CN101092668A - 利用锌渣生产锌合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用锌渣生产锌合金的方法。本方法主要步骤是：将锌渣和铝在熔炉中加热到500℃～600℃，至全部融化后降温至一定温度，使锌液与浮渣分离完全，液态锌铝混合物冷却加工成铝锌锭；浮渣用双真空锌渣提纯炉进行处理得到再生锌，将再生锌直接输送到熔炉内进行熔化铸锭；将残渣集中，添加适量碳粉，在双真空锌渣提纯炉内进行处理，温度提高到600℃以上，将残渣中的锌和铅等易挥发成分较彻底地还原后分离回收；从结晶器上分离收集产物和尾渣。本锌渣处理新方法在机理上是熔融铸锭和真空蒸馏法的有机结合，在能量及原料损耗上可以降到最低值，而且整个过程基本无废物产生，副产物得到直接利用，对环境几乎没有影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种热镀锌锌渣的回收利用技术，尤其涉及一种利用锌渣生产锌合金的方法。
背景技术
热镀锌锌渣的回收利用技术目前已经有湿法和火法两大类工艺，具体方法很多。
湿法工艺的主要设备是一套溶液电解装置，可以得到纯度较高的锌，缺点是工艺复杂，电解液必须进行充分净化，杂质分离的操作难度大，增加了能量和物料损耗。严格控制电解条件及沉淀剂选择性和效率，势必会增加操作难度。
火法工艺比较先进的设备是真空蒸馏装置和熔盐电解装置。在真空蒸馏工艺中，锌渣需要加热到800℃～900℃左右，在真空环境下，使锌渣在低于锌沸点的情况下完成蒸馏过程。熔盐电解工艺中，锌渣制作成阳极，在适当的熔盐中完成锌渣再生，再生后的锌在阴极处收集。
由于热镀锌锌渣的中含锌量过高，夹杂的金属锌在火法处理过程中可能对处理装置造成腐蚀损伤，因此必须考虑完善的防腐措施。采用热喷涂进行表面处理已经在热镀锌生产中普遍采用，但由于目前热喷涂工艺成本较高，目前在锌渣处理上，还是普遍采用衬耐材的方法进行处理。由于耐材本身的结构及成分限制，实际上只起缓冲作用，一旦锌液彻底穿透耐材，还是会直接腐蚀钢构表面。
国内外针对锌渣的再生提纯工艺种类很多，但无论是火法还是湿法，单一方法都存在着自身难以克服的弱点。传统意义上的火法提纯工艺，是将锌渣内的锌完全靠蒸发与其他杂质分离，再配合蒸气收集设备得到再生锌，这种方法对含锌量不高的锌渣是适用的，但对于高达90％的热镀锌渣来讲，这种工艺消耗了过度的能源。同样的，湿法工艺也存在类似的过多消耗能源的现象。
火法和湿法工艺在技术上都已经非常成熟，但仍然存在一些缺陷，是无法从根本上消除的。目前，锌渣处理的发展趋势是，加强对再生锌产品的成分控制和提高生产效率，从节能和环保角度出发，开发更好的锌渣再生工艺势在必行。
发明内容
本发明的目的是针对热镀锌生产过程中产生的锌渣，研究开发高效、低能耗的锌渣提纯新工艺。分离提纯后的锌产品可以直接返回生产使用。
本发明的目的是这样实现的：
一种利用锌渣生产锌合金的方法，如果锌含量小于90％，包括以下步骤：
1)用双真空锌渣提纯炉进行处理，结晶器上得到再生锌，残渣留在料筐内。(其中双真空锌渣提纯炉是采用专利号为CN02261744.2的专利产品，下同)；
2)将结晶器上的再生锌机械剥离，直接输送到熔炉内进行熔化铸锭；
3)将残渣集中，添加适量碳粉，在双真空锌渣提纯炉内进行处理，温度提高到600℃以上，将残渣中的锌和铅等易挥发成分较彻底地还原后分离回收；
4)从结晶器上分离收集产物和尾渣。
上述的利用锌渣生产锌合金的方法，如果锌含量大于或等于90％，在用双真空锌渣提纯炉进行处理之前还包括以下步骤：
1)将锌渣和铝在熔炉中加热到500℃～600℃，至全部融化，铝与液态锌渣充分混合。其中锌渣与铝的配比约是100∶5～100∶8，熔炉加热时充惰性气体保护和搅拌；
2)降温到400℃～500℃，锌液与浮渣充分分离。其中仅设置烟气冷却通道，通过烟气降温冷却，降温的速度控制在5℃～20℃/分钟，降至设定温度后再恒温3～10分钟；
3)捞出表面浮渣，将液态锌铝混合物冷却加工成铝锌锭，成型后的浮渣装入料筐。
本发明由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明工艺将简单的物理分离与真空法提纯工艺相结合，生产效率高，操作方便，能耗低，设备投资和生产运行费用大大降低。从环保角度看，新工艺过程基本无废物产生，副产物得到直接利用，对环境几乎没有影响。
附图说明
通过以下对发明的实施例并结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体方法特征和优点。其中，附图为：
图1为本发明锌渣处理工艺流程图。
具体实施方式
实施例一：
采用2030的热镀锌废渣，其主要化学成分如下：含Al3.1％、含Pb0.15％、含Fe1.3％、含Zn94.5％、含Cd0.11％。
结合图1所示工艺流程图，取5千克锌渣和100克铝片加入到熔炉内，加热到550℃，恒温至完全融化后进行机械搅拌，以使液态部分均匀混合，此过程中熔炉采取密封措施，仅设置烟气冷却通道，减少氧化或其他反应的发生。然后以5℃/分钟的速度使炉温降至475℃，再恒温5分钟，以确保锌液和浮渣充分分离。捞取表面浮渣至特制模具内，进入后续真空炉提纯。液态部分倾倒入铸锭内，冷却后称重，得到3.9千克锌锭，含锌量为98.3％，铝含量为1.6％。
其余同上，若提高铝片加入量至300克，可得到含锌94.9％，含铝5％的锌锭。
浮渣(约占锌渣总量的1/4)分离后采用特制模具制成适当规格的渣锭，然后置于料筐内，采用双真空锌渣提纯炉进行处理，再生锌在结晶器上完成收集，分离后直接加入到熔炉内，经过融化后铸成锌锭。残渣经过集中，添加一定量的碳粉后进行压块，再次采用双真空锌渣提纯炉进行处理，得到纯度稍低的再生锌(可能含较高量的铅)，这部分再生锌可以根据需要通过重新熔融调质后制成锌锭，实际上，在热镀锌生产上，经常需要往锌锅内加入高铅锌锭。
经过深处理的锌渣还会产生不超过3％的尾渣，尾渣内基本不含锌和铅(不高于0.5％)，以氧化铁，氧化铝为主，还有少量的硅钙成分。
此过程中关键设备有两个，一是熔炉，强调密封性能和使用寿命；二是双真空锌渣提纯炉，要求比较严格的真空和温度控制。
熔炉的技术条件：1)炉温400℃～700℃；2)惰性气体保护和搅拌；3)加热时间2～8小时；4)作业周期12小时；5)集尘装置，用于收集挥发性物质。
双真空锌渣提纯炉的技术条件：1)真空度需要保证在20帕以下；2)温度控制在650℃～850℃；3)锌渣用料筐采用防锌液腐蚀处理，或采用热喷涂，或内陈钼板。
实施例二：
如果锌渣含锌量小于90％，先进入双真空锌渣提纯炉，进行处理，结晶器上得到再生锌，残渣留在料筐内。将结晶器上的再生锌机械剥离，直接输送到熔炉内，重复实施例一的步骤。
Claims (7)
1.一种利用锌渣生产锌合金的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)用双真空锌渣提纯炉进行处理，结晶器上得到再生锌，残渣留在料筐内；
2)将结晶器上的再生锌机械剥离，直接输送到熔炉内进行熔化铸锭；
3)将残渣集中，添加适量碳粉，在双真空锌渣提纯炉内进行处理，温度提高到600℃以上，将残渣中的锌和铅等易挥发成分较彻底地还原后分离回收；
4)从结晶器上分离收集产物和尾渣。
2.如权利要求1所述的利用锌渣生产锌合金的方法，其特征在于：在步骤1之前还包括以下步骤：
1)将锌渣和铝在熔炉中加热到500℃～600℃，至全部融化，铝与液态锌渣充分混合；
2)降温到400℃～500℃，锌液与浮渣充分分离；
3)捞出表面浮渣，将液态锌铝混合物冷却加工成铝锌锭，成型后的浮渣装入料筐。
3.如权利要求2所述的利用锌渣生产锌合金的方法，其特征在于：所述步骤1中的锌渣与铝的配比约是100∶5～100∶8。
4.如权利要求2所述的利用锌渣生产锌合金的方法，其特征在于：所述步骤1中熔炉加热时充惰性气体保护和搅拌。
5.如权利要求2所述的利用锌渣生产锌合金的方法，其特征在于：所述步骤2中通过烟气降温冷却。
6.如权利要求2所述的利用锌渣生产锌合金的方法，其特征在于：所述步骤2中降温的速度控制在5℃～20℃/分钟。
7.如权利要求2所述的利用锌渣生产锌合金的方法，其特征在于：所述步骤2中降至设定温度后再恒温3～10分钟。
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