CN103614570A - 利用锌渣生产锌锭的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用锌渣生产锌锭的方法及装置，属于锌渣提纯技术领域。该装置包括外罐（1）和内罐（2），内罐（2）内的上部设置有结晶器（3），结晶器（3）的正下方、位于内罐（2）内的中部位置设置有铸模（4），内罐（2）内的下部设置有料筐（5）；内罐（2）的侧壁上设置有第一加热炉丝（6）和第二加热炉丝（7）。本发明方法是利用该装置，首先将锌渣装入料筐（5）中；抽真空，经第一加热炉丝（6）加热，料筐（5）中的锌渣被加热成锌蒸汽而富集于结晶器（3）的底部；第二加热炉丝（7）加热，使结晶器（3）底部的锌成为液体滴入铸模（4）中冷却后得到锌锭。利用本发明装置和方法能够得到纯度更高、质量更好的锌锭。

Description

利用锌渣生产锌锭的装置及方法
技术领域
本发明属于锌渣提纯技术领域，尤其涉及一种利用锌渣生产锌锭的方法及装置。
背景技术
锌是冷轧镀锌钢板生产的主要原料，在其生产过程中会产生相当数量的锌渣（浮渣），随着热镀锌生产的扩大，其产生量将呈上升趋势。
锌渣的处理方法主要有湿法和火法，其都成功应用于锌渣的再生提纯生产。湿法工艺的主要设备是一套锌渣重熔电解装置，利用电解法进行分离提纯，阴极析出的锌熔融后加工成锌锭，但耗电量较大，并需使用酸溶剂，耗酸量也较大。而火法工艺主要采用真空蒸馏，应用金属元素在真空环境条件的物理三态变化，通过电加热蒸馏分离提纯得到锌。目前，国内大多采用真空蒸馏的方法，其产品质地多呈疏松状，外观质量差，且常含部分氧化锌，导致产品纯度不高。
发明内容
为了克服现有技术中真空蒸馏提纯锌渣的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种用锌渣生产锌锭的方法及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：利用锌渣生产锌锭的装置，包括外罐和内罐，内罐的中部和下部进入外罐中、内罐的顶部在外罐壳体包围范围之外，或者内罐整体进入外罐中；外罐的壳体与内罐的壳体之间形成密闭的外腔；外罐的壳体上设置有外罐抽气管，内罐的壳体上设置有内罐抽气管；内罐内的上部设置有结晶器，结晶器的正下方、位于内罐内的中部位置设置有铸模，内罐内的下部设置有料筐；内罐的侧壁上、位于料筐的横向对应位置处设置有第一加热炉丝，内罐的侧壁上、位于结晶器的横向对应位置处设置有第二加热炉丝。
其中，上述装置中，第一加热炉丝和第二加热炉丝位于外罐的壳体与内罐的壳体之间形成的外腔范围内。
其中，上述装置中，结晶器内设置有冷却装置。
进一步的，所述冷却装置为管壁式水冷换热器。
其中，上述装置中，内罐的侧壁上、位于料筐和铸模的横向对应位置处设置有第一加热炉丝。
其中，上述装置中，所述铸模为槽体结构。
本发明利用锌渣生产锌锭的方法，利用上述任一项所述的装置，首先将锌渣装入料筐中；通过外罐抽气管和内罐抽气管抽气使内罐中的压力为1～20Pa，使外腔中的压力为400～500Pa；经第一加热炉丝加热，料筐中的锌渣被加热成锌蒸汽，锌蒸汽遇到温度较低的结晶器从而富集于结晶器的底部；待锌蒸汽富集完成后，停止第一加热炉丝的加热；第二加热炉丝开始加热，使结晶器底部的锌成为液体滴入铸模中，冷却后得到锌锭。
其中，上述方法中，第一加热炉丝加热的温度为800～900℃；第二加热炉丝的加热温度为550～650℃。
其中，上述方法中，第一加热炉丝加热时，结晶器的温度为400～500℃。
本发明的有益效果是：通过本发明装置，控制内罐中的压力为1～20Pa，通过对第一加热炉丝加热温度的控制800～900℃，通过对第二加热炉丝温度的控制550～650℃，能够得到纯度更高、外观质量更好的锌锭。
附图说明
图1为本发明装置其中一种实施方式的结构示意图。
图中标记为：外罐1、外腔12、外罐抽气管13、内罐2、内罐抽气管21、结晶器3、铸模4、料筐5、第一加热炉丝6、第二加热炉丝7。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，利用锌渣生产锌锭的装置，包括外罐1和内罐2，内罐2的中部和下部进入外罐1中、内罐2的顶部在外罐1壳体包围范围之外，或者内罐2整体进入外罐1中；外罐1的壳体与内罐2的壳体之间形成密闭的外腔12；外罐1的壳体上设置有外罐抽气管13，内罐2的壳体上设置有内罐抽气管21；内罐2内的上部设置有结晶器3，结晶器3的正下方、位于内罐2内的中部位置设置有铸模4，内罐2内的下部设置有料筐5；内罐2的侧壁上、位于料筐5的横向对应位置处设置有第一加热炉丝6，内罐2的侧壁上、位于结晶器3的横向对应位置处设置有第二加热炉丝7。
本领域技术人员可以理解的是：本发明内罐2的中部和下部进入外罐1中、内罐2的顶部在外罐1壳体包围范围之外，至于确切的位置，只要方便于安装和使用即可，本发明也可以将内罐2整体进入外罐1中，但该设置明显不利于平时生产的操作，因此，优选的是罐的中部和下部进入外罐1中。本发明内罐2也是可以密封的腔体，内罐2的顶部也设置有可开关的门，以便于锌渣的装入与取出，这是本领域技术常识，不再进一步限定。本发明铸模4与内罐2之间是可拆卸连接的，同样以便于锌渣的装入与取出。从理论上讲，本发明外罐1其实可以舍去，但是舍去之后，由于内罐2压力很低，在加热时内罐2很容易变形而发生危险，如果内罐2使用很好的金属材质可以避免该问题，但这明显不利于成本，不能得到经济效益。
优选的，上述装置中，第一加热炉丝6和第二加热炉丝7位于外罐1的壳体与内罐2的壳体之间形成的外腔12范围内。这样能够保证加热的部位都在外罐1的保护范围之类，保证本发明装置的安全性，下面方法的部分会具体介绍。
其中，本发明结晶器3就是指能够降低温度使锌蒸汽结晶的装置。在上述装置中，结晶器3内设置有冷却装置，从而达到使锌蒸汽结晶的效果。
进一步的，为了节约成本，所述冷却装置为管壁式水冷换热器。壁式水冷换热器结构简单，使用安装方便，使用成本低廉。当然，本领域技术人员可以理解的是，也可直接将本发明结晶器3制作成管板式间接换热器等各种类型换热设备。
优选的，上述装置中，为了使加热效果更好，内罐2的侧壁上、位于料筐5和铸模4的横向对应位置处设置有第一加热炉丝6。
其中，上述装置中，所述铸模4为槽体结构。本领域技术人员还可以理解的是，铸模4的大小应该稍大于结晶器3，以便能够使锌液体全部滴入到铸模4中。
本发明利用锌渣生产锌锭的方法，利用上述任一项所述的装置，首先将锌渣装入料筐5中；通过外罐抽气管13和内罐抽气管21抽气使内罐2中的压力为1～20Pa，使外腔12中的压力为400～500Pa；经第一加热炉丝6加热，料筐5中的锌渣被加热成锌蒸汽，锌蒸汽遇到温度较低的结晶器3从而富集于结晶器3的底部；待锌蒸汽富集完成后，停止第一加热炉丝6的加热；第二加热炉丝7开始加热，使结晶器3底部的锌成为液体滴入铸模4中，冷却后得到锌锭。本发明设置外罐1，控制外腔12中的压力为400～500Pa，这样在内罐2接近于真空和加热的条件下，能够最好的保护内罐2，在内罐2壳体被加热的部位都在外罐1的保护之下，保证操作的安全。
优选的，为了使制得的锌锭质量更好，上述方法中，第一加热炉丝6加热的温度为800～900℃；第二加热炉丝7的加热温度为550～650℃。
优选的，为了使制得的锌锭质量更好，上述方法中，第一加热炉丝6加热时，结晶器3的温度为400～500℃。
下面通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步的说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例之中。
实施例一
首先，如图1所示，本发明利用锌渣生产锌锭的装置，包括外罐1和内罐2，内罐2的中部和下部进入外罐1中、内罐2的顶部在外罐1壳体包围范围之外；外罐1的壳体与内罐2的壳体之间形成密闭的外腔12；外罐1的壳体上设置有外罐抽气管13，内罐2的壳体上设置有内罐抽气管21；内罐2内的上部设置有结晶器3，结晶器3内设置有管壁式水冷换热器，结晶器3的正下方、位于内罐2内的中部位置设置有铸模4，内罐2内的下部设置有料筐5；内罐2的侧壁上、位于料筐5和铸模4的横向对应位置处设置有第一加热炉丝6，内罐2的侧壁上、位于结晶器3的横向对应位置处设置有第二加热炉丝7；第一加热炉丝6和第二加热炉丝7位于外罐1的壳体与内罐2的壳体之间形成的外腔12范围内。首先将锌渣装入料筐5中；通过外罐抽气管13和内罐抽气管21抽气使内罐2中的压力15Pa，使外腔12中的压力500Pa；经第一加热炉丝6加热，加热的温度850℃，控制结晶器3的温度450℃，料筐5中的锌渣被加热成锌蒸汽，锌蒸汽遇到温度较低的结晶器3从而富集于结晶器3的底部；停止第一加热炉丝6的加热；第二加热炉丝7开始加热，加热温度550℃，使结晶器3底部的锌成为液体滴入铸模4中，冷却后得到锌锭。
通过本发明方法，得到的锌锭可达到0#锌（含锌大于99.995%）纯度，锌锭表面质量光滑无缩孔。申请人曾经采用真空蒸馏的方法，但产品质地多呈疏松状，，外观质量差，运装过程中容易脱落，且表面常含部分氧化锌，导致产品纯度只能达到1#锌（含锌大于99.99%）标准。

Claims (9)

1.利用锌渣生产锌锭的装置，其特征在于：包括外罐（1）和内罐（2），内罐（2）的中部和下部进入外罐（1）中、内罐（2）的顶部在外罐（1）壳体包围范围之外，或者内罐（2）整体进入外罐（1）中；外罐（1）的壳体与内罐（2）的壳体之间形成密闭的外腔（12）；外罐（1）的壳体上设置有外罐抽气管（13），内罐（2）的壳体上设置有内罐抽气管（21）；内罐（2）内的上部设置有结晶器（3），结晶器（3）的正下方、位于内罐（2）内的中部位置设置有铸模（4），内罐（2）内的下部设置有料筐（5）；内罐（2）的侧壁上、位于料筐（5）的横向对应位置处设置有第一加热炉丝（6），内罐（2）的侧壁上、位于结晶器（3）的横向对应位置处设置有第二加热炉丝（7）。
2.根据权利要求1所述的利用锌渣生产锌锭的装置，其特征在于：第一加热炉丝（6）和第二加热炉丝（7）位于外罐（1）的壳体与内罐（2）的壳体之间形成的外腔（12）范围内。
3.根据权利要求1或2所述的利用锌渣生产锌锭的装置，其特征在于：结晶器（3）内设置有冷却装置。
4.根据权利要求3所述的利用锌渣生产锌锭的装置，其特征在于：所述冷却装置为管壁式水冷换热器。
5.根据权利要求1或2所述的利用锌渣生产锌锭的装置，其特征在于：内罐（2）的侧壁上、位于料筐（5）和铸模（4）的横向对应位置处设置有第一加热炉丝（6）。
6.根据权利要求1或2所述的利用锌渣生产锌锭的装置，其特征在于：所述铸模（4）为槽体结构。
7.利用锌渣生产锌锭的方法，其特征在于：利用权利要求1至6任一项所述的装置，首先将锌渣装入料筐（5）中；通过外罐抽气管（13）和内罐抽气管（21）抽气使内罐（2）中的压力为1～20Pa，使外腔（12）中的压力为400～500Pa；经第一加热炉丝（6）加热，料筐（5）中的锌渣被加热成锌蒸汽，锌蒸汽遇到温度较低的结晶器（3）从而富集于结晶器（3）的底部；待锌蒸汽富集完成后，停止第一加热炉丝（6）的加热；第二加热炉丝（7）开始加热，使结晶器（3）底部的锌成为液体滴入铸模（4）中，冷却后得到锌锭。
8.根据权利要求7所述的利用锌渣生产锌锭的方法，其特征在于：第一加热炉丝（6）加热的温度为800～900℃；第二加热炉丝（7）的加热温度为550～650℃。
9.根据权利要求7所述的利用锌渣生产锌锭的方法，其特征在于：第一加热炉丝（6）加热时，结晶器（3）的温度为400～500℃。
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