一种环保型锌及锌合金熔铸用造渣剂及其使用方法

摘要

本发明公开了一种环保型锌及锌合金熔铸用造渣剂及其使用方法，属于锌及锌合金熔铸技术领域。本发明造渣剂由造气剂3％～10％、还原剂3％～10％、精炼剂22％～35％、分散吸附剂50％～65％。其配制方法为称取上述四种组成人工或机械混匀装袋即可。本发明造渣剂在熔炼炉的添加量为炉内锌及锌合金液质量的0.1％～0.4％，造渣时间不低于15～25分钟，待炉内金属液表面的渣呈分散粉状时进行清渣处理。本发明造渣剂的特点在于其应用于锌及锌合金的熔铸造渣处理，造渣时渣液分离方便，烟尘排放量较少，采用本发明造渣剂造渣时渣液分离方便，与传统含有NH4Cl、CCl4、C6Cl6造渣剂相比烟尘排放量较少，明显降低对环境的污染。

说明书

技术领域

本发明提供一种环保型锌及锌合金熔铸用造渣剂及其使用方法，属于锌及锌合金熔铸工艺技术领域，用于锌及锌合金的熔铸造渣、除渣、净化处理工艺。

背景技术

电锌企业在利用阴极锌板熔炼、铸锭生产时，在炉内锌及锌合金液表面发生氧化，产生锌浮渣，在浇铸前若不及时清理则氧化物会残留在锌液中最终夹杂在锌及锌合金锭中，严重影响了锌及锌合金铸锭的质量。另外，浇铸前在清渣时若渣液分离不彻底，则造成大量的金属浪费。所以，实际生产中在浇铸前人为在熔炼炉中添加造渣剂造渣，然后捞渣，再进行浇铸，以保证锌及锌合金的质量。传统的造渣剂为NH₄Cl，NH₄Cl的熔点较低，在100℃就开始挥发，337.8℃分解为HCl和NH₃，即：

NH₄Cl→HCl+NH₃

分解释放出的HCl和NH₃会部分与锌液表面的氧化物发生反应，形成容易分离的浮渣。多年的生产实践证明利用NH₄Cl造渣，造渣速度快，发热量大，渣液容易分离，易保证铸锭的质量。但其存在明显的缺点：造渣时产生烟尘量大，有刺激性气体排放，环境污染严重，同时容易造成锌渣中夹杂的金属锌烧损。

近几年来，随着制造业节能减排和清洁生产推广的迫切要求，锌冶炼行业在熔铸工艺领域不断创新，提出了多种替代NH₄Cl的造渣剂。如中国专利(公开号：CN 1428444A)中发明了一种由KNO₃ 3％～5％、C 5％～15％、ZnCl₂ 5％～15％、C₆Cl₆ 5％～15％、CaF₂ 50％～80％组成的打渣剂，打渣剂中不含有铵盐，可实现渣液分离，还可降低锌损。但该打渣剂中含有KNO₃和C₆Cl₆，KNO₃在造渣时会产生氧化钾和氧化氮，急剧加热到537℃左右会发生爆炸；氧化氮本身就是污染物；C₆Cl₆属于剧毒气体，造渣时产生的挥发气体污染环境，对人身健康危害较大。又如中国专利(公开号：CN 1428442A)中发明了一种由KNO₃、ZnCl₂、C₆Cl₆、CaF₂、MgCl₂·KCl、木炭组成的锌精炼剂，该发明可以显著降低铸锭中的渣、气含量。但因为该精炼剂中的有效成分含有KNO₃和C₆Cl₆，精炼时产生有毒、刺激性气体，所以不适合我国目前节能减排的生产方针。中国专利(公开号：CN 101560607B)中发明了一种由发气剂(组成为醋酸、CCl₄、NH₄NO₃、NaNO₃、KNO₃、K₂CO₃、硼砂、NH₄HCO₃、NaBF₄、ZrCl₄、NH₄Cl、MgCO₃中的至少一种)、置换剂(镁、铝、铝-锌合金中的至少一种)、精炼剂(冰晶石、ZnCl₂、NaCl中至少一种)、多孔填料(蛭石、膨润土、铝矾土、硅藻土、粘土中的至少一种)制成的块状可用于热浸镀锌浴悬渣处理剂，该处理剂主要用于热浸镀锌浴中悬浮渣(主要为ζ相，FeZn₁₃)的处理，其目的是降低热浸镀锌浴中铁含量，提高锌浴的流动性，消除镀件表面的疤瘤缺陷。电锌熔铸时，一般生产产品为0^#锌锭，锌阴极的成分高于或基本同于锌锭的成分，熔炼炉内为锌液和锌液表面的氧化物，而不同于热浸镀锌浴的成分组成。所以，虽然公开号为CN 101560607B的专利中含有锌熔铸传统造渣剂的有效成分NH₄Cl、CCl₄，但其不适用于电锌熔铸的造渣处理。中国专利(公开号：CN 1033199A)中发明了一种由熔盐混合物(由NaCl、KCl、ZnCl₂、SnCl₂、PbCl₂组成)、载体(小尺寸玻璃球、陶瓷球、小卵石中的至少一种)、发泡剂(活性炭颗粒、人造沸石、分子筛中的至少一种)组成的熔锌表面覆盖剂，该覆盖剂主要用于热浸镀锌或锌回收等工艺。该覆盖剂的优点是具有防氧化和还原的能力，熔盐在锌液表面具有较好的流动性，不含有NH₄Cl，烟尘排放较少。但因为该覆盖剂使用时在锌液表面呈熔融态，虽覆盖性好，但不利于渣、覆盖剂和锌液的分离，故该覆盖剂不适合用于电锌的熔铸造渣过程。中国专利(公开号：CN 1730197A)中发明了一种由CaF₂ 55％～75％、Na₃AlF₆ 3％～8％、KCl 3％～8％、NaCl 5％～10％、ZnCl₂ 5％～20％、C粉5％～15％组成的锌及锌合金熔铸用造渣剂，该造渣剂不含有NH₄Cl、CCl₄、C₆Cl₆等有毒、重污染气体，且能有效地实现造渣时的渣液分离。该造渣剂中含有Na₃AlF₆、ZnCl₂有效成分，该两种化合物极易潮解，故造渣剂中含有较高组分的CaF₂以控制造渣剂的过量水解，但结果造成造渣剂造渣速度慢，造渣剂使用前需密封保存等缺陷。为此，研究一种新型造渣剂及其使用方法，降低渣液界面张力，方便渣液分离，提高锌及锌合金利用率，改善工作环境，是该领域技术人员长时期内面临的技术课题。

发明内容

本发明提供一种环保型锌及锌合金熔铸用造渣剂及其使用方法，属于锌及锌合金熔铸工艺技术领域，用于锌及锌合金的熔铸造渣、除渣、净化处理工艺。

本发明实施的技术方案为：环保型锌及锌合金熔铸用造渣剂由以下质量百分比的原料组成：造气剂3％～10％，还原剂3％～10％，精炼剂22％～35％，分散吸附剂50％～65％。

所述的发气剂为AlCl₃·6H₂O、KHF₂、NaHF₂中的至少一种。

所述的还原剂为C粉、煤粉、焦粒中的至少一种。

所述的精炼剂为NaCl、KCl、ZnCl₂与氟硼酸钠、Na₂HPO₄、砂金卤石粉中至少一种的组合。

所述的分散吸附剂为萤石粉、珍珠岩粉、人造沸石中的至少一种。

造渣剂的制备为将上述原料称量后人工或机械混合均匀，然后装袋存放。

造渣剂在熔炼炉的添加量为炉内锌及锌合金液质量的0.1％～0.4％，造渣时间不低于15～25分钟。

通过改变造渣剂中造气剂、还原剂、精炼剂、分散吸附剂的质量百分比组成可应用于不同温度阶段的造渣处理。

实施该发明技术方案造渣处理时，其具体效果如下：

1.造渣剂中的造气剂在造渣温度下发生分解，产生少量酸性气体，如HCl、HF等，气体的产生可导致锌液中渣的上浮；另外产生的弱酸性气体使浮渣中氧化锌膜层破裂并导致氧化锌包裹的金属锌脱落，降低渣中的金属锌含量。

2.造渣剂中的还原剂或还原剂在造渣温度下的分解产物，将部分氧化锌还原，减少渣量，并提高金属锌的利用率；

3.造渣剂中的精炼剂在造渣温度下能降低浮渣与锌液之间的表面张力，有利于渣液之间的分离，便于清渣。

4.造渣剂中的分散吸附剂在造渣过程中覆盖在锌液表面，防止锌液表面的氧化，并对浮渣起到分散作用，防治锌渣在锌液表面粘接成团，避免渣液分离时渣表面粘锌。

5.造渣剂在造渣时，锌渣中的部分氧化锌在还原剂的作用下还原成锌，锌渣在精炼剂、造气剂的作用下与锌液分离，在分散吸附剂的作用下，锌渣呈干性松散状漂浮在锌液表面，便于清渣。采用本发明造渣剂造渣时渣液分离方便，与传统含有NH₄Cl、CCl₄、C₆Cl₆造渣剂相比烟尘排放量较少，明显降低对环境的污染。

具体实施方式

下面以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。

本发明造渣剂由以下质量百分比的原料组成：造气剂3％～10％，还原剂3％～10％，精炼剂22％～35％，分散吸附剂50％～65％。

上述的发气剂为AlCl₃·6H₂O、KHF₂、NaHF₂中的至少一种。

上述的还原剂为C粉、煤粉、焦粒中的至少一种。

上述的精炼剂为NaCl、KCl、ZnCl₂与氟硼酸钠、Na₂HPO₄、砂金卤石粉中至少一种的组合。

上述的分散吸附剂为萤石粉、珍珠岩粉、人造沸石中的至少一种。

上述造渣剂的制备为将上述原料称量后人工或机械混合均匀，然后装袋存放。上述的造渣剂在熔炼炉的添加量为炉内锌及锌合金液质量的0.1％～0.4％，造渣时间不低于15～25分钟。

上述的造渣剂在实施造渣时通过改变造渣剂中造气剂、还原剂、精炼剂、分散吸附剂的质量百分比组成可应用于不同温度阶段的造渣处理。

实施例1：造渣剂原料质量百分比：

AlCl₃·6H₂O       10

煤粉              3

NaCl              12

KCl               10

ZnCl₂             5

Na₂HPO₄·12H₂O    5

萤石粉            55

以上原料均为工业级化工原料，造渣剂的加入量为锌液质量的0.1％，在500℃造渣25分钟后，渣液分离彻底，便于捞渣，造渣过程有少量烟尘产生，没有传统NH₄Cl分解生成的大量白烟产生。

实施例2：造渣剂原料质量百分比配比：

KHF₂              6

C粉               10

NaCl              10

KCl              9

ZnCl₂            5

NaBF₄            5

珍珠岩粉         55

以上原料均为工业级化工原料，造渣剂的加入量为锌液质量的0.4％，在505℃造渣10分钟后，渣液分离彻底，便于捞渣，造渣过程有少量烟尘产生，没有传统NH₄Cl分解生成的大量白烟产生。

实施例3：造渣剂原料质量百分比配比：

NaHF₂            7

焦粒             8

NaCl             12

KCl              10

ZnCl₂            5

砂金卢石         8

人造沸石         50

以上原料均为工业级化工原料，造渣剂的加入量为锌液质量的0.3％，在500℃造渣25分钟后，渣液分离彻底，便于捞渣，造渣过程有少量烟尘产生，没有传统NH₄Cl分解生成的大量白烟产生。

实施例4：造渣剂原料质量百分比配比：

KHF₂             3

煤粉             8

NaCl             10

KCl              4

ZnCl₂            7

Na₂HPO₄          3

萤石粉           65

以上原料均为工业级化工原料，造渣剂的加入量为锌液质量的0.2％，在495℃造渣20分钟后，渣液分离彻底，便于捞渣，造渣过程有少量烟尘产生，没有传统NH₄Cl分解生成的大量白烟产生。