Quá trình sản xuất oxit kẽm gián tiếp, còn được gọi là phương pháp Pháp oxit kẽm, đã được người Pháp LeClaire phổ biến vào năm 1844. Với độ tinh khiết và hoạt tính cao, quy trình này đã trở thành phương pháp sản xuất oxit kẽm chủ đạo trên toàn thế giới. Tính theo trọng lượng, phần lớn oxit kẽm trên toàn cầu được sản xuất theo phương pháp này. Sử dụng thỏi kẽm điện phân làm nguyên liệu, quy trình này bao gồm các công đoạn chính như nấu chảy, bay hơi, oxy hóa, làm lạnh và thu hồi, tạo ra các sản phẩm oxit kẽm thành phẩm với kích thước hạt trung bình dao động từ 0,1 đến 10 micromet.
-
Thiết bị của bộ phận nguyên liệu và gia nhiệt
1.1 Thiết bị liên quan đến nguyên liệu thô
Kho chứa/Khu vực lưu trữ thỏi kẽm tinh chế: Dùng để lưu trữ các thỏi kẽm tinh chế bằng phương pháp điện phân đạt tiêu chuẩn, được trang bị các thiết bị chống ẩm và chống bụi. Hệ thống này giúp ngăn ngừa quá trình oxy hóa do ẩm ướt và sự nhiễm bẩn từ tạp chất, đảm bảo độ tinh khiết của nguyên liệu thô, đồng thời cung cấp nguyên liệu sạch cho quá trình nấu chảy tiếp theo.
Bể chứa than cục: Dùng để lưu trữ than cục phục vụ cho việc cung cấp nhiệt, được trang bị các thiết bị cấp liệu nhằm đảm bảo nguồn nhiên liệu ổn định cho lò đốt than và làm nguồn nhiệt cho các lò bay hơi.
1.2 Thiết bị hệ thống sưởi
Lò sưởi đốt than: Thiết bị cung cấp nhiệt chính sử dụng than cục làm nhiên liệu. Thiết bị này tạo ra nhiệt độ cao để cung cấp nhiệt cho lò bay hơi, đồng thời khí thải sinh ra có thể được tái chế để sử dụng lại. Lò được trang bị thiết bị xả xỉ để loại bỏ xỉ đốt định kỳ, đảm bảo quá trình đốt trong lò diễn ra hiệu quả.
Quạt thổi khí (Bộ cấp khí): Cung cấp khí đốt cho lò đốt than để đảm bảo quá trình đốt cháy than cục diễn ra hoàn toàn. Thiết bị này có thể điều chỉnh lưu lượng khí để kiểm soát chính xác cường độ đốt cháy và đáp ứng yêu cầu về nhiệt độ của lò hóa hơi.
-
Thiết bị của Bộ phận Nung chảy và Bay hơi
2.1 Lò nung
Thân lò nấu chảy: Sử dụng kết cấu lò chịu nhiệt cao bằng vật liệu chịu lửa hợp kim cao cấp, được trang bị các lớp cách nhiệt. Chức năng chính của nó là gia nhiệt các thỏi kẽm tinh chế lên nhiệt độ 600–700°C để nấu chảy thành kẽm lỏng, cung cấp nguyên liệu lỏng cho quá trình bay hơi tiếp theo. Cổng xả kẽm lỏng dự phòng giúp đảm bảo việc cung cấp kẽm lỏng ổn định vào lò bay hơi.
Thiết bị làm kín lò: Được chế tạo từ các miếng đệm làm kín chịu nhiệt độ cao để bịt kín cửa lò và cửa nạp nguyên liệu. Thiết bị này giúp giảm thất thoát nhiệt, ngăn chặn tạp chất bên ngoài xâm nhập vào lò gây ô nhiễm kẽm lỏng, đồng thời tránh hiện tượng oxy hóa sớm của kẽm nóng chảy.
Ống dẫn khí thải: Kết nối lò nấu với ống khói để thải khí thải tập trung. Một phần khí thải có thể được tái sử dụng nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng nhiệt.
2.2 Lò bay hơi
Thân lò bay hơi (được trang bị nồi nấu chịu nhiệt độ cao): Thiết bị khí hóa chính có cấu trúc lò chịu nhiệt bằng vật liệu chịu lửa, bên trong được lắp đặt các nồi nấu bằng than chì hoặc nồi nấu bằng nhôm oxit tinh khiết cao, chịu được nhiệt độ trên 1200℃. Thiết bị này làm nóng kẽm lỏng lên trên 1000℃ để bay hơi thành hơi kẽm. Vật liệu nồi nung có khả năng chống ăn mòn và chống sốc nhiệt tuyệt vời để ngăn ngừa sự xói mòn và hư hỏng do kẽm lỏng ở nhiệt độ cao.
Ống dẫn hơi kẽm: Sử dụng đường ống gốm hoặc thạch anh chịu nhiệt độ cao để kết nối lò bay hơi và lò oxy hóa, giúp dẫn truyền hơi kẽm một cách ổn định. Với bề mặt bên trong nhẵn mịn và độ kín khít cao, hệ thống này ngăn chặn hiện tượng rò rỉ hơi kẽm và ngưng tụ sớm.
Thiết bị thu hồi khí thải: Tái sử dụng khí thải từ lò bay hơi đưa trở lại lò nấu chảy làm nguồn nhiệt thứ cấp, giúp tái sử dụng năng lượng nhiệt, giảm tiêu thụ năng lượng và giảm lượng khí thải.
-
Thiết bị trong phần phản ứng oxy hóa
3.1 Lò oxy hóa
Thân lò oxy hóa: Được chế tạo từ thép không gỉ hợp kim cao, lót bằng gạch chịu lửa, có khả năng chịu nhiệt trên 1200℃. Thiết bị này tạo ra một không gian phản ứng kín để hơi kẽm phản ứng với oxy. Hơi kẽm tiếp xúc hoàn toàn với oxy trong lò để tiến hành phản ứng oxy hóa và tạo ra bột oxit kẽm, kèm theo hiện tượng phát quang rực rỡ và sự giảm nhiệt độ trong quá trình phản ứng.
Quạt cấp khí: Cung cấp không khí sạch vào lò oxy hóa để đảm bảo lượng oxy đủ cho phản ứng oxy hóa. Lưu lượng khí có thể điều chỉnh giúp kiểm soát cường độ phản ứng và hiệu suất hình thành hạt oxit kẽm, từ đó ngăn ngừa tình trạng oxy hóa không đủ hoặc quá mức.
Thiết bị thu gom oxit kẽm trong lò: Một cửa xả thu gom được bố trí sẵn ở đáy lò oxy hóa dùng để thu gom bột oxit kẽm mới được tạo ra. Sau khi sàng lọc, bột thô được bán dưới dạng sản phẩm hạ cấp, trong khi bột mịn được trộn lẫn với oxit kẽm thu gom từ hệ thống lọc túi để tiến hành xử lý tổng hợp.
Thiết bị thu hồi kẽm tinh chế từ phụ phẩm: Các đường ống thu hồi sẽ thu gom các phụ phẩm kẽm tinh chế chưa được oxy hóa hoàn toàn trong quá trình phản ứng, sau đó đưa chúng trở lại lò nấu chảy để tái sử dụng, từ đó giảm thiểu lãng phí nguyên liệu thô và nâng cao tỷ lệ sử dụng.
-
Thiết bị của bộ phận làm mát và vận chuyển
4.1 Đường ống vận chuyển làm mát kiểu xương cá
Thân ống dẫn kiểu xương cá: Đường ống thép không gỉ chịu nhiệt độ cao được thiết kế theo cấu trúc xương cá, nối lò oxy hóa với thiết bị làm mát bề mặt. Đường ống này vận chuyển bột oxit kẽm ở nhiệt độ cao đồng thời thực hiện quá trình làm mát sơ bộ trong quá trình vận chuyển. Thiết kế cấu trúc nghiêng giúp tránh tắc nghẽn đường ống và đảm bảo dòng chảy bột diễn ra trơn tru.
Cách nhiệt đường ống và thiết bị làm mát phụ trợ: Có thể lắp đặt các lớp vỏ làm mát trên thành ngoài đường ống, kết hợp với phương pháp làm mát bằng không khí tự nhiên để hạ nhiệt độ bột oxit kẽm bên trong đường ống, giảm hiện tượng vón cục của bột và giảm tải cho các công đoạn làm mát tiếp theo.
4.2 Thiết bị làm mát bề mặt
Thiết bị làm mát bề mặt / Áo làm mát: Thiết bị làm mát bằng thép không gỉ kết hợp cả làm mát bằng nước và làm mát bằng không khí để nhanh chóng làm mát bột oxit kẽm ở nhiệt độ cao xuống dưới 100℃. Thiết bị này ngăn chặn hiện tượng vón cục của bột và quá trình oxy hóa thứ cấp, tách một phần các hạt oxit kẽm cỡ lớn trong quá trình làm mát, đồng thời chuẩn bị nguyên liệu cho quá trình thu gom bụi bằng túi lọc tiếp theo.
Hệ thống tuần hoàn chất làm mát: Đối với cấu hình làm mát bằng nước, các máy bơm nước và tháp giải nhiệt hỗ trợ giúp tạo ra nguồn nước làm mát tuần hoàn, duy trì hiệu suất làm mát ổn định và tránh lãng phí tài nguyên nước.
-
Thiết bị của Bộ phận Thu gom Bụi và Chế biến Sản phẩm Hoàn thiện
5.1 Máy lọc bụi túi xung
Máy lọc bụi túi xung: Thiết bị thu gom bụi chính với diện tích lọc được thiết kế phù hợp với công suất sản xuất. Sử dụng túi lọc bằng vải kim chịu nhiệt độ cao (khả năng chịu nhiệt ≥120℃) với hiệu suất loại bỏ bụi trên 99,91%. Thiết bị này thu giữ các hạt oxit kẽm mịn đã được làm mát và lọc các tạp chất trong luồng khí để đảm bảo độ tinh khiết của sản phẩm thành phẩm, sản xuất oxit kẽm với kích thước hạt trung bình từ 0,1 đến 10 micromet.
Thiết bị làm sạch tro bằng xung khí: Được trang bị van xung và bình chứa khí nén để định kỳ làm sạch bột oxit kẽm bám dính trên túi lọc, giúp ngăn ngừa tình trạng tắc nghẽn túi lọc, duy trì hiệu suất thu gom bụi ổn định và kéo dài tuổi thọ của túi lọc.
Bồn chứa và bộ phận xả: Một bồn chứa bằng thép không gỉ ở phía dưới, kết hợp với bộ xả rung, giúp vận chuyển đều đặn bột oxit kẽm đã thu thập đến thiết bị cân và đóng gói, từ đó tránh tình trạng vón cục và tắc nghẽn khi xả.
5.2 Thiết bị sàng lọc oxit kẽm trong lò
Máy rây rung / Máy rây phân loại: Máy rây làm bằng thép không gỉ, được trang bị các tấm lưới có kích thước mắt lưới khác nhau. Thiết bị này dùng để phân loại bột oxit kẽm thu được từ lò oxy hóa, nhằm tách bột mịn và bột thô. Bột mịn được đưa vào dòng sản phẩm thành phẩm chính, trong khi bột thô được bán dưới dạng hàng hạ cấp để tận dụng hiệu quả các loại sản phẩm và tối đa hóa lợi ích kinh tế.
Bộ phận thay thế lưới lọc: Giúp thay thế nhanh chóng các loại lưới lọc có kích thước mắt lưới khác nhau, cho phép điều chỉnh tiêu chuẩn phân loại theo nhu cầu thị trường và đáp ứng các yêu cầu về kích thước hạt của sản phẩm theo yêu cầu cụ thể.
5.3 Thiết bị cân và đóng gói
Máy cân tự động: Thiết bị cân điện tử có độ chính xác cao, dùng để đo lường chính xác lượng oxit kẽm thành phẩm nhằm đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật đóng gói. Được tích hợp với các thiết bị ghi dữ liệu để phục vụ thống kê sản xuất và truy xuất nguồn gốc chất lượng.
Máy đóng gói: Thiết bị đóng gói bán tự động hoặc hoàn toàn tự động dùng để đóng gói bột oxit kẽm đã được định lượng vào túi đóng gói hoặc bao tải lớn, được trang bị bộ phận hàn kín để đảm bảo đóng gói kín khí. Thiết bị này giúp bảo vệ bột oxit kẽm khỏi độ ẩm và ô nhiễm, đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định trong quá trình bảo quản và vận chuyển.
-
Thiết bị của Phòng Bảo vệ Môi trường và Hỗ trợ
6.1 Thiết bị xử lý khí thải
Ống khói: Được kết nối với hệ thống ống dẫn khí thải của lò nấu chảy và lò bay hơi để thải khí thải tập trung. Được kết hợp với các thiết bị xử lý khí thải như tháp rửa phun để loại bỏ các chất độc hại và đảm bảo khí thải đáp ứng các tiêu chuẩn bảo vệ môi trường.
Thiết bị giám sát khí thải: Các thiết bị giám sát trực tuyến được lắp đặt tại các đầu ống khói, giúp phát hiện nồng độ khí thải theo thời gian thực, đảm bảo quá trình sản xuất tuân thủ quy định và loại bỏ các rủi ro liên quan đến tuân thủ môi trường.
6.2 Thiết bị phụ trợ chung
Hệ thống phân phối và điều khiển điện: Bao gồm các tủ phân phối điện và tủ điều khiển nhiệt độ, cung cấp nguồn điện ổn định cho các thiết bị trong toàn bộ quy trình sản xuất, đồng thời đảm bảo điều chỉnh chính xác nhiệt độ lò, lưu lượng không khí và hiệu suất làm mát, từ đó đảm bảo hoạt động sản xuất diễn ra ổn định.
Dụng cụ bảo trì và đại tu: Bao gồm các dụng cụ chịu nhiệt độ cao, thiết bị phát hiện rò rỉ, nồi nung dự phòng và túi lọc dùng cho công tác bảo trì thiết bị hàng ngày và xử lý sự cố khẩn cấp. Điều này đảm bảo quá trình sản xuất diễn ra liên tục và giảm thiểu tổn thất do ngừng hoạt động.