CN101948959B - 一种环保型锌及锌合金熔铸用造渣剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型锌及锌合金熔铸用造渣剂，属于锌及锌合金熔铸工艺技术领域。本造渣剂的配比组成为AlCl3·6H2O 3％～10％、煤粉3％～10％、Na2HPO4·12H2O 2％～5％、ZnCl2 2％～5％、萤石粉50％～65％、NaCl 10％～15％、KCl 8％～10％。本发明造渣剂中不含有传统造渣剂中常用的铵盐、硝酸盐、C6Cl6、CCl4等产生有毒性、重污染的物质。本发明造渣剂应用于锌及锌合金的熔铸造渣处理工艺，可显著降低渣量；造渣过程烟尘排放量少，从而大大改善工作环境，明显降低对环境的污染。
Description
技术领域
本发明提供一种环保型锌及锌合金熔铸用造渣剂，属于锌及锌合金熔铸工艺技术领域，用于锌及锌合金的熔铸造渣、除渣、净化处理工艺。
背景技术
电锌企业在利用阴极锌板熔炼、铸锭生产时，在炉内锌及锌合金液表面发生氧化，产生锌浮渣，在浇铸前若不及时清理则氧化物会残留在锌液中最终夹杂在锌及锌合金锭中，严重影响了锌及锌合金铸锭的质量。另外，浇铸前在清渣时若渣液分离不彻底，则造成大量的金属浪费。所以，实际生产中在浇铸前人为在熔炼炉中添加造渣剂造渣，然后捞渣，再进行浇铸，以保证锌及锌合金的质量。传统的造渣剂为NH4Cl，NH4Cl的熔点较低，在100℃就开始挥发，337.8℃分解为HCl和NH3，即：
NH4Cl→HCl+NH3
分解释放出的HCl和NH3会部分与锌液表面的氧化物发生反应，形成容易分离的浮渣。多年的生产实践证明利用NH4Cl造渣，造渣速度快，发热量大，渣液容易分离，易保证铸锭的质量。但其存在明显的缺点：造渣时产生烟尘量大，有刺激性气体排放，环境污染严重，同时容易造成锌渣中夹杂的金属锌烧损。
近几年来，随着制造业节能减排和清洁生产推广的迫切要求，锌冶炼行业在熔铸工艺领域不断创新，提出了多种替代NH4Cl的造渣剂。如中国专利(公开号：CN 1428444A)中发明了一种由KNO3 3％～5％、C 5％～15％、ZnCl2 5％～15％、C6Cl6 5％～15％、CaF2 50％～80％组成的打渣剂，打渣剂中不含有铵盐，可实现渣液分离，还可降低锌损。但该打渣剂中含有KNO3和C6Cl6，KNO3在造渣时会产生氧化钾和氧化氮，急剧加热到537℃左右会发生爆炸，氧化氮本身就是污染物；C6Cl6属于剧毒气体，造渣时产生的挥发气体污染环境，对人身健康危害较大。又如中国专利(公开号：CN 1428442A)中发明了一种由KNO3、ZnCl2、C6Cl6、CaF2、MgCl2·KCl、木炭组成的锌精炼剂，该发明可以显著降低铸锭中的渣、气含量。但因为该精炼剂中的有效成分含有KNO3和C6Cl6，精炼时产生有毒、刺激性气体，所以不适合我国目前节能减排的生产方针。中国专利(公开号：CN101560607B)中发明了一种由发气剂(组成为醋酸、CCl4、NH4NO3、NaNO3、KNO3、K2CO3、硼砂、NH4HCO3、NaBF4、ZrCl4、NH4Cl、MgCO3中的至少一种)、置换剂(镁、铝、铝-锌合金中的至少一种)、精炼剂(冰晶石、ZnCl2、NaCl中至少一种)、多孔填料(蛭石、膨润土、铝矾土、硅藻土、粘土中的至少一种)制成的块状可用于热浸镀锌浴悬渣处理剂，该处理剂主要用于热浸镀锌浴中悬浮渣(主要为ζ相，FeZn13)的处理，其目的是降低热浸镀锌浴中的铁含量，提高锌浴的流动性，消除镀件表面的疤瘤缺陷。电锌熔铸时，一般生产产品为0#锌锭，锌阴极的成分高于或基本同于锌锭的成分，熔炼炉内为锌液和锌液表面的氧化物，而不同于热浸镀锌浴的成分组成。所以，虽然公开号为CN 101560607B的专利中含有锌熔铸用传统造渣剂的有效成分NH4Cl、CCl4，但其不适用于电锌熔铸的造渣处理。中国专利(公开号：CN 1033199A)中发明了一种由熔盐混合物(由NaCl、KCl、ZnCl2、SnCl2、PbCl2组成)、载体(小尺寸玻璃球、陶瓷球、小卵石中的至少一种)、发泡剂(活性炭颗粒、人造沸石、分子筛中的至少一种)组成的熔锌表面覆盖剂，该覆盖剂主要用于热浸镀锌或锌回收等工艺。该覆盖剂的优点是具有防氧化和还原的能力，熔盐在锌液表面具有较好的流动性，不含有NH4Cl，烟尘排放较少。但因为该覆盖剂使用时在锌液表面呈熔融态，虽覆盖性好，但不利于渣、覆盖剂和锌液的分离，故该覆盖剂不适合用于电锌的熔铸造渣过程。中国专利(公开号：CN 1730197A)中发明了一种由CaF255％～75％、Na3AlF6 3％～8％、KCl 3％～8％、NaCl 5％～10％、ZnCl2 5％～20％、C粉5％～15％组成的锌及锌合金熔铸用造渣剂，该造渣剂不含有NH4Cl、CCl4、C6Cl6等有毒、重污染物质，且能有效地实现造渣时的渣液分离。该造渣剂中含有Na3AlF6、ZnCl2有效成分，该两种化合物极易潮解，故造渣剂中含有较高组分的CaF2以控制造渣剂的过量水解，但结果造成造渣剂造渣速度慢，造渣剂使用前需密封保存等缺陷。为此，研究一种新型造渣剂，降低渣液界面张力，方便渣液分离，提高锌及锌合金利用率，改善工作环境，是该领域技术人员长时期内面临的技术课题。
发明内容
本发明提供一种环保型锌及锌合金熔铸用造渣剂，属于锌及锌合金熔铸工艺技术领域，用于锌及锌合金的熔铸造渣、除渣、净化处理工艺。
本发明技术方案为：环保型锌及锌合金熔铸用造渣剂成分及质量百分比为AlCl3·6H2O 3％～10％、煤粉3％～10％、Na2HPO4·12H2O 2％～5％、ZnCl2 2％～5％、萤石粉50％～65％、NaCl 10％～15％和KCl 8％～10％。
一种环保型锌及锌合金熔铸用造渣剂在锌及锌合金的熔铸造渣处理工艺中作为造渣剂的应用。
本发明造渣剂的配比组成为AlCl3·6H2O 3％～10％、煤粉3％～10％、Na2HPO4·12H2O 2％～5％、ZnCl2 2％～5％、萤石粉50％～65％、NaCl 10％～15％、KCl8％～10％。
本发明造渣剂中的NaCl、KCl、ZnCl2、Na2HPO4·12H2O能降低浮渣与锌液之间的表面张力，有利于渣液之间的分离。造渣剂中的AlCl3·6H2O在造渣时受热分解产生氯化氢，使浮渣中氧化锌膜层破裂并导致氧化锌包裹的金属锌脱落，降低渣中的金属锌含量。造渣剂中的煤粉起到还原剂和分散剂的作用，将部分氧化锌还原，提高金属锌的利用率；另外，在煤粉和萤石粉的共同作用下造渣时可生成干性锌渣，容易清渣。造渣剂中的萤石粉覆盖在锌液表面，防止锌液表面的氧化，并对浮渣起到分散作用，防治锌渣在锌液表面粘接成团，避免渣液分离时渣表面粘锌。本发明造渣剂应用于锌及锌合金的熔铸造渣处理工艺，可显著降低渣量，除渣方便。
本发明通过改变组成质量百分比可应用于不同温度阶段的造渣处理。
本造渣剂有效成分中的易潮解物质只有ZnCl2，且含量较低，造渣剂潮解不明显，实际生产中本造渣剂24小时内使用不需要密封保存，使用方便。
本发明造渣剂中不含有传统造渣剂中常用的铵盐、硝酸盐、六氯苯、四氯化碳等易产生有毒性、重污染气体的物质。造渣过程烟尘排放量少，从而大大改善操作环境，明显降低对环境的污染。
具体实施方式
下面以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。
本发明造渣剂的化学组成及质量配比为：AlCl3·6H2O 3％～10％、煤粉3％～10％、Na2HPO4·12H2O 2％～5％、ZnCl2 2％～5％、萤石粉50％～65％、NaCl 10％～15％、KCl 8％～10％。以上组分均为工业级化工原料。
将上述原料按质量百分比称量，人工或机械混合均匀，然后装袋即可。本发明造渣剂在熔炼炉的添加量为待造渣锌及锌合金液质量的0.1％～0.3％，造渣时间不低于15～25分钟，待炉内金属液表面的渣呈分散粉状时进行清渣处理。
实施例1：AlCl3·6H2O 5％、煤粉8％、Na2HPO4·12H2O 5％、ZnCl2 5％、萤石粉55％、NaCl 12％、KCl 10％。加入量为锌液质量的0.2％，在500℃造渣20分钟后，渣液分离彻底，便于捞渣，造渣过程有少量烟尘产生，没有传统NH4Cl分解生成的大量白烟产生。
实施例2：AlCl3·6H2O 10％、煤粉10％、Na2HPO4·12H2O 3％、ZnCl2 4％、萤石粉50％、NaCl 15％、KCl 8％。加入量为锌液质量的0.15％，在490℃造渣15分钟后，渣液分离彻底，便于捞渣，造渣过程有少量烟尘产生，没有传统NH4Cl分解生成的大量白烟产生。
实施例3：AlCl3·6H2O 3％、煤粉5％、Na2HPO4·12H2O 5％、ZnCl2 2％、萤石粉65％、NaCl 10％、KCl 10％。加入量为锌液质量的0.20％，在505℃造渣25分钟后，渣液分离彻底，便于捞渣，造渣过程有少量烟尘产生，没有传统NH4Cl分解生成的大量白烟产生。
实施例4：AlCl3·6H2O 5％、煤粉3％、Na2HPO4·12H2O 5％、ZnCl2 3％、萤石粉65％、NaCl 12％、KCl 7％。加入量为锌液质量的0.3％，在495℃造渣20分钟后，渣液分离彻底，便于捞渣，造渣过程有少量烟尘产生，没有传统NH4Cl分解生成的大量白烟产生。
实施例5：AlCl3·6H2O 5％、煤粉3％、Na2HPO4·12H2O 2％、ZnCl2 5％、萤石粉65％、NaCl 12％、KCl 8％。加入量为锌液质量的0.1％，在500℃造渣25分钟后，渣液分离彻底，便于捞渣，造渣过程有少量烟尘产生，没有传统NH4Cl分解生成的大量白烟产生。
Claims (1)
1.一种环保型锌及锌合金熔铸用造渣剂，其特征在于它的成分及质量百分比为AlCl3·6H2O 3％～10％、煤粉3％～10％、Na2HPO4·12H2O2％～5％、ZnCl22％～5％、萤石粉50％～65％、NaCl 10％～15％和KCl 8％～10％。
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