CN102242278A - 一种利用热镀铝锌渣真空生产锌和铝铁硅型脱氧剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用热镀铝锌渣真空生产锌和铝铁硅型脱氧剂的方法,属于有色金属火法冶炼技术领域。将热镀铝锌渣破碎、烘干后放入真空炉坩埚内,在炉内压力0~100Pa范围、升温速率10~25℃/min、蒸馏温度600~1300℃、热镀铝锌渣蒸发0.5~7h的条件下,坩埚内残余物为铝铁硅合金,金属锌经挥发冷凝收集。回收得到的铝铁硅中锌的含量能降至0.5%以下,挥发物锌含量大于90%。本发明整个工艺过程安全可控,操作方便,所需设备简单,能够实现热镀铝锌渣的综合回收利用,为热镀铝锌渣处理提供了一种新的处理工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种综合回收热镀铝锌渣的方法,特别是用真空炉处理热镀铝锌渣、实现锌的再生利用与铝铁硅型脱氧剂生产的方法,属于有色金属火法冶炼技术领域。
背景技术
钢铁是工业上应用最广泛的金属材料,它具有诸多优良性能,但是它在大气、海水、土壤或其他介质中使用时均会发生不同程度的腐蚀。钢铁的腐蚀不仅带来巨大的经济损失,还会造成惨重的人员伤亡,因此人们积极研究钢铁的防腐蚀措施,热浸镀锌是钢铁保护最直接、最有效的方法之一。但是,随着钢铁材料的发展以及人们对镀层耐腐蚀性更苛刻的要求,利用传统热浸镀锌技术已经不能得到符合要求的镀层。为了解决此问题,人们开始向锌浴中添加合金元素形成锌合金镀层。铝是最常用的添加元素,由此形成了热浸镀Al-Zn合金镀层体系。近年在Al-Zn合金镀层体系为基础衍生出多种新型合金镀层,如:热浸镀锌铝硅镀层,热浸镀锌铝硅稀土镀层等。但是,无论是对钢铁件进行热浸镀锌合金生产,还是生产用于热浸镀用锌合金,他们在生产的过程中都会产生大量的以铝、锌、铁、硅为主要成分的渣。这种渣与传统热浸镀锌产生的锌含量高的渣不同,其铝、锌、铁、硅四种成分的总含量>90%,而且其中铝含量一般比较高。
国内专利91101840公开了一种以热镀锌渣为原料采用真空蒸馏提锌的方法和设备,该设备间断操作,控制炉温700~1000℃,真空度133.3×10至133.3×10-1帕,可得到1、2号锌。国内专利CN 1566417A公开了直接用热镀锌渣为原料,将装有锌渣的反应器置于特制的电炉内,在一定的气氛中反应相应的时间,即生成外观为白色疏松的氧化锌晶须的方法。国内专利CN 1421535A公开了一种热镀锌锌渣的再生新工艺,在热镀锌锌渣中加入铝调质,并采用保护介质隔离空气,在熔炉中加热到500℃—900℃,恒温至全部融化,使铝与液体锌渣混合后,降温至400℃—500℃,锌液与浮渣分离,可分离出80%以上的锌,分离后的浮渣可进入溶解槽,经净化除铁后进行点解积锌,也可直接将所分离的浮渣进行点解,所得到的锌的纯度在90%以上。国外文献报道在1250℃,6.7Pa条件下对Al-Fe-Si渣进行蒸馏,可得到95.50%粗铝。另有报道称Alcan等从1961年开始用在真空中生产铝的低价化合物,再分解提铝的方法来处理Al-Fe-Si渣,产量大7000t/a,因经济上的原因,该厂在1967年停产。
目前,热镀铝锌渣处理方法主要有:国内专利CN 101629244A所公开的一种以废Al-Zn-Fe-Si合金为原料,锌为溶剂,原料经锌溶、真空蒸馏再生金属铝、锌的方法。在温度450~750℃、搅拌速度160~300r/min、溶解时间1~5h条件下进行溶解,使合金中铝进入锌液中形成锌铝合金液,Fe、Si及其他成分不熔或微熔形成浮于液面的熔渣,再将锌铝合金液与熔渣分离。锌铝合金用真空蒸馏法分离铝和锌,得到金属铝和锌,熔渣用真空蒸馏法将渣中锌进行回收,最终实现将废Al-Zn-Fe-Si合金中的金属铝、锌再生。
本发明采用真空炉对热镀铝锌渣进行处理,在适当的升温速率、温度、蒸馏时间、真空度的条件下,可直接生成锌以及铝铁硅型脱氧剂。整个工艺过程安全可控,操作方便,所需设备简单,对环境友好,金属的收得率高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种真空处理热镀铝锌渣,直接生产锌和铝铁硅型脱氧剂的方法,简化现有技术工艺流程、提高金属收得率。
本发明的技术方案是:以热镀铝锌渣为原料,在适当的升温速率、蒸馏温度、蒸馏时间和真空度条件下,将原料置于真空炉坩埚内冶炼,使热镀铝锌渣中的金属锌挥发(蒸馏)进入冷凝器,而坩埚内的残余物即为铝铁硅合金,固体进料和出料,直接生产锌和铝铁硅型脱氧剂。
本发明的具体工艺步骤是:
(1)将热镀铝锌渣破碎为粒径为2~10cm的块状,烘干后置于真空炉坩埚内;
(2)开启真空泵,将炉内压力控制在0~100Pa范围内;
(3)以10~25℃/min的速率升温,至600~1300℃的蒸馏温度;
(4)保温0.5~7h,使热镀铝锌渣中的金属锌挥发(蒸馏)进入冷凝器,在420℃以下,冷凝为金属锌;
(5)蒸发完成后,收集冷凝器中的金属锌和坩埚内的残余物铝铁硅合金。
所述热镀铝锌渣原料的成分为:Al 30~90%,Fe 3~40%,Zn 5~50%,Si 1~40%。
本发明回收所得金属锌纯度>90%,铝铁硅中锌含量<0.5%。
本发明通过对温度、压力和时间的合理控制,无需加入任何其他添加剂,即可在真空炉内直接实现对热镀铝锌渣中锌和铝铁硅合金的综合回收,整个工艺过程在蒸馏过程在真空中进行,产品纯度高,对人员及环境均无影响,具有工艺和所需设备简单、安全可控、操作方便、无需加入添加剂、无三废排放等优点。为热镀铝锌渣的处理提供了一种新的工艺,能有效实现热镀铝锌渣中二次资源的综合回收利用。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述,但本发明的内容不限于所述范围。
实施例1:参见图1,将1.5kg热镀铝锌渣(成分为:Al 52%,Zn 22%,Fe 20%,Si 4%)破碎为粒径2~5cm的小块,烘干后置于真空炉坩埚内,控制炉内压力在75~100Pa范围内,以10℃/min的速率升温,至800℃蒸馏温度后,保温7h,使热镀铝锌渣中的金属锌挥发(蒸馏)进入冷凝器,在420℃的条件下,冷凝为金属锌。蒸发完成后,坩埚内得到的产物为残留物铝铁硅合金,真空炉内(冷凝器中)得到的产物为挥发物金属锌。通过化学分析,确定残留物中Al含量为66%、Fe含量为25.6%、Si含量为5%、Zn含量为0.3%,挥发物中Zn含量为98%。
实施例2:参见图1,将1kg热镀铝锌渣(成分为:Al 60%,Zn 25%,Fe 11%,Si 3%)破碎为粒径3~8cm的小块,烘干后置于真空炉坩埚内,控制炉内压力在10~20Pa范围内,以15℃/min的速率升温,至1000℃蒸馏温度后,保温2h,使热镀铝锌渣中的金属锌挥发(蒸馏)进入冷凝器,在400℃条件下,冷凝为金属锌。蒸发完成后,坩埚内得到的产物为残留物铝铁硅合金,真空炉内(冷凝器中)得到的产物为挥发物金属锌。通过化学分析,确定残留物中Al含量为79%、Fe含量为14%、Si含量为4%、Zn含量为0.1%,挥发物中Zn含量为95%。
实施例3:参见图1,将3kg热镀铝锌渣(成分为:Al 55%,Zn 29%,Fe 13%,Si 2%)破碎为粒径3~10cm的小块,烘干后置于真空炉坩埚内,控制炉内压力在0~1Pa范围内,以22℃/min的速率升温,至1200℃蒸馏温度后,保温6h,使热镀铝锌渣中的金属锌挥发(蒸馏)进入冷凝器,在300℃条件下,冷凝为金属锌。蒸发完成后,坩埚内得到的产物为残留物铝铁硅合金,真空炉内(冷凝器中)得到的产物为挥发物金属锌。通过化学分析,确定残留物中Al含量为77%、Fe含量为18%、Si含量为2.6%、Zn含量为0.06%,挥发物中Zn含量为93%。
实施例4:参见图1,将2kg热镀铝锌渣(成分为:Al 70%,Zn 20%,Fe 6%,Si 2%)破碎为粒径2~4cm的小块,烘干后置于真空炉坩埚内,控制炉内压力为0,以25℃/min的速率升温,至1300℃蒸馏温度后,保温0.5h,使热镀铝锌渣中的金属锌挥发(蒸馏)进入冷凝器,在200℃条件下,冷凝为金属锌。蒸发完成后,坩埚内得到的产物为残留物铝铁硅合金,真空炉内(冷凝器中)得到的产物为挥发物金属锌。通过化学分析,确定残留物中Al含量为89%、Fe含量为7.6%、Si含量为2.5%、Zn含量为0.4%,挥发物中Zn含量为91%。
实施例5:参见图1,将2.5kg热镀铝锌渣(成分为:Al68%,Zn24%,Fe5%,Si2%)破碎为粒径7~10cm的小块,烘干后置于真空炉坩埚内,控制炉内压力在30~50Pa范围内,以18℃/min的速率升温,至600℃蒸馏温度后,保温4h,使热镀铝锌渣中的金属锌挥发(蒸馏)进入冷凝器,在380℃条件下,冷凝为金属锌。蒸发完成后,坩埚内得到的产物为残留物铝铁硅合金,真空炉内(冷凝器中)得到的产物为挥发物金属锌。通过化学分析,确定残留物中Al含量为90%、Fe含量为6.6%、Si含量为2.6%、Zn含量为0.5%,挥发物中Zn含量为91%。
实施例6:工艺过程与实施例5相同,采用的热镀铝锌渣成分为Al 90%,Fe 3%,Zn 5%,Si 1%,所得残留物中Al含量为94.5%、Fe含量为3.1%、Si含量为1%、Zn含量为0.1%,挥发物中Zn含量为94%。
实施例7:工艺过程与实施例5相同,采用的热镀铝锌渣成分为Al 30%,Fe 40%,Zn 5%,Si 1%,所得残留物中Al含量为31.5%、Fe含量为42%、Si含量为1%、Zn含量为0.2%,挥发物中Zn含量为93%。
实施例8:工艺过程与实施例5相同,采用的热镀铝锌渣成分为Al 30%,Fe 8%,Zn 50%,Si 5%,所得残留物中Al含量为59%、Fe含量为16%、Si含量为9.5%、Zn含量为0.45%,挥发物中Zn含量为96%。
实施例9:工艺过程与实施例5相同,采用的热镀铝锌渣成分为Al 30%,Fe 9%,Zn 12%,Si 40%,所得残留物中Al含量为34%、Fe含量为10%、Si含量为45%、Zn含量为0.4%,挥发物中Zn含量为92%。
Claims (4)
1.一种利用热镀铝锌渣真空生产锌和铝铁硅型脱氧剂的方法,其特征在于:将热镀铝锌渣破碎、干燥后,置于真空炉中冶炼,通过控制炉内温度、真空度、蒸发时间、升温速率,使金属锌从热镀铝锌渣中挥发,产出金属锌和铝铁硅型脱氧剂。
2.根据权利要求1所述的利用热镀铝锌渣真空生产锌和铝铁硅型脱氧剂的方法,其特征在于具体的工艺步骤是:
(1)将热镀铝锌渣破碎为粒径为2~10cm的块状,烘干后置于真空炉坩埚内;
(2)开启真空泵,将炉内压力控制在0~100Pa范围内;
(3)以10~25℃/min的速率升温,至600~1300℃的蒸馏温度;
(4)保温0.5~7h,使热镀铝锌渣中的金属锌挥发进入冷凝器,在低于420℃的条件下,冷凝为金属锌;
(5)蒸发完成后,收集冷凝器中的金属锌和坩埚内的残余物铝铁硅合金。
3.根据权利要求1或2所述的利用热镀铝锌渣真空生产锌和铝铁硅型脱氧剂的方法,其特征在于:所述热镀铝锌渣原料的成分为:Al 30~90%,Fe 3~40%,Zn 5~50%,Si 1~40%。
4.根据权利要求1或2所述的利用热镀铝锌渣真空生产锌和铝铁硅型脱氧剂的方法,其特征在于:所得金属锌中Zn>90%,铝铁硅合金中Zn<0.5%。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111116 |