CN107190159A - 一种含锌废料制备锌基合金的方法 - Google Patents

一种含锌废料制备锌基合金的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107190159A
CN107190159A CN201710454936.5A CN201710454936A CN107190159A CN 107190159 A CN107190159 A CN 107190159A CN 201710454936 A CN201710454936 A CN 201710454936A CN 107190159 A CN107190159 A CN 107190159A
Authority
CN
China
Prior art keywords
zinc
present
raw material
alloy
scrap returns
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710454936.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107190159B (zh
Inventor
李国强
赵强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hebei Changli Metal Products Co Ltd
Original Assignee
Hebei Changli Metal Products Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hebei Changli Metal Products Co Ltd filed Critical Hebei Changli Metal Products Co Ltd
Priority to CN201710454936.5A priority Critical patent/CN107190159B/zh
Publication of CN107190159A publication Critical patent/CN107190159A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107190159B publication Critical patent/CN107190159B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/02—Roasting processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/2406—Binding; Briquetting ; Granulating pelletizing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B19/00—Obtaining zinc or zinc oxide
    • C22B19/20—Obtaining zinc otherwise than by distilling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C18/00—Alloys based on zinc

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明提供一种含锌废料制备锌基合金的方法。本发明提供的含锌废料制备锌基合金的方法利用含锌废料为原料制备得到氧化锌，解决了废料中锌回收难度大的问题；以含锌废料直接生产锌合金，无需采购氧化锌粉或者锌锭就可以直接生产高纯度氧化锌，达到锌基合金生产工艺要求；再将氧化锌制备成锌液，无需先制成锌锭再熔炼，而是直接在锌液中加入合金原料制成锌基合金，节省了制备工艺，确保合金成分更加均匀，合金质量更高。实验结果表明，本发明提供的方法过程简单，制备得到的ZnAl4Cu3铸造用锌合金成分满足GB/T8738‑2006要求。

Description

一种含锌废料制备锌基合金的方法
技术领域
本发明涉及金属材料回收利用技术领域，特别涉及一种含锌废料制备锌基合金的方法。
背景技术
锌及锌合金的用途很广，在国民经济中占据重要地位。特别是近年来，这种金属在镀锌、合金、铸件、化合物、锌板、化工、冶金、航天、汽车以及人体健康等方面的应用更加引人注目。锌合金是锌与其他合金元素组成的合金，在锌的应用中占有重要地位。锌合金的纯度对于合金性能有较大的影响，因此，现有生产锌合金技术是直接采用高纯度氧化锌或者锌锭为原料，与其他合金元素共同熔炼。
随着世界经济的持续发展，全球的锌消费量显著增加，锌合金的需求量日益增加，而地球上的锌矿产资源有限，单纯依靠传统原料已无法满足生产需求。并且，高纯度氧化锌与锌锭的成本较高，而现有技术中含锌废料回收时存在产物纯度低的问题，用于制备锌基合金会导致合金杂质含量高，质量较差，不能满足使用要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含锌废料制备锌基合金的方法。本发明提供的方法无需采购氧化锌粉或者锌锭，以含锌废料为原料直接生产锌基合金，制备的锌基合金成分均匀，质量好。
本发明提供了一种含锌废料制备锌基合金的方法，包括以下步骤：
(1)将含锌废料与水混合后制球，得到原料湿球；
(2)将所述步骤(1)得到的原料湿球进行焙烧，得到原料干球；
(3)将所述步骤(2)得到的原料干球进行煅烧，得到氧化锌粉；
(4)将所述步骤(3)得到的氧化锌粉与水制球后干燥，得到氧化锌干球；
(5)将所述步骤(4)得到的氧化锌干球在还原剂作用下进行还原反应后冷凝，得到锌液；
(6)将所述步骤(5)得到的锌液与合金原料混合后熔炼，得到锌基合金。
优选的，所述步骤(1)中含锌废料中的锌含量为35％以上。
优选的，所述步骤(1)中原料湿球的含水量为20～25％。
优选的，所述步骤(1)中制球的成球速率为0.06～0.94mm·min-1，制球的时间为18～23min。
优选的，所述步骤(2)中焙烧的温度为1100～1300℃，焙烧的时间为30～60min。
优选的，所述述步骤(2)中的焙烧在富氧环境下进行。
优选的，所述步骤(3)中煅烧的温度为1100～1300℃，煅烧的时间为60～90min。
优选的，所述步骤(4)中氧化锌干球的粒径为5～10mm。
优选的，所述步骤(5)中的还原剂包括煤粉，CO，以及CO与CO2的混合气体中的一种。
优选的，所述步骤(5)中还原反应的温度为1000～1300℃，还原反应的时间为60～90min。
本发明提供了一种含锌废料制备锌基合金的方法，包括以下步骤：将含锌废料与水混合后制球，得到原料湿球；将所述原料湿球进行焙烧，得到原料干球；将所述原料干球进行煅烧，得到氧化锌粉；将所述氧化锌粉与水制球后干燥，得到氧化锌干球；将所述氧化锌干球在还原剂作用下进行还原反应后冷凝，得到锌液；将所述锌液与合金原料混合后熔炼，得到锌基合金。本发明利用含锌废料为原料制备得到氧化锌，解决了废料中锌回收难度大的问题；以含锌废料直接生产锌合金，无需采购氧化锌粉或者锌锭就可以直接生产高纯度氧化锌，达到锌基合金生产工艺要求；再将氧化锌制备成锌液，无需先制成锌锭再熔炼，而是直接在锌液中加入合金原料制成锌基合金，节省了制备工艺，确保合金成分更加均匀，合金质量更高。实验结果表明，本发明提供的方法过程简单，制备得到的ZnAl4Cu3铸造用锌合金成分满足GB/T8738-2006要求。
具体实施方式
本发明提供了一种含锌废料制备锌基合金的方法，包括以下步骤：
(1)将含锌废料与水混合后制球，得到原料湿球；
(2)将所述步骤(1)得到的原料湿球进行焙烧，得到原料干球；
(3)将所述步骤(2)得到的原料干球进行煅烧，得到氧化锌粉；
(4)将所述步骤(3)得到的氧化锌粉与水制球后干燥，得到氧化锌干球；
(5)将所述步骤(4)得到的氧化锌干球在还原剂作用下进行还原反应后冷凝，得到锌液；
(6)将所述步骤(5)得到的锌液与合金原料混合后熔炼，得到锌基合金。
本发明将含锌废料与水混合后制球，得到原料湿球。在本发明中，所述含锌废料中的锌含量优选为35％以上，更优选为40～60％，最优选为50～55％。本发明对所述含锌废料的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的含锌废料即可。在本发明中，所述含锌废料优选包括锌渣、锌灰和瓦斯泥中的一种或多种，更优选包括锌渣和锌灰中的一种与瓦斯泥的组合。在本发明中，所述锌渣和锌灰中的一种与瓦斯泥的质量比优选为(1.5～2):(1～1.5)，更优选为(1.6～1.8):(1.2～1.4)，更优选为1.5:1。
本发明对所述含锌废料的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的含锌废料即可。在本发明中，所述瓦斯泥优选为钢铁厂中高炉炼铁的废弃物；所述锌灰和锌渣优选为电镀锌厂和电解锌厂在生产过程中产生的副产品。
本发明对所述水的用量没有特殊的限定，根据原料含水量以及原料湿球所需含水量进行调整即可。在本发明中，所述原料湿球的含水量优选为20～25％，更优选为22～24％。
本发明对所述制球的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的制球的设备即可。在本发明中，所述制球优选在混球上料机中进行。在本发明中，所述制球的成球速率优选为0.06～0.94mm·min- 1，更优选为0.1～0.8mm·min-1，最优选为0.3～0.6mm·min-1；所述制球的时间优选为18～23min，更优选为19～21min。在本发明中，所述原料湿球的直径优选为8～12mm，更优选为9～11mm。在本发明中，所述原料、成球速率和制球时间能够使原料湿球具有较高的强度和爆裂温度。
在本发明中，所述原料湿球的抗压强度优选不低于1300N/个，更优选为1400～1600N/个，最优选为1417N/个；所述原料湿球的爆裂温度优选为200～220℃，更优选为205～215℃，最优选为210℃。在本发明中，所述原料湿球的强度和爆裂温度越高，则原料湿球加热操作过程中的破损率越低，湿球的烘干效率越高，原材料受热就越均匀，爆裂越均匀，有助于煅烧时受热均匀，保障锌的回收率和纯度。
得到原料湿球后，本发明将所述原料湿球进行焙烧，得到原料干球。在本发明中，所述焙烧的温度优选为1100～1300℃，更优选为1150～1250℃；所述焙烧的时间优选为30～60min，更优选为40～50min。在本发明中，所述焙烧优选在富氧环境下进行，所述富氧环境的氧含量优选为21～35％。在本发明中，所述焙烧使原料干球具有较好的冷态强度、还原性和粒度，有利于下一步高温煅烧。
本发明优选在所述焙烧前将原料湿球进行干燥。本发明对所述干燥的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的干燥的技术方案即可。在本发明中，所述干燥的温度优选为200～300℃，更优选为240～260℃；所述干燥的时间优选为20～40min，更优选为25～35min。
本发明对所述原料湿球干燥和焙烧的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的干燥和焙烧的装置即可。
在本发明中，所述原料干球的抗压强度优选为24000-25000N/个，更优选为24400-24600N/个。与现有技术中抗压强度大于918N/个，干球抗压强度大于1916N/个和落下强度大于6次/个相比，本发明制备的原料湿球和原料干球具有更高的强度和爆裂温度。
得到原料干球后，本发明将所述原料干球进行煅烧，得到氧化锌粉。在本发明中，所述煅烧的温度优选为1100～1300℃，更优选为1150～1250℃；所述煅烧的时间优选为60～90min，更优选为70～80min。在本发明中，所述煅烧排出烟气的温度优选为400℃以上，更优选为500～600℃。在本发明中，所述煅烧的高温下，原料干球中的锌化合物被原料里带的碳元素还原分解，形成锌单质蒸汽，进入气相后被氧化形成氧化锌，成为烟尘。
在本发明中，所述煅烧优选在回转炉中进行。在本发明中，所述回转炉的长度优选为25～45m，更优选为30～40m；所述回转炉的炉体内部优选为钢制内板；所述回转炉内部优选带有叶片搅拌器。
煅烧完成后，本发明优选将所述煅烧得到的烟气产物进行分离，得到氧化锌烟尘，再经收集得到氧化锌粉。在本发明中，所述分离优选为重力沉淀分离。在本发明中，所述分离能够去除烟气产物中的杂质，得到氧化锌烟尘。在本发明中，所述杂质优选包括矿物质、钙化合物以及部分没有回收的锌元素和碳元素。
本发明对所述分离的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的烟气分离装置即可。在本发明中，所述杂质优选通过管道回到混合上料机，通过水喷淋重新进入到原料中，形成原料湿球。在本发明中，所述杂质与含锌废料一起制备原料湿球，实现锌元素的充分回收。
在本发明中，所述氧化锌烟尘优选利用温差压差通过沉降室到达布袋除尘器进行收集，得到氧化锌粉；剩余烟气经布袋除尘器分离后，经过脱硫塔进行达标排放。在本发明中，所述氧化锌粉的细度优选为45μm以下，更优选为10～40μm；所述氧化锌粉的比表面积优选为45m2/g以上，更优选为50～100m2/g。在本发明中，所述氧化锌粉的纯度优选为99.5％以上，更优选为99.8％以上。在本发明中，所述氧化锌粉中优选还包括杂质，所述杂质优选包括钙化物、化物、铁的氧化物、氧化铜、碱金属氧化物以及二氧化硅中的一种或多种。
在本发明中，所述煅烧的产物优选还包括热渣。本发明优选将所述煅烧得到的热渣进行回收铟处理。本发明对所述回收铟处理的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的回收铟的技术方案即可。在本发明中，所述回收铟优选在窑渣处理***中进行。
得到氧化锌粉后，本发明将所述氧化锌粉与水制球后干燥，得到氧化锌干球。本发明将所述氧化锌粉与水制球，得到氧化锌湿球。本发明对所述水的质量没有特殊的限定，以能够达到氧化锌湿球的含水率为准。在本发明中，所述氧化锌湿球的含水率优选为25～35％，更优选为28～32％。
本发明对所述干燥的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的干燥的技术方案即可。在本发明中，所述氧化锌湿球的干燥的温度优选为400～500℃，更优选为440～460℃；所述氧化锌湿球的干燥的时间优选为2～4h，更优选为2.5～3.5h。在本发明中，所述氧化锌干球的粒径优选为5～10mm，更优选为6～8mm。
本发明对所述氧化锌湿球制球和干燥的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的制球和干燥的装置即可。在本发明中，所述氧化锌粉优选由自动计量料斗经过计量后落入皮带输送机上进行上料，经皮带输送机输送至回转干燥器上方料斗，进行喷淋加湿，加湿后的氧化锌粉湿料进入回转干燥器进行制球后干燥。在本发明中，所述氧化锌粉加湿制球再干燥，是为了形成结球团，使原料形成更好的冷态强度、还原性和粒度，有助于后续步骤。
在本发明中，所述上料过程中会产生少量粉尘，本发明优选通过自动计量斗上方的集气罩进行收集后，由脉冲袋式除尘器收集的物料返回回转干燥器进行喷淋加湿。在本发明中，所述干燥过程中产生部分含锌粉尘干燥颗粒，所述干燥颗粒优选通过袋式收尘器进行收集后返回回转干燥器进行喷淋加湿。
得到氧化锌干球后，本发明将所述氧化锌干球在还原剂作用下进行还原反应后冷凝，得到锌液。在本发明中，所述还原剂优选包括煤粉和或CO。在本发明中，以氧化锌中的氧与还原剂中的碳的物质的量计，所述碳与氧的摩尔比优选为20～22:1，更优选为20.5～21.5:1，最优选为21:1。
在本发明中，所述还原反应的温度优选为1000～1300℃，更优选为1100～1200℃；所述还原反应的时间优选为60～90min，更优选为70～80min。
在本发明中，所述还原反应过程中优选包括如下化学反应：
ZnO+C＝Zn(气)+CO
ZnO+CO＝Zn(气)+CO2
CO2+C＝2CO
2CuO+CO＝Cu2O+CO2
Cu2O+CO＝Cu+CO2
CuO+CO＝Cu+CO2
3Fe2O3+CO＝2Fe3O4+CO2
Fe3O4+CO＝3FeO+CO2
FeO+C＝Fe+CO
本发明对所述还原反应的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的加热装置即可。在本发明中，所述还原反应优选在电阻炉中进行。
在本发明中，所述杂质中的二氧化硅和碱金属氧化物在还原反应过程中形成硅酸盐渣排出。在本发明中，所述还原反应副产物Fe和Cu为固态，与硅酸盐渣一起排出。
还原反应完成后，本发明将所述还原反应的气态产物进行冷凝，得到锌液。在本发明中，所述冷凝的温度优选为907℃以下，更优选为800～900℃；所述冷凝的压力优选为0Pa。本发明对所述冷凝的时间没有特殊的限定，由锌蒸汽饱和量决定，锌蒸汽凝结成锌液后冷凝结束。在本发明中，所述冷凝的凝结率优选为98％以上。
本发明对所述冷凝的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的冷凝设备即可。在本发明中，所述冷凝优选在飞溅式冷凝器中进行。为避免锌液吸收锌蒸汽热量使自身温度不断升高，本发明优选对液锌进行间接水冷，从而保证最佳的冷凝效率，减少锌灰生产，提高锌的直接回收率。在本发明中，所述锌液的温度优选为400～600℃，更优选为450～550℃，最优选为480～520℃。
在本发明中，所述冷凝过程中锌蒸汽被冷凝成锌液，部分锌蒸汽被氧化形成锌灰。本发明优选将所述锌灰作为原料与含锌废料混合制球。为提高锌的利用率，本发明优选将所述冷凝后的蒸汽进行洗涤。在本发明中，所述洗涤的次数优选为3～5次；所述洗涤优选为水洗。在本发明中，所述洗涤优选包括以下步骤：将所述冷凝后的蒸汽依次经二水封和一级水利喷射器，进行一级洗涤；然后依次经三水封和二级水力喷射器进行二级洗涤；再经四水封脱水，进行三级洗涤。在本发明中，所述一级洗涤和二级洗涤使未被冷凝的锌蒸汽和锌雾进一步冷凝成锌液；所述三级洗涤能够最大限度回收锌，保证冷凝炉内尽可能少的残留锌金属液滴。
在本发明中，所述洗涤后的蒸汽优选包括CO、CO2、水蒸气和H2。在本发明中，所述洗涤后的蒸汽中，所述CO的体积含量优选为95％以上，更优选为95.7％。本发明优选将所述洗涤后的蒸汽经管道返回还原反应步骤作为还原剂使用，可降低部分焦炭还原剂的用量，达到节能减排的目的。
本发明优选将所述洗涤后的水进行沉降，得到蓝粉；所述蓝粉的主要成分为氧化锌。在本发明中，所述蓝粉优选作为原料与含锌废料混合。
得到锌液后，本发明将所述锌液与合金原料混合后熔炼，得到锌基合金。本发明对所述合金原料的种类没有特殊的限定，根据所需锌基合金的成分进行调整即可。在本发明中，当所述锌基合金为铜铝锌合金时，所述合金原料优选包括金属锌、金属铜和金属铝。
本发明优选在混合前将所述合金原料进行研磨。本发明对所述研磨的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的研磨装置即可。在本发明中，所述研磨优选在雷蒙磨中进行。在本发明中，所述研磨的速率优选为80～100r/min，更优选为85～95r/min；所述研磨的时间优选为20～40min，更优选为25～35min。在本发明中，所述研磨后合金原料的粒径优选为0.13～0.40mm，更优选为0.2～0.3mm。在本发明中，所述研磨过程产生少量悬浮颗粒物。本发明优选将所述颗粒物通过管道送入车间布袋除尘器进行收集后返回含锌废料混料工序。
本发明对所述熔炼的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的锌基合金熔炼的技术方案即可。在本发明中，所述熔炼的温度优选为460～500℃，更优选为470～490℃。本发明对所述熔炼的时间没有特殊的限定，能够使原料全部熔化即可。本发明优选在所述熔炼过程中进行浮渣打捞。本发明优选将所述浮渣打捞过程中产生的烟气进行收集，与浮渣一起回收后用于环保砖的制备。
熔炼完成后，本发明优选将所述熔炼得到的产物进行浇铸，得到锌基合金。本发明对所述浇铸的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的浇铸的技术方案即可。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的含锌废料制备锌基合金的方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1:
(1)将含锌废料与水混合后制球，得到原料湿球。
含锌废料包括质量比为1.5:1的锌灰和瓦斯泥，含锌量为35％；含锌废料与水混合后，得到水含量为20％的湿料；将湿料通过传送带运到混球上料机，经过滚筒转动将混料制成球形；成球率为94.8％，成球速度为0.94mm·min- 1，成球大小为12mm，制球时间为23分钟，湿球抗压强度1417N/个，爆裂温度210℃。
(2)将原料湿球进行焙烧，得到原料干球。
将原料湿球在250℃下干燥30min，然后在1100℃下焙烧60min得到原料干球；干球抗压强度为24199N/个，与已有工艺给出的湿球抗压强度大于918N/个，干球抗压强度大于1916N/个和落下强度大于6次/个的标准，上述指标可以满足回转炉工艺对生球性能的要求。
(3)将原料干球进行煅烧，得到氧化锌粉。
将原料干球通过上料机送到回转炉进行高温煅烧挥发，回转炉长度约为40米，温度在1300℃，排出烟气的温度为400℃；混料中的锌在高温下挥发被还原，进入气相后被重新氧化形成氧化锌，进入到烟尘处理***收集；热渣送入窑渣处理***进行回收铟处理。
烟尘通过沉降室将杂质与氧化锌分离(利用重力沉淀分离)，杂质包括部分矿物质、钙化合物、还有一部分没有回收的锌元素、碳元素，通过管道重新送到混合上料机，通过水喷淋重新进入到混料中；分离出来的氧化锌烟尘利用温差压差通过沉降室到达布袋除尘器，布袋除尘器再次分离出一部分烟气经过脱硫塔进行达标排放，再将收集到的氧化锌粉送入自动计量料斗。氧化锌粉纯度99.5％以上，细度(45μm试验筛筛余率)％，≤0.1，比表面积m2/g≥45，与现有技术中的转炉工艺制备氧化锌纯度为45～60％相比，纯度更高。
(4)将氧化锌粉与水制球后干燥，得到氧化锌干球。
氧化锌粉用叉车送入自动计量料斗内，经过计量后落入皮带输送机上，经皮带输送机输送至回转干燥器上方料斗，通过加料管进入回转干燥器，加料管的斜度一般大于物料的自然倾角，使物料能够顺利进入筒体内，干燥器圆筒是一个与水平线略成倾斜的旋转圆筒，物料从较高的一端进入由于重力的作用运行到较低的一端，氧化锌在干燥器内用天然气燃烧作为热源进行干燥，干燥后的物料在出料端通过螺旋输送机送出，干燥温度一般控制在500℃，干燥时间从进料开始到出料完成约3h，热空气放空时会带走部分干燥粉尘颗粒，干躁颗粒通过袋式收尘器进行收集后返回回转干燥器进行喷淋加湿(湿度控制为35％)，加湿后的氧化锌粉湿料进入回转干燥器进行制球干燥，干球粒径10mm。
上料过程中产生少量粉尘，自动计量斗上方设有集气罩，经集气罩收集后由脉冲袋式除尘器收集的物料返回回转干燥器进行喷淋加湿。
(5)将氧化锌干球在还原剂作用下进行还原反应后冷凝，得到锌液。
氧化锌干球经螺旋输送机送入电阻炉内，还原剂用煤粉，物料和还原剂的摩尔比例为C/O＝22，其中C为还原剂中的C含量，O为氧化锌中的氧含量；还原温度为1300℃，时间为90min。
电炉内发生的主要化学反应如下：
ZnO+C＝Zn(气)+CO
ZnO+CO＝Zn(气)+CO2
CO2+C＝2CO
2CuO+CO＝Cu2O+CO2
Cu2O+CO＝Cu+CO2
CuO+CO＝Cu+CO2
3Fe2O3+CO＝2Fe3O4+CO2
Fe3O4+CO＝3FeO+CO2
FeO+C＝Fe+CO
在高温还原熔炼过程中，二氧化硅和碱金属氧化物(CaO、MgO等)形成硅酸盐渣，熔渣由放渣口定时放出。
还原出来的锌以蒸汽状态随炉气经炉壁侧面的炉气出口和倾斜部小井进入飞溅式冷凝器，冷凝温度控制在锌的熔点，907℃，保持冷凝炉内压力控制在0Pa，冷凝时间由锌蒸汽饱和量决定，锌蒸汽凝结成锌液后冷凝结束，凝结率达98％；被石墨转子扬起的“锌雨”冷凝吸收汇入锌池，因吸收锌蒸汽热量而使锌液自身温度不断升高，为控制液锌在400～600℃范围内，在飞溅式贮锌槽中设置有可移动的U型冷凝水管对液锌进行间接水冷。
经过飞溅式冷凝器冷却后的炉气(炉气的主要成分为锌蒸汽、CO、CO2)，其中大部分的锌蒸汽已被冷凝成锌液，少量的锌蒸汽被氧化而形成锌灰，定期从冷凝器中经扒锌灰口扒出。经一冷未被冷凝下来的锌蒸汽和已经冷凝的锌雾继续随着烟气经方箱、主管和斜管进入二冷、二水封和一级水利喷射器，受到一次洗涤，然后进入三水封及二级水力喷射器，再次洗涤一次，经四水封脱水，经过三级洗涤后的电阻炉炉气主要成分为CO、CO2、水蒸气、H2等，其中CO气体占95.7％，是很好的还原剂，炉气经管道返回现有工程回转炉作为还原剂使用，可降低部分焦炭还原剂的用量，达到节能减排的目的。
洗涤水进入水封箱，经溢流管流入蓝粉沉淀池，经多次沉降，上清水循环使用，沉淀在水封箱中的蓝粉(锌蒸汽常被其他液体稀释，主要是CO或者CO2，刚形成小点滴的时候表面易被CO2氧化成氧化锌，不能汇集成较大的点滴成为锌液，最终凝固为细粉叫做蓝粉)，每小时捞出1～2次，放入车内运至堆场进行自然干燥。沉淀在蓝粉池中的蓝粉，待停炉后，人工取出送至原料库房堆放作为原料回用于回转窑。
(6)将锌液与合金原料混合后熔炼，得到锌基合金。
按照ZnAl4Cu3的原料配比，称取锌锭、铜锭、铝锭，分别经过雷蒙磨进行研磨分级，处理好的物料暂存于原料仓内，由叉车将各原料送至计量装置，计量后直接送入电炉内；电阻炉制备的锌液直接导入电炉内。雷蒙磨研磨过程产生少量颗粒物，颗粒物通过管道送入车间布袋除尘器进行收集后返回含锌废料混料工序。
炉料装好后即可送电熔化，温度在500℃；当电流波动较小后，采用最大功率，直至熔清。随着炉料的熔化，把未装完的炉料陆续装入，直至炉料全部化完为止，在熔化过程中应及时捅料，防止发生“架桥”，炉料开始熔化后，应及时撒上熔剂，以防止合金液氧化和吸气。
当合金液温度达到要求，合金液成分经检测合格后，即停电、扒渣，浇铸铜铝锌合金。合金液经密闭溜槽进入浇铸机的模具中，待模具中的液体冷却至固体后，采用循环水喷淋模具底部，冷却降温至150℃铸成锌合金锭。浇铸过程在封闭抽真空***中完成，在浇筑过程中不会有烟气产生外溢。锌合金锭经自然冷却后打包、称重库存。
打开电炉捞浮渣过程中，会产生部分烟气G1-4，产生的烟气经集气罩，共设5套，经过管道将冶炼过程中产生的烟尘输送至布袋除尘器进行除尘，另外还有少量的浮渣送到环保砖制备***。
对本实施例制备的ZnAl4Cu3合金进行成分检测，结果如下：
元素 Al Cu Mg Zn Fe Pb Cd Sn
含量/％ 3.9 0.7 0.03 余量 0.035 0.004 0.003 0.0015
实验结果表明，本实施例制备的ZnAl4Cu3合金成分均匀，符合《铸造用锌合金锭》(GB/T8738-2006)标准。
制备的合金抗拉强度为320MPa，伸长率为2％，冲击韧性为95J。
实施例2:
采用实施例1相同的方法，不同的是：步骤(1)中的含锌废料中含锌量为50％，原料湿球的含水量为25％；步骤(2)中煅烧为1300℃煅烧30min；步骤(3)中还原温度为1100℃。
对本实施例制备的ZnAl4Cu3合金进行成分检测，结果如下：
元素 Al Cu Mg Zn Fe Pb Cd Sn
含量/％ 4.3 1.1 0.06 余量 0.035 0.004 0.003 0.0015
实验结果表明，本实施例制备的ZnAl4Cu3合金成分均匀，符合《铸造用锌合金锭》(GB/T8738-2006)标准。
制备的合金抗拉强度为350MPa，伸长率为4％，冲击韧性为100J。
实施例3:
采用实施例1相同的方法，不同的是：步骤(1)中的含锌废料中含锌量为40％，原料湿球的含水量为23％；步骤(2)中煅烧为1200℃煅烧40min；步骤(3)中还原温度为1200℃。
对本实施例制备的ZnAl4Cu3合金进行成分检测，结果如下：
元素 Al Cu Mg Zn Fe Pb Cd Sn
含量/％ 4.1 1.0 0.04 余量 0.035 0.004 0.003 0.0015
实验结果表明，本实施例制备的ZnAl4Cu3合金成分均匀，符合《铸造用锌合金锭》(GB/T8738-2006)标准。
制备的合金抗拉强度为348MPa，伸长率为3.8％，冲击韧性为97J。
实施例4:
采用实施例1相同的方法，不同的是：步骤(1)中的含锌废料中含锌量为45％，原料湿球的含水量为25％；步骤(2)中煅烧为1150℃煅烧50min；步骤(3)中还原温度为1250℃。
对本实施例制备的ZnAl4Cu3合金进行成分检测，结果如下：
元素 Al Cu Mg Zn Fe Pb Cd Sn
含量/％ 4.0 0.9 0.05 余量 0.035 0.004 0.003 0.0015
实验结果表明，本实施例制备的ZnAl4Cu3合金成分均匀，符合《铸造用锌合金锭》(GB/T8738-2006)标准。
制备的合金抗拉强度为356MPa，伸长率为4.2％，冲击韧性为101J。
实施例5:
采用实施例1相同的方法，不同的是：步骤(1)中的含锌废料中含锌量为55％，原料湿球的含水量为25％；步骤(2)中煅烧为1250℃煅烧45min；步骤(3)中还原温度为1150℃。
对本实施例制备的ZnAl4Cu3合金进行成分检测，结果如下：
元素 Al Cu Mg Zn Fe Pb Cd Sn
含量/％ 4.2 0.8 0.05 余量 0.035 0.004 0.003 0.0015
实验结果表明，本实施例制备的ZnAl4Cu3合金成分均匀，符合《铸造用锌合金锭》(GB/T8738-2006)标准。
制备的合金抗拉强度为363MPa，伸长率为4.4％，冲击韧性为105J。
从以上实施例可以看出，本发明提供的方法过程简单，制备得到的锌合金成分均匀。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种含锌废料制备锌基合金的方法，包括以下步骤：
(1)将含锌废料与水混合后制球，得到原料湿球；
(2)将所述步骤(1)得到的原料湿球进行焙烧，得到原料干球；
(3)将所述步骤(2)得到的原料干球进行煅烧，得到氧化锌粉；
(4)将所述步骤(3)得到的氧化锌粉与水制球后干燥，得到氧化锌干球；
(5)将所述步骤(4)得到的氧化锌干球在还原剂作用下进行还原反应后冷凝，得到锌液；
(6)将所述步骤(5)得到的锌液与合金原料混合后熔炼，得到锌基合金。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中含锌废料中的锌含量为35％以上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中原料湿球的含水量为20～25％。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中制球的成球速率为0.06～0.94mm·min-1，制球的时间为18～23min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中焙烧的温度为1100～1300℃，焙烧的时间为30～60min。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的焙烧在富氧环境下进行。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中煅烧的温度为1100～1300℃，煅烧的时间为60～90min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中氧化锌干球的粒径为5～10mm。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)中的还原剂包括煤粉，CO，以及CO与CO2的混合气体中的一种。
10.根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)中还原反应的温度为1000～1300℃，还原反应的时间为60～90min。
CN201710454936.5A 2017-06-16 2017-06-16 一种含锌废料制备锌基合金的方法 Active CN107190159B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710454936.5A CN107190159B (zh) 2017-06-16 2017-06-16 一种含锌废料制备锌基合金的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710454936.5A CN107190159B (zh) 2017-06-16 2017-06-16 一种含锌废料制备锌基合金的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107190159A true CN107190159A (zh) 2017-09-22
CN107190159B CN107190159B (zh) 2019-03-29

Family

ID=59879720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710454936.5A Active CN107190159B (zh) 2017-06-16 2017-06-16 一种含锌废料制备锌基合金的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107190159B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107937730A (zh) * 2017-12-29 2018-04-20 永仁共创锌业有限公司 工业含锌废料综合处理***

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102181663A (zh) * 2011-04-27 2011-09-14 葫芦岛锌业股份有限公司 采用电炉处理含锌杂料生产锌粉的方法
CN105692684A (zh) * 2016-03-17 2016-06-22 安徽颖达锌业发展有限公司 一种高纯氧化锌生产工艺
CN106086400A (zh) * 2016-08-01 2016-11-09 江苏省冶金设计院有限公司 处理铅锌废料的方法和***

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102181663A (zh) * 2011-04-27 2011-09-14 葫芦岛锌业股份有限公司 采用电炉处理含锌杂料生产锌粉的方法
CN105692684A (zh) * 2016-03-17 2016-06-22 安徽颖达锌业发展有限公司 一种高纯氧化锌生产工艺
CN106086400A (zh) * 2016-08-01 2016-11-09 江苏省冶金设计院有限公司 处理铅锌废料的方法和***

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107937730A (zh) * 2017-12-29 2018-04-20 永仁共创锌业有限公司 工业含锌废料综合处理***
CN107937730B (zh) * 2017-12-29 2023-06-09 永仁共创锌业有限公司 工业含锌废料综合处理***

Also Published As

Publication number Publication date
CN107190159B (zh) 2019-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018000587A1 (zh) 一种真空感应炉、电弧炉真空炼镁***及其炼镁方法
CN100469907C (zh) 含锌电炉粉尘的处理方法
CN103130279B (zh) 一种氯化生产高纯五氧化二钒的方法
CN108754178B (zh) 一种硫化锌精矿的冶炼方法
CN102181663B (zh) 采用电炉处理含锌杂料生产锌粉的方法
CN105296694B (zh) 一种含碳铁锌等团块用于高炉贮铁式主沟还原成铁水、锌等工艺方法
US8308844B2 (en) Method of reduction treatment of metal oxides or steelmaking waste and method of concentrating and recovering zinc and/or lead
CN109554550A (zh) 一种炼钢粉尘综合利用回收锌的方法
CN103131869A (zh) 高铅高银含砷复杂金精矿的提取方法
CN109022808A (zh) 一种含锌钢铁冶金粉尘的综合回收方法
CN105803205B (zh) 一种高效节能再生铅冶炼工艺
CN105039725A (zh) 一种从稀土电解渣中回收稀土元素的方法
CN105621906A (zh) 一种冶金熔渣粒化处理***及方法
CN110482503A (zh) 一种二次铝灰资源综合利用的方法
CN110669942A (zh) 一种处理钢铁厂含锌粉尘的方法
CN114054469A (zh) 一种铝灰无害化处理并资源再生利用方法及***
CN105950889A (zh) 一种电弧炉真空炼镁***及其炼镁方法
CN107190159B (zh) 一种含锌废料制备锌基合金的方法
CN109943714B (zh) 钒钛磁铁矿的冶炼工艺及冶炼***
CN104831086B (zh) 一种铅锌物料烧结熔炼的方法
CN108823429B (zh) 一种低品位含硫氧化锌矿的冶炼方法
CN110055418A (zh) 实现铅阳极泥连续多段综合回收的熔炼***及熔炼方法
CN107043854B (zh) 多种有色金属物料的综合回收设备及工艺
CN213327755U (zh) 一种用赤泥生产岩棉过程中产生的渣球废料提取稀有金属氧化物的装置
CN115161472A (zh) 一种含锌尘泥处理方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 071600 Lin Village, Luzhuang Township, Anxin County, Baoding City, Hebei Province

Applicant after: Hebei Changli Environmental Technology Co. Ltd.

Address before: 071600 Lin Village, Luzhuang Township, Anxin County, Baoding City, Hebei Province

Applicant before: Hebei Changli metal products Co., Ltd.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant