[发明专利]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

说明书

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%。