專利名稱：一種利用熱鍍鋁鋅渣真空生產(chǎn)鋅和鋁鐵硅型脫氧劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種綜合回收熱鍍鋁鋅渣的方法，特別是用真空爐處理熱鍍鋁鋅渣、 實(shí)現(xiàn)鋅的再生利用與鋁鐵硅型脫氧劑生產(chǎn)的方法，屬于有色金屬火法冶煉技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋼鐵是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的金屬材料，它具有諸多優(yōu)良性能，但是它在大氣、海水、土壤或其他介質(zhì)中使用時(shí)均會(huì)發(fā)生不同程度的腐蝕。鋼鐵的腐蝕不僅帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)造成慘重的人員傷亡，因此人們積極研究鋼鐵的防腐蝕措施，熱浸鍍鋅是鋼鐵保護(hù)最直接、最有效的方法之一。但是，隨著鋼鐵材料的發(fā)展以及人們對鍍層耐腐蝕性更苛刻的要求，利用傳統(tǒng)熱浸鍍鋅技術(shù)已經(jīng)不能得到符合要求的鍍層。為了解決此問題，人們開始向鋅浴中添加合金元素形成鋅合金鍍層。鋁是最常用的添加元素，由此形成了熱浸鍍Al-Zn 合金鍍層體系。近年在Al-Si合金鍍層體系為基礎(chǔ)衍生出多種新型合金鍍層，如熱浸鍍鋅鋁硅鍍層，熱浸鍍鋅鋁硅稀土鍍層等。但是，無論是對鋼鐵件進(jìn)行熱浸鍍鋅合金生產(chǎn)，還是生產(chǎn)用于熱浸鍍用鋅合金，他們在生產(chǎn)的過程中都會(huì)產(chǎn)生大量的以鋁、鋅、鐵、硅為主要成分的渣。這種渣與傳統(tǒng)熱浸鍍鋅產(chǎn)生的鋅含量高的渣不同，其鋁、鋅、鐵、硅四種成分的總含量> 90%，而且其中鋁含量一般比較高。國內(nèi)專利91101840公開了一種以熱鍍鋅渣為原料采用真空蒸餾提鋅的方法和設(shè)備，該設(shè)備間斷操作，控制爐溫700 1000°C，真空度133. 3X10至133. 3 X IO"1帕，可得到 1、2號(hào)鋅。國內(nèi)專利CN 1566417A公開了直接用熱鍍鋅渣為原料，將裝有鋅渣的反應(yīng)器置于特制的電爐內(nèi)，在一定的氣氛中反應(yīng)相應(yīng)的時(shí)間，即生成外觀為白色疏松的氧化鋅晶須的方法。國內(nèi)專利CN 1421535A公開了一種熱鍍鋅鋅渣的再生新工藝，在熱鍍鋅鋅渣中加入鋁調(diào)質(zhì)，并采用保護(hù)介質(zhì)隔離空氣，在熔爐中加熱到500°C—90(TC，恒溫至全部融化，使鋁與液體鋅渣混合后，降溫至400°C — 500°C，鋅液與浮渣分離，可分離出80%以上的鋅，分離后的浮渣可進(jìn)入溶解槽，經(jīng)凈化除鐵后進(jìn)行點(diǎn)解積鋅，也可直接將所分離的浮渣進(jìn)行點(diǎn)解， 所得到的鋅的純度在90%以上。國外文獻(xiàn)報(bào)道在1250°C，6. 7Pa條件下對Al-Fe-Si渣進(jìn)行蒸餾，可得到95. 50%粗鋁。另有報(bào)道稱Alcan等從1961年開始用在真空中生產(chǎn)鋁的低價(jià)化合物，再分解提鋁的方法來處理Al-Fe-Si渣，產(chǎn)量大7000t/a，因經(jīng)濟(jì)上的原因，該廠在 1967年停產(chǎn)。目前，熱鍍鋁鋅渣處理方法主要有國內(nèi)專利CN所公開的一種以廢 Al-Zn-Fe-Si合金為原料，鋅為溶劑，原料經(jīng)鋅溶、真空蒸餾再生金屬鋁、鋅的方法。在溫度 450 750°C、攪拌速度160 300r/min、溶解時(shí)間1 證條件下進(jìn)行溶解，使合金中鋁進(jìn)入鋅液中形成鋅鋁合金液，F(xiàn)e、Si及其他成分不熔或微熔形成浮于液面的熔渣，再將鋅鋁合金液與熔渣分離。鋅鋁合金用真空蒸餾法分離鋁和鋅，得到金屬鋁和鋅，熔渣用真空蒸餾法將渣中鋅進(jìn)行回收，最終實(shí)現(xiàn)將廢Al-Zn-Fe-Si合金中的金屬鋁、鋅再生。本發(fā)明采用真空爐對熱鍍鋁鋅渣進(jìn)行處理，在適當(dāng)?shù)纳郎厮俾?、溫度、蒸餾時(shí)間、 真空度的條件下，可直接生成鋅以及鋁鐵硅型脫氧劑。整個(gè)工藝過程安全可控，操作方便，
3所需設(shè)備簡單，對環(huán)境友好，金屬的收得率高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種真空處理熱鍍鋁鋅渣，直接生產(chǎn)鋅和鋁鐵硅型脫氧劑的方法，簡化現(xiàn)有技術(shù)工藝流程、提高金屬收得率。本發(fā)明的技術(shù)方案是以熱鍍鋁鋅渣為原料，在適當(dāng)?shù)纳郎厮俾?、蒸餾溫度、蒸餾時(shí)間和真空度條件下，將原料置于真空爐坩堝內(nèi)冶煉，使熱鍍鋁鋅渣中的金屬鋅揮發(fā)(蒸餾)進(jìn)入冷凝器，而坩堝內(nèi)的殘余物即為鋁鐵硅合金，固體進(jìn)料和出料，直接生產(chǎn)鋅和鋁鐵硅型脫氧劑。本發(fā)明的具體工藝步驟是
(1)將熱鍍鋁鋅渣破碎為粒徑為2 IOcm的塊狀，烘干后置于真空爐坩堝內(nèi)；
(2)開啟真空泵，將爐內(nèi)壓力控制在0 IOOPa范圍內(nèi)；
(3)以10 25°C/min的速率升溫，至600 1300°C的蒸餾溫度；
(4)保溫0.5 幾，使熱鍍鋁鋅渣中的金屬鋅揮發(fā)(蒸餾)進(jìn)入冷凝器，在420°C以下， 冷凝為金屬鋅；
(5)蒸發(fā)完成后，收集冷凝器中的金屬鋅和坩堝內(nèi)的殘余物鋁鐵硅合金。所述熱鍍鋁鋅渣原料的成分為A1 30 90%，F(xiàn)e 3 40%，Zn 5 50%，Si廣40%。本發(fā)明回收所得金屬鋅純度> 90%，鋁鐵硅中鋅含量< 0. 5%。本發(fā)明通過對溫度、壓力和時(shí)間的合理控制，無需加入任何其他添加劑，即可在真空爐內(nèi)直接實(shí)現(xiàn)對熱鍍鋁鋅渣中鋅和鋁鐵硅合金的綜合回收，整個(gè)工藝過程在蒸餾過程在真空中進(jìn)行，產(chǎn)品純度高，對人員及環(huán)境均無影響，具有工藝和所需設(shè)備簡單、安全可控、操作方便、無需加入添加劑、無三廢排放等優(yōu)點(diǎn)。為熱鍍鋁鋅渣的處理提供了一種新的工藝， 能有效實(shí)現(xiàn)熱鍍鋁鋅渣中二次資源的綜合回收利用。
圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明的內(nèi)容不限于所述范圍。實(shí)施例1 參見圖1，將1. 5kg熱鍍鋁鋅渣(成分為A1 52%，Zn 22%，F(xiàn)e 20%, Si 4%)破碎為粒徑2 5cm的小塊，烘干后置于真空爐坩堝內(nèi)，控制爐內(nèi)壓力在75 100 范圍內(nèi)，以10°C /min的速率升溫，至800°C蒸餾溫度后，保溫幾，使熱鍍鋁鋅渣中的金屬鋅揮發(fā)(蒸餾)進(jìn)入冷凝器，在420°C的條件下，冷凝為金屬鋅。蒸發(fā)完成后，坩堝內(nèi)得到的產(chǎn)物為殘留物鋁鐵硅合金，真空爐內(nèi)(冷凝器中)得到的產(chǎn)物為揮發(fā)物金屬鋅。通過化學(xué)分析，確定殘留物中Al含量為66%、狗含量為25. 6%、Si含量為5%、&ι含量為0. 3%，揮發(fā)物中Si含量為98%。實(shí)施例2 參見圖1，將Ikg熱鍍鋁鋅渣(成分為=Al 60%, Zn 25%，F(xiàn)e 11%，Si 3%) 破碎為粒徑3 8cm的小塊，烘干后置于真空爐坩堝內(nèi)，控制爐內(nèi)壓力在10 20 范圍內(nèi)，
4以15°C/min的速率升溫，至1000°C蒸餾溫度后，保溫池，使熱鍍鋁鋅渣中的金屬鋅揮發(fā)(蒸餾)進(jìn)入冷凝器，在400°C條件下，冷凝為金屬鋅。蒸發(fā)完成后，坩堝內(nèi)得到的產(chǎn)物為殘留物鋁鐵硅合金，真空爐內(nèi)(冷凝器中)得到的產(chǎn)物為揮發(fā)物金屬鋅。通過化學(xué)分析，確定殘留物中Al含量為79%、Fe含量為14%、Si含量為4%、Zn含量為0. 1%，揮發(fā)物中Si含量為95%。實(shí)施例3 參見圖1，將3kg熱鍍鋁鋅渣(成分為A1 55%，Zn 29%, Fe 13%，Si 2%) 破碎為粒徑3 IOcm的小塊，烘干后置于真空爐坩堝內(nèi)，控制爐內(nèi)壓力在0 1 范圍內(nèi)， 以22°C /min的速率升溫，至1200°C蒸餾溫度后，保溫他，使熱鍍鋁鋅渣中的金屬鋅揮發(fā)(蒸餾)進(jìn)入冷凝器，在300°C條件下，冷凝為金屬鋅。蒸發(fā)完成后，坩堝內(nèi)得到的產(chǎn)物為殘留物鋁鐵硅合金，真空爐內(nèi)(冷凝器中)得到的產(chǎn)物為揮發(fā)物金屬鋅。通過化學(xué)分析，確定殘留物中Al含量為77%、Fe含量為18%、Si含量為2. 6%、Zn含量為0. 06%，揮發(fā)物中Si含量為 93%。實(shí)施例4 參見圖1，將2kg熱鍍鋁鋅渣(成分為A1 70%, Zn 20%, Fe 6%，Si 2%) 破碎為粒徑2 km的小塊，烘干后置于真空爐坩堝內(nèi)，控制爐內(nèi)壓力為0，以25°C /min的速率升溫，至1300°C蒸餾溫度后，保溫0.證，使熱鍍鋁鋅渣中的金屬鋅揮發(fā)(蒸餾)進(jìn)入冷凝器，在200°C條件下，冷凝為金屬鋅。蒸發(fā)完成后，坩堝內(nèi)得到的產(chǎn)物為殘留物鋁鐵硅合金， 真空爐內(nèi)(冷凝器中)得到的產(chǎn)物為揮發(fā)物金屬鋅。通過化學(xué)分析，確定殘留物中Al含量為 89%、Fe含量為7. 6%、Si含量為2. 5%、Zn含量為0. 4%,揮發(fā)物中Si含量為91%。實(shí)施例5 參見圖1，將2. 5kg熱鍍鋁鋅渣(成分為:A168%, Zn24%, Fe5%，Si2%)破碎為粒徑7 IOcm的小塊，烘干后置于真空爐坩堝內(nèi)，控制爐內(nèi)壓力在30 50 范圍內(nèi)， 以18°C /min的速率升溫，至600°C蒸餾溫度后，保溫4h，使熱鍍鋁鋅渣中的金屬鋅揮發(fā)(蒸餾)進(jìn)入冷凝器，在380°C條件下，冷凝為金屬鋅。蒸發(fā)完成后，坩堝內(nèi)得到的產(chǎn)物為殘留物鋁鐵硅合金，真空爐內(nèi)(冷凝器中)得到的產(chǎn)物為揮發(fā)物金屬鋅。通過化學(xué)分析，確定殘留物中Al含量為90%、Fe含量為6. 6%、Si含量為2. 6%、Zn含量為0. 5%，揮發(fā)物中Si含量為 91%。實(shí)施例6 工藝過程與實(shí)施例5相同，采用的熱鍍鋁鋅渣成分為Al 90%, Fe 3%，Zn 5%，Si 1%，所得殘留物中Al含量為94. 5%、Fe含量為3. 1%、Si含量為1%、Zn含量為0. 1%， 揮發(fā)物中Si含量為94%。實(shí)施例7 工藝過程與實(shí)施例5相同，采用的熱鍍鋁鋅渣成分為Al 30%, Fe 40%, Zn 5%, Si 1%，所得殘留物中Al含量為31. 5%,Fe含量為42%、Si含量為1%、&ι含量為0. 2%，揮發(fā)物中Si含量為93%。 實(shí)施例8 工藝過程與實(shí)施例5相同，采用的熱鍍鋁鋅渣成分為Al 30%, Fe 8%，Zn 50%，Si 5%，所得殘留物中Al含量為59%Je含量為16%、Si含量為9. 5%,Zn含量為0. 45%， 揮發(fā)物中Si含量為96%。 實(shí)施例9 工藝過程與實(shí)施例5相同，采用的熱鍍鋁鋅渣成分為Al 30%, Fe 9%，Zn 12%，Si 40%,所得殘留物中Al含量為34%、Fe含量為10%、Si含量為45%、Zn含量為0. 4%， 揮發(fā)物中Si含量為92%。
權(quán)利要求
1.一種利用熱鍍鋁鋅渣真空生產(chǎn)鋅和鋁鐵硅型脫氧劑的方法，其特征在于將熱鍍鋁鋅渣破碎、干燥后，置于真空爐中冶煉，通過控制爐內(nèi)溫度、真空度、蒸發(fā)時(shí)間、升溫速率，使金屬鋅從熱鍍鋁鋅渣中揮發(fā)，產(chǎn)出金屬鋅和鋁鐵硅型脫氧劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用熱鍍鋁鋅渣真空生產(chǎn)鋅和鋁鐵硅型脫氧劑的方法，其特征在于具體的工藝步驟是(1)將熱鍍鋁鋅渣破碎為粒徑為2 IOcm的塊狀，烘干后置于真空爐坩堝內(nèi)；(2)開啟真空泵，將爐內(nèi)壓力控制在0 100 范圍內(nèi)；(3)以10 25°C/min的速率升溫，至600 1300°C的蒸餾溫度；(4)保溫0.5 幾，使熱鍍鋁鋅渣中的金屬鋅揮發(fā)進(jìn)入冷凝器，在低于420°C的條件下， 冷凝為金屬鋅；(5)蒸發(fā)完成后，收集冷凝器中的金屬鋅和坩堝內(nèi)的殘余物鋁鐵硅合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用熱鍍鋁鋅渣真空生產(chǎn)鋅和鋁鐵硅型脫氧劑的方法， 其特征在于所述熱鍍鋁鋅渣原料的成分為A1 30 90%，F(xiàn)e 3 40%，Zn 5 50%，Si廣40%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用熱鍍鋁鋅渣真空生產(chǎn)鋅和鋁鐵硅型脫氧劑的方法， 其特征在于所得金屬鋅中Si > 90%，鋁鐵硅合金中Si < 0. 5%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用熱鍍鋁鋅渣真空生產(chǎn)鋅和鋁鐵硅型脫氧劑的方法，屬于有色金屬火法冶煉技術(shù)領(lǐng)域。將熱鍍鋁鋅渣破碎、烘干后放入真空爐坩堝內(nèi)，在爐內(nèi)壓力0~100Pa范圍、升溫速率10~25℃/min、蒸餾溫度600~1300℃、熱鍍鋁鋅渣蒸發(fā)0.5~7h的條件下，坩堝內(nèi)殘余物為鋁鐵硅合金，金屬鋅經(jīng)揮發(fā)冷凝收集。回收得到的鋁鐵硅中鋅的含量能降至0.5%以下，揮發(fā)物鋅含量大于90%。本發(fā)明整個(gè)工藝過程安全可控，操作方便，所需設(shè)備簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)熱鍍鋁鋅渣的綜合回收利用，為熱鍍鋁鋅渣處理提供了一種新的處理工藝。
文檔編號(hào)C22B19/30GK102242278SQ201110202089
公開日2011年11月16日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者劉大春, 徐寶強(qiáng), 戴衛(wèi), 戴永年, 曹勁松, 李一夫, 楊斌, 熊恒, 王飛, 蔣文龍, 速斌, 鄧勇 申請人:昆明理工大學(xué)