CN110629040B - 一种从高铝锌渣中回收低铁含量合金液的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从高铝锌渣中回收低铁含量合金液的装置，其包含了熔池主体、滑板阀、导流口、导液管、碟式离心机、导渣管、加热元件、电机，装置内的所有组件均采用耐锌铝腐蚀、耐高温的不锈钢钢管、石棉、陶瓷材质。经熔炼后的金属液体通过阀门基座进入导流口，流入碟式离心装置，在重力及离心力作用下实现固液分离，固态渣相聚集在排渣区，并最终通过导渣口进入导渣管，而分离后的金属液沿碟片层层上升，进入导液管，离开装置。该装置能有效解决高铝锌渣难以回收处理的问题，提供可再次利用的低铁含量的锌铝混合溶液，有效降低镀锌产业的生产成本，提高了效益。

Description

一种从高铝锌渣中回收低铁含量合金液的装置及方法

技术领域

本发明涉及热浸镀锌技术领域，具体涉及一种从高铝锌渣中回收低铁含量合金液的装置及方法。

背景技术

热浸镀锌铝合金镀层因其兼具锌的阴极保护特性和铝的耐久保护特性、镀层性能优越而被广泛运用。Bathelehem公司研制的Galvalume镀层(Zn-55wt.％Al-1.6wt.％Si)就是一种成熟的热浸镀锌铝合金镀层产品。Galvalume镀层具有较好的抗大气腐蚀性能，是普通镀锌板的2～6倍；有优异的抗高温氧化性能，可在高温下长期工作；有良好的热辐射反射性，较常规镀锌板能在暴晒条件下保持稳定性能，但是其产生的锌渣中铝含量较高，也即高铝锌渣。

热浸镀锌渣是在热浸镀锌过程中，由于浸镀工件或熔池内的铁扩散到熔池内，与熔池内的元素发生化学反应而生成的一种镀锌工艺副产品。每年，约有12.5％用于热浸镀操作的锌被损耗并形成锌渣。热浸镀锌铝镀层的发展也使锌渣种类由最初易处理的热浸镀纯锌渣发展到了Fe-Al化合物渣、Fe-Si化合物渣、乃至难以回收再利用的Fe-Al-Si化合物渣。

目前，针对锌渣的处理还只是局限于热浸镀纯锌渣的回收，并没有有效处理其他渣相的方法及工艺，热浸镀Fe-Zn渣的回收工艺大抵可分为火法和湿法两类，火法主要包括熔析熔炼法、蒸馏法和铝法，通常制备产物为超细锌粉或锌基合金；而湿法主要采用化学和电解的方式以得到高纯氧化锌、电解锌和锌盐，如硫酸锌、氯化锌等。如何行之有效地回收高铝锌渣中的锌铝液，即降低该类渣相中的铁元素含量，使较低铁含量的锌铝混合金属液得到二次利用，是长期以来镀锌产业研究人员的致力所在。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于从热浸镀锌的副产品高铝锌渣中提纯并获取尽可能多的低铁含量合金液体的装置及方法，利用高铝锌渣熔于熔池后高温下聚集的Fe₂Al₈Si相发生分解，其中的铁与硼酸钠反应生成难熔的固体渣相，反应后的合金液体在降温过程中溶解于锌、铝中的铁会迅速析出形成悬浮的FeAl₃相，利用固体渣相颗粒与铝锌熔体间的密度差异，利用蝶式离心机实现固体渣相与合金液体(铝锌熔体的)分离，也可实现在降温过程中迅速析出形成的悬浮的FeAl₃相与低铁含量合金液的分离。可持续有效地获取纯度较高的FeAl₃化合物和Zn-Al合金液，有效解决高铝锌渣难以回收再利用的问题，降低镀锌产业生产成本。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种从高铝锌渣中回收低铁含量合金液的装置，包括：

熔池主体，所述熔池主体的底部设有导流口，所述导流口设有滑板阀；用于密封扣合在熔池主体上的熔池顶盖，所述熔池顶盖的底部沿轴向设有环形凸缘，所述环形凸缘上套设有密封圈，所述熔池顶盖开设有贯通其上下端面的通孔，通孔内穿设搅拌器、搅拌器的上端经由通孔向外穿出熔池主体并与旋转驱动机构的输出轴传动连接，搅拌器与熔池顶盖之间设有轴密封机构，搅拌器的下部位于熔池主体内；

碟式离心机，所述碟式离心机位于熔池主体的正下方，且碟式离心机的导流通道的进液口与导流口连接，所述蝶式离心机设有导液口和导渣口；

控温层，所述控温层包括围绕熔池主体设置的上控温层和围绕碟式离心机设置的下控温层，所述控温层由自内而外依次设置的耐热砖层、绝热填料层及炉壳组成，且耐热砖层与熔池主体和碟式离心机的外壁之间设有加热元件；所述控温层的底部开设有贯通其上下端面的通孔，使用时，碟式离心机的旋转轴经由通孔伸出并与安装在控温层底部的驱动机构传动连接，进而驱动碟式离心机旋转；所述导液口和导渣口分别通过到液管和导渣管与控温层外部。由电热元件控制熔池及离心机内部温度，使用绝热填料和耐热砖保证高温操作安全。

作为优选，所有连接处均采用陶瓷纤维隔热密封圈密封。

作为优选，所有组件均采用耐锌铝腐蚀、耐高温的不锈钢钢管、石棉、陶瓷材质

一种从高铝锌渣中回收低铁含量合金液的方法，所述方法基于如上所述的从高铝锌渣中回收低铁含量合金液的装置进行，包括如下步骤：

步骤1，向熔池主体中加入锌锭，通过加热元件加热熔池主体，待锌锭熔融后，控制温度在650℃±10℃加入高铝锌渣，扣合熔池顶盖，开启搅拌器并进一步加热升温，待高铝锌渣完全熔融并均匀分散，控制温度在800℃以上加入硼酸钠，持续搅拌至硼酸钠完全熔融分散，打开导流口，将物料全部导入碟式离心机，启动碟式离心机并控制温度在800℃以上，物料中的金属液部分在碟式离心机的作用下经由导液口排出，难熔渣则经由导渣口排出；

步骤2，将步骤1分离出的金属液重新导入熔池主体内，并控制金属液温度为450℃±10℃，并控制金属液温度为450℃±10℃以便FeAl₃化合物析出，待FeAl₃化合物析出量不再增加时，将物料导入蝶式离心机内，启动碟式离心机并控制温度在450℃±10℃，从而导液口排出所述低铁含量合金液，导渣口排出FeAl₃化合物。通过上述结构，本发明的从高铝锌渣中回收低铁含量合金液的装置通过熔炼装置、碟式离心装置、导液管、导渣管，分离了难溶固体渣相与一次合金液，以及悬浮的FeAl₃相与高纯度的二次合金液，为高铝锌渣难以回收处理的问题提供了一条切实可行的方案，降低高铝锌渣的回收难度，提高镀锌产业的锌铝回收利用率，具有优良的社会效益和经济效益。

附图说明

此处说明的附图用来对本发明作进一步解释，构成本申请的一部分，本发明的示意性图示用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，本发明的保护范围不限于下述示意图。

图1为高铝锌渣熔炼离心一体装置整体示意图。

图2为可拆卸上部熔池盖及搅拌装置示意图。

图3为下部碟式离心装置构造及工作示意图。

图4为高铝锌渣熔炼离心一体设备控温装置及相关配套原件示意图。

图中：1.熔池主体、2.滑板阀、3.导流口、4.导液管、5.下部装置主体、6.碟式离心机、7.导渣管、8.旋转轴、9.电机、10.电机、11.熔池顶盖、12.搅拌器、13.导流通道、14.阀门、15.导液口、16.碟片、17.阀门、18.导渣口、19.炉壳、20.绝热填料层、21.耐热砖层、22.加热元件。

具体实施方式

下面结合附图来具体介绍本实施例作详细说明：本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

结合图1至图4所示，本发明的从高铝锌渣中回收低铁含量合金液的装置包括熔池主体1、滑板阀2、导液管4、碟式离心机6、导渣管7、加热元件22、电机9。熔池和碟式离心装置外部及底部均包裹耐热砖层21和绝热填料层20，以保证高温下的操作安全。

具体的，如图1至图4所示，从高铝锌渣中回收低铁含量合金液的装置中熔池主体1的底部设有导流口3，导流口3设有滑板阀2。还包括用于密封扣合在熔池主体上的熔池顶盖11，熔池顶盖11的底部沿轴向设有环形凸缘，所述环形凸缘上套设有密封圈，所述熔池顶盖11开设有贯通其上下端面的通孔，通孔内穿设搅拌器12、搅拌器12的上端经由通孔向外延伸出熔池顶盖11并与旋转驱动机构的输出轴传动连接(旋转驱动机构可以为电机或减速机)，搅拌器12与熔池顶盖11之间设有轴密封机构，搅拌器12的下部位于熔池主体1内。

碟式离心机6位于熔池主体1的正下方，且碟式离心机的导流通道13的进液口与导流口3连接，所述蝶式离心机6设有导液口15和导渣口18。

从高铝锌渣中回收低铁含量合金液的装置中还包括控温层，控温层包括围绕熔池主体1设置的上控温层和围绕碟式离心机6设置的下控温层，所述控温层由自内而外依次设置的耐热砖层21、绝热填料层20及炉壳19组成，且耐热砖层与熔池主体1和碟式离心机6的外壁之间设有加热元件22。控温层的底部开设有贯通其上下端面的通孔，使用时，碟式离心机6的旋转轴8经由通孔伸出并与安装在控温层底部的驱动机构传动连接，进而驱动碟式离心机6旋转。导液口15和导渣口18分别通过到液管4和导渣管7与控温层外部。

所有连接处均采用陶瓷纤维隔热密封圈密封。

生产过程中可先关闭滑板阀2，在加热元件22的作用下，上部熔池升温，熔化添加的锌锭，待锌锭熔化后，上部控温至650℃，加入锌渣熔炼，闭合熔池顶盖11，在电机10的带动下，搅拌器12搅拌熔池至锌渣完全熔入，熔池控温至800℃，添加净化剂，搅拌器12继续搅拌。待净化剂完全溶解，打开滑板阀2，金属液体沿着装置中间部位的导流口3进入下部碟式离心装置中的导流通道13，提升碟式离心装置内部温度为800℃，金属液体在进入碟式离心装置后，引入碟片16中的间隙位置，电机9带动旋转轴8运转，启动碟式离心装置，由于固液间的密度差异，金属液体沿碟片壁向上运动，并从导液口15进入导液管4，最终排出，而比重较大的难溶渣相将聚集在离心装置内直径最大区域的边缘位置，形成排渣区，并最终通过导渣口18进入导渣管7。

将经过一次过滤的金属液体重新导入装置的离心机部分，降低碟式离心装置温度至450℃，最终，将从导渣管7中排出纯度较高的FeAl₃化合物，而从导液管4中引出经二次离心分离获得的较低铁含量的Zn-Al混合金属液。

从上述实施实例中，本发明从高铝锌渣中回收低铁含量合金液的装置，通过将一次熔炼和两次离心的操作结合，有效的从高铝锌渣中回收到了低铁含量的合金液体，此外，还可产生较高纯度的FeAl₃化合物，降低高铝锌渣的回收难度，提高镀锌产业的锌铝回收利用率，具有优良的社会效益和经济效益。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种从高铝锌渣中回收低铁含量合金液的方法，其特征在于：所述方法基于从高铝锌渣中回收低铁含量合金液的装置进行，包括如下步骤：

步骤1，向熔池主体（1）中加入锌锭，通过加热元件（22）加热熔池主体（1），待锌锭熔融后，控制温度在650℃±10℃加入高铝锌渣，扣合熔池顶盖（11），开启搅拌器（12）并进一步加热升温，待高铝锌渣完全熔融并均匀分散，控制温度在800℃以上加入硼酸钠，持续搅拌至硼酸钠完全熔融分散，打开导流口（3），将物料全部导入碟式离心机（6），启动碟式离心机（6）并控制温度在800℃以上，物料中的金属液部分在碟式离心机（6）的作用下经由导液口（15）排出，难熔渣则经由导渣口（18）排出；

步骤2，将步骤1分离出的金属液重新导入熔池主体（1）内，并控制金属液温度为450℃±10℃，使FeAl₃化合物析出，待FeAl₃化合物析出量不再增加时，将物料导入蝶式离心机（6）内，启动碟式离心机（6）并控制温度在450℃±10℃，从而导液口（15）排出所述低铁含量合金液，导渣口（18）排出FeAl₃化合物；

所述从高铝锌渣中回收低铁含量合金液的装置，包括：

熔池主体（1），所述熔池主体（1）的底部设有导流口（3），所述导流口（3）设有滑板阀（2）；

用于密封扣合在熔池主体上的熔池顶盖（11），所述熔池顶盖（11）的底部沿轴向设有环形凸缘，所述环形凸缘上套设有密封圈，所述熔池顶盖（11）开设有贯通其上下端面的通孔，通孔内穿设搅拌器（12）、搅拌器（12）的上端经由通孔向外穿出熔池主体（1）并与旋转驱动机构的输出轴传动连接，搅拌器（12）与熔池顶盖（11）之间设有轴密封机构，搅拌器（12）的下部位于熔池主体（1）内；

碟式离心机(6)，所述碟式离心机（6）位于熔池主体（1）的正下方，且碟式离心机的导流通道（13）的进液口与导流口（3）连接，所述蝶式离心机（6）设有导液口（15）和导渣口（18）；

控温层，所述控温层包括围绕熔池主体（1）设置的上控温层和围绕碟式离心机（6）设置的下控温层，所述控温层由自内而外依次设置的耐热砖层（21）、绝热填料层（20）及炉壳（19）组成，且耐热砖层与熔池主体（1）和碟式离心机（6）的外壁之间设有加热元件（22）；所述控温层的底部开设有贯通其上下端面的通孔，使用时，碟式离心机（6）的旋转轴（8）经由通孔伸出并与安装在控温层底部的驱动机构传动连接，进而驱动碟式离心机（6）旋转；所述导液口（15）和导渣口（18）分别通过到液管（4）和导渣管（7）与控温层外部连通。

2.如权利要求1所述的从高铝锌渣中回收低铁含量合金液的方法，其特征在于：所述连接处均采用陶瓷纤维隔热密封圈密封。

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