸p sau: + LuyÖn kÏm «xit tõ kim lo¹i: ch−ng bèc h¬i kim lo¹i kÏm råi «xy ho¸ h¬i ®ã thµnh «xit vµ thu håi ë d¹ng bét. KÏm «xit nµy th−êng dïng trong ngµnh ho¸ chÊt.

+ LuyÖn kÏm «xit tõ quÆng hay c¸c nguyªn liÖu chøa kÏm kh¸c: LuyÖn hoµn nguyªn bèc h¬i kÏm råi «xy ho¸ tiÕp thµnh «xit. T×nh h×nh nghiªn cøu ë n−íc ngoµi 5. LuyÖn bét oxit kÏm tõ kÏm kim lo¹i 8 a) LuyÖn kÏm oxit b»ng lß èng ch−ng ngang : èng ch−ng mét ®Çu bÞt kÝn, mét ®Çu cã lç tho¸t h¬i kÏm ®−îc nèi víi bé phËn oxyho¸, kh«ng cã bé phËn ng−ng tô. èng ch−ng yªu cÇu mÞn, ch¾c ®Ó kÏm láng kh«ng thÊm ra ngoµi.

h−êng ng−êi ta chÕ t¹o èng ch−ng b»ng 70% cacborundium vµ 30% ®Êt sÐt chÞu nhiÖt. Dïng kÏm sè kh«ng ®Õn sè ba lµm nguyªn liÖu luyÖn bét oxit kÏm. KÏm nµy chøa Ýt t¹p chÊt. ®Æc biÖt lµ ch× vµ cadimi nªn chÊt l−îng tèt.