CN108220640B

CN108220640B - 一种用锌渣制造热镀用锌合金的方法

Info

Publication number: CN108220640B
Application number: CN201611142982.3A
Authority: CN
Inventors: 李锋; 吕家舜; 杨洪刚; 周芳; 王铁军; 丛劲松
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2019-12-13
Anticipated expiration: 2036-12-13
Also published as: CN108220640A

Abstract

本发明公开一种用锌渣制造热镀用锌合金的方法。包括以下步骤：(1)将锌渣在熔炉内加热至470～480℃，去除表面浮渣；(2)降温至450～460℃，过滤，去除底渣和悬浮渣；(3)升温至480～490℃加入熔剂，静置10～20min后去除浮渣；(4)加铝含量为3％～12％的锌铝合金，经溶解、搅拌去除浮渣后铸锭，制造的锌合金中，铝含量为0.3％～1.0％。熔剂含碳粉9％～11％、氯化钠23％～27％、氯化锌23％～27％、氟硅酸钠35％～45％，加入量为锌渣重量的0.4％～0.8％。采用该方法，可以得到高品质的热镀锌合金，降低连续热镀锌成本。

Description

一种用锌渣制造热镀用锌合金的方法

技术领域

本发明属于锌渣综合利用领域，特别涉及一种用锌渣制造热镀用锌合金的方法。

背景技术

近年来，热浸镀锌渣的综合利用技术得到重视，主要有火法和湿法两大工艺。其中火法包括真空蒸馏法、熔盐电解法、加铝除铁法，湿法为电解液电解法。

真空蒸馏是将锌渣加热到800～900℃，在真空条件下完成蒸馏过程。该工艺需要真空蒸馏设备，蒸馏后的锌需要重熔处理，缺点是设备投资和工艺成本较高。

熔盐电解法是将锌渣作为阳极，在熔盐中电解，在阴极处收集再生的锌。该工艺熔盐腐蚀设备、电解成本高、阴极的锌需要重熔处理等缺点。

加铝除铁法是将锌渣熔化后，加入铝使锌渣中的铁与铝进一步结合，形成铝－铁金属间化合物，然而静置一段时间使铝－铁金属间化合物上浮后去除。该方法的缺陷是铝利用率低，锌渣中微米级金属间化合物不易去除。

湿法是用酸将锌渣溶解后，在电解液中施加电流，使锌离子在阴极还原成金属锌。由于锌渣的成分是以金属锌为主，该方法成本偏高。

为了解决上述问题，CN01132290.X公开了一种热镀锌锌渣的再生新工艺。该工艺在热镀锌锌渣中加入铝调质剂，并采用保护气体隔离空气，在熔炉中加热到500～900℃，恒温至全部融化，使铝和锌渣完全混合后，降温至400～500℃，锌液与浮渣分离，可分离出80％以上的锌，分离的浮渣可进入溶解槽，经净化除铁后进行电解积锌，也可以直接将所分离的浮渣进行电解，所得到的锌的纯度在99％以上。该方法能有效降低能量消耗，减少投资，实现无废排放。该方法的缺点是，锌渣和铝熔化时需要保护气体，增加设备和操作的复杂性，即便如此，由于锌渣中本身含有一定的氧化锌，加入的铝仍然得不到充分利用；在400～500℃去除浮渣时，因锌液在低温时粘度较大，锌液中微米级的铝－铁金属间化合物不能充分上浮，铸锭中的铁含量仍然较高，锌铝合金中的铝含量较低，为0.30％～0.58％，低于常用的热镀锌合金，在用于热镀锌时尚需要搭配使用其它锌合金，且锌铝合金中的铝含量不易控制，增加控制镀液中铝含量的难度。

CN200610028094.9公开了一种利用锌渣生产锌合金的方法。该方法是将锌渣和铝在熔炉中加热到500～600℃，至全部熔化后降温到一定温度，使锌液与浮渣完全分离，液态锌铝混合物冷却加工成铝锌锭；浮渣用双真空蒸馏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，在双真空提纯炉内进行处理，温度提高到600℃以上，将锌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。该工艺结合了加铝除铁法和真空蒸馏法，可以降低能量和原料损耗。但是，锌渣和铝熔化时需要惰性气体保护，即便如此，由于锌渣中本身含有一定的氧化锌，加入的铝仍然得不到充分利用；在400～500℃去除浮渣时，因锌液在低温时粘度较大，锌液中微米级的铝－铁金属间化合物不能形成浮渣，铸锭中的铁含量仍然较高，锌铝合金中的铝含量达到1.6％～5％，远高于常用的热镀锌合金，在用于热镀锌时尚需要搭配使用其它锌合金。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用锌渣制造热镀用锌合金的方法。

具体的技术方案是：

步骤1：将锌渣在熔炉内加热至470～480℃，去除表面浮渣；步骤2：降温至450～460℃，过滤，去除底渣和悬浮渣；步骤3：升温至480～490℃加入熔剂，静置10～20min后去除浮渣；步骤4：加锌铝合金，经溶解、搅拌去除浮渣后铸锭。过程中产生的残渣可采用湿法回收锌盐或金属锌。

使用网眼直径不大于40μm的多层滤网或泡沫陶瓷板过滤，多层滤网为耐锌、铝液浸蚀的金属材料或非金属材料，如316L不锈钢、岩绵纤维布等。

熔剂的化学成分，按质量百分比计为碳粉9％～11％、氯化钠23％～27％、氯化锌23％～27％、氟硅酸钠35％～45％，加入量为锌渣重量的0.4％～0.8％。

可用氮气作为载气，喷吹粉末态熔剂，氮气通入点距锌液底部100～200mm，压力高于锌液静压力0.01～0.03N/mm²，氮气喷嘴为多出口型，可使锌液形成微沸效果，熔剂最大直径不大于5mm。

按锌合金铝含量为0.3％～1.0％的配比加入锌铝合金，锌铝合金中铝含量为3％～12％。

步骤1的目的是去除锌渣中的氧化铝、氧化锌等氧化物，锌液温度控制在470～480℃的理由是，温度低时，氧化物粘度大，锌带出较多；温度高时，锌液氧化严重，金属锌损耗增加。

步骤2的目的是去除较大尺寸的底渣和悬浮渣，降低锌液温度是为了使锌液中的铁进一步析出，并析出在已有悬浮渣表面，增加锌渣尺寸。控制锌液温度为450～460℃的理由是，温度低时，锌液粘度大，过滤速度慢；温度高时，锌液中铁的溶解度大，除铁的效果不好。

步骤3的目的是去除锌液中残留的悬浮渣、铁和铝。碳粉可吸附小颗粒的铝铁金属间化合物，还可以减少锌液的氧化；碳粉加入量过少时，效果不明显；碳粉加入量过多时，熔剂熔化后形成的液膜不完整，增加锌液的氧化。因此本发明中将碳粉的加入量控制在9％～11％。

氯化锌可与锌液中的铝发生反应(3ZnCl₂+2Al＝2AlCl₃+3Zn)，反应形成的氯化铝直接挥发；氯化锌加入量过少时，除铝效果不明显；氯化锌加入量过多时，熔剂吸水性能过强，保存困难。因此本发明中将氯化锌的加入量控制在23％～27％。

加入氯化钠的目的主要是改变锌渣的表面张力，使锌渣从锌液中分离出来，同时氯化钠还可以与熔剂中少量的水、氮气中少量的氧与铁发生反应(4NaCl+2H₂O+3O₂+4Fe＝4NaFeO₂+4HCl)；氯化钠加入量过少时，调整锌渣表面张力的效果不明显；加入量过多时，会影响氯化锌的反应活性。因此本发明中将氯化钠的加入量控制在23％～27％。

加入氟硅酸钠的目的是调节溶剂粘度，加入量过少量，熔剂粘度低，保护锌液的效果不明显；加入量过多时，熔剂过于粘稠，净化锌液的效果下降。因此本发明中将氟硅酸钠的加入量控制在35％～45％。

步骤4的目的是制备铝含量为0.5％～1.0％的热镀锌合金，加入铝含量为3％～12％的锌铝合金的理由是，该锌铝合金的密度大、熔点低，加入到锌液中可以没入锌液中，避免铝的烧损，溶解速度快，提高制造热镀锌合金的效率。热镀锌合金中铝含量低于0.5％时，制备锌合金时锌液中的铁不易去除；热镀锌合金中铝含量高于1.0％时，制备锌合金所使用的锌铝合金量过大，成本高。

有益效果：

针对热镀锌渣锌含量高的特点，结合加铝除铁、物理除铁和气体+熔剂精炼工艺，降低再生锌过程中的能源消耗、金属铝消耗；针对再生锌设备简单的特点，采用锌铝合金熔炼的方法，可以得到高品质的热镀锌合金，用于连续热镀锌，降低连续热镀锌成本，经济效益显著。

具体实施方式

本发明涉及的技术问题采用下述技术方案解决：一种用锌渣制造热镀用锌合金的方法。

实施例1：

步骤1：将化学成分为锌98.76％，铝0.75％，铁0.44％，锑<0.0005％的40kg锌渣，在熔炉内加热至470℃，去除表面浮渣，渣量计1.25kg；步骤2：降温至450℃，采用网眼直径30μm的3层316L不锈钢网过滤，去除底渣和悬浮渣，渣量计0.21kg；步骤3：升温至480℃加入0.16kg熔剂，熔剂的化学成分为碳粉11％、氯化钠27％、氯化锌27％、氟硅酸钠35％，静置10min后去除浮渣，渣量0.58kg，锌液化学成分为铝0.05％、铁0.008％，余量为锌；步骤4：加8kg 3％锌铝合金，经溶解、搅拌去除浮渣后铸锭，得到锌锭45kg，锌锭成分为铝0.55％、铁0.004％、锑<0.0005％，余量为锌。

实施例2：

步骤1：将化学成分为锌98.60％，铝0.93％，铁0.55％，锑<0.0005％的400kg锌渣，在熔炉内加热至480℃，去除表面浮渣，渣量计15kg；步骤2：降温至460℃，采用孔径40μm泡沫陶瓷过滤板过滤，滤出渣量计1.9kg；步骤3：升温至490℃加入3.2kg熔剂，熔剂的化学成分为碳粉9％、氯化钠23％、氯化锌23％、氟硅酸钠35％，通入纯度99％以上的工业氮气充分搅拌，静置20min后去除浮渣，渣量8.0kg，锌液化学成分为铝0.06％、铁0.009％，余量为锌；步骤4：加40kg5％锌铝合金，经溶解、搅拌去除浮渣后铸锭，得到锌锭410kg，锌锭成分为铝0.52％、铁0.003％、锑<0.0005％，余量为锌。

实施例3：

步骤1：将化学成分为锌98.60％，铝0.78％，铁0.51％，锑<0.0005％的4000kg锌渣，在熔炉内加热至480℃，去除表面浮渣，渣量计130kg；步骤2：降温至450℃，采用孔径30μm泡沫陶瓷过滤板过滤，滤出渣量计18kg；步骤3：升温至490℃，用纯度99％以上的工业氮气做载气，喷吹20kg粒径5mm粉末状熔剂，熔剂的化学成分为碳粉9％、氯化钠27％、氯化锌23％、氟硅酸钠41％，氮气通入点距锌液底部200mm，压力高于锌液静压力0.03N/mm²，氮气喷嘴为多出口型，可使锌液形成微沸效果。静置20min后去除浮渣，渣量68kg，锌液化学成分为铝0.05％、铁0.008％，余量为锌；步骤4：加220kg10％锌铝合金，经溶解、搅拌去除浮渣后铸锭，得到锌锭3950kg，锌锭成分为铝0.60％、铁0.004％、锑<0.0005％，余量为锌。

实施例4：

步骤1：将化学成分为锌98.60％，铝0.78％，铁0.51％，锑<0.0005％的4000kg锌渣，在熔炉内加热至470℃，去除表面浮渣，渣量计130kg；步骤2：降温至460℃，采用孔径40μm泡沫陶瓷过滤板过滤，滤出渣量计18kg；步骤3：升温至480℃，用纯度99％以上的工业氮气做载气，喷吹20kg粒径3mm粉末状熔剂，熔剂的化学成分为碳粉9％、氯化钠27％、氯化锌23％、氟硅酸钠41％，氮气通入点距锌液底部100mm，压力高于锌液静压力0.01N/mm²，氮气喷嘴为多出口型，可使锌液形成微沸效果。静置20min后去除浮渣，渣量68kg，锌液化学成分为铝0.05％、铁0.008％，余量为锌；步骤4：加310kg12％锌铝合金，经溶解、搅拌去除浮渣后铸锭，得到锌锭4050kg，锌锭成分为铝0.95％、铁0.004％、锑<0.0005％，余量为锌。

采用本发明制备的热镀用锌合金，杂质元素铁含量小于YST 310标准要求，可以满足连续热浸镀锌要求，可对连续热镀锌产生的锌渣进行重复利用，减少锌合金消耗，降低连续热镀锌成本。此外，本发明提供的技术方案，还具有铝利用率高、设备简单的特点。

Claims

1.一种用锌渣制造热镀用锌合金的方法，其特征在于，制造方法包括：

步骤1：将锌渣在熔炉内加热至470～480℃，去除表面浮渣；

步骤2：降温至450～460℃，过滤，去除底渣和悬浮渣；滤网网眼直径不大于40μm；

步骤3：升温至480～490℃加入熔剂，静置10min以上后去除浮渣；熔剂的化学成分按质量百分比计，为碳粉9％～11％、氯化钠23％～27％、氯化锌23％～27％、氟硅酸钠35％～45％，加入量为锌渣重量的0.4％～0.8％；

步骤4：加铝含量为3％～12％的锌铝合金，经溶解、搅拌去除浮渣后铸锭，制造的锌合金中，铝含量为0.3％～1.0％。

2.如权利要求1所述的一种用锌渣制造热镀用锌合金的方法，其特征在于，熔剂以氮气为载气、粉末态喷吹入锌液中，氮气通入点距锌液底部100～200mm，压力高于锌液静压力0.01～0.03N/mm²，氮气喷嘴为多出口型，可使锌液形成微沸效果，熔剂最大直径不大于5mm。

3.如权利要求1或2所述的一种用锌渣制造热镀用锌合金的方法，其特征在于，过滤采用滤网为多层滤网或泡沫陶瓷板过滤，多层滤网为耐锌、铝液浸蚀的金属材料或非金属材料。

4.如权利要求1或2所述的一种用锌渣制造热镀用锌合金的方法，其特征在于，制造过程中产生的残渣可采用湿法回收锌盐或金属锌。