处理现状及前景展望..docVIP

我國硬鋅處理現狀及前景展望 摘 要:我國每年產生各類硬鋅多達14萬t,處理方法多種多樣。本文對工業生產中所產硬鋅進行了分類，簡要介紹了鉛硬鋅與鋁硬鋅的不同點，著重闡述了當前工業應用中各硬鋅處理工藝的特點，同時對正在研究的一些硬鋅處理方法進行了歸納，最後對我國硬鋅處理的發展前景作了簡單的展望。 關鍵字: 硬鋅;蒸餾;隔焰爐;真空爐;加鋁除鐵;精餾 硬鋅是一種以鋅為主體元素主要含鉛或者鋁的鋅鐵金屬化合物，它是粗鋅火法精煉過程中產生的一種中間產物，同時也在鋼材熱浸鍍鋅處理過程中以渣的形態產生。硬鋅中鋅大部分以單質態存在，硬鋅中的鐵是以化合物Fe5Zn21和FeZn7等的形態存在[1]，熔化態硬鋅為粘糊狀渣，因所含成分有金屬鐵及鐵的化合物，體現為黏度較大[2]，正常情況下硬鋅冷卻為藍色針狀結晶[3]。 火法煉鋅又分為平罐豎罐、密閉鼓風爐、電爐等工藝[4]，所得粗鋅均需採用精餾法(新澤西法)精煉才能得到精鋅[5]。硬鋅在鋅精餾塔塔體組合中鉛塔或無鎘鋅塔附屬熔析精煉爐產出,因其主要含鉛雜質可稱為鉛硬鋅，鋅精餾過程產出的鉛硬鋅含因有鉛存在而捕集了鋅生產工藝流程中大部分銦鍺銀等稀貴金屬。根據中國有色金屬協會和國家統計局最後公佈的2006年我國鋅產量為316.27萬t，其中濕法工藝生產電解鋅為208萬t，其餘為火法工藝產精餾鋅。通過硬鋅的產出率約占火法煉鋅原料粗鋅產量的4%來測算，全年可產出鉛硬鋅約4萬t[6]。 在熱鍍鋅鋼板鍍鋅過程中熔融的鋅基合金(主要為鋅鋁合金) 浸沒鋼板，將產生用鋅量5 %—10%的粘糊狀渣。在常見的450℃鍍鋅溫度條件下，鐵在鋅液中時的飽和溶解度為0.023 %[7]。熱鍍鋅粘糊狀渣中含有大量的雜質，尤其是鐵含量較高，其他還有A1、Sn、Pb、Cd、Cu 、Ni 等, 但其鋅含量一般都大於80 % [8]。這些熱鍍鋅渣少部分浮在鋅鍋液鋅表面，大部分沉積在鍍鋅鍋底，形成藍色糊狀結晶—硬鋅，因主要含雜質鋁可稱為鋁硬鋅[9]。若按照平均每噸鋼消耗6 %鋅計算，我國每年將產生俗稱熱鍍鋅渣的鋁硬鋅在10萬t以上[10]。 鋁硬鋅除了含鋁高含鉛低的特性與前面的鉛硬鋅有明顯區別外，此外，鋁硬鋅常含小部分氧，即鋁硬鋅中的鋅小部分以氧化態存在，這是由於鍍鋅過程中，鋅鍋中熱鍍鋅液表面與空氣無隔斷接觸，鋼板浸渡過程高速運動起到攪拌鋅液作用，能加速鋅液的氧化反應。硬鋅的主要成分見表1。 表1 硬鋅的化學成份 % 項目 Zn Pb Ge In Al Fe 鉛塔鉛硬鋅 80～93 10～15 0.10～0.11 0.11～0.12 / 1.5～2.5 B# 塔鉛硬鋅 75～80 8～10 0.11～0.13 0.13～0.15 / 1.9～3.0 鋁硬鋅 90～94 0.5～1 / / 1～1.5 4.0～5.0 在鋅資源日益緊張的今天，我們一方面要重視粗鋅火法精煉過程和熱鍍鋅鋼板鍍鋅過程的生產控制並提高技術水準，努力降低硬鋅的產出率，另一方面要重視研究硬鋅的各種處理工藝，不斷提高硬鋅中鋅及其它稀貴金屬的回收率，產出高附加值的純鋅或其他含鋅功能材料，降低處理成本，提高經濟效益。 1我國現階段硬鋅處理的主要生產工藝 我國現階段針對硬鋅處理的目的各有側重。其中主要有回收金屬鋅附帶回收鍺銦等稀貴金屬、回收金屬鋅產出超細鋅粉、回收金屬鋅生產高純電鋅、回收金屬鋅生產異形氧化鋅、回收金屬鋅生產鐵氧磁性材料、回收金屬鋅生產硫酸鋅氯化鋅等各類鋅鹽化工材料。我國採用火法精餾煉鋅的工廠和熱鍍鋅廠很多, 硬鋅的處理方法也多種多樣，已經大規模成功工業化應用的處理工藝主要有以下幾種。 1.1蒸餾法 蒸餾法又稱常壓揮發法，主要用於處理熱鍍鋅廠鋁硬鋅並以鋅錠或氧化鋅的形式來回收金屬鋅，也可用來處理鋅精餾過程產生的鉛硬鋅來回收金屬鋅。蒸餾法主要用於一些私營小企業。因我國熱鍍鋅廠眾多，故所產含鋁硬鋅比較分散, 還沒有達到集中處理, 這就造成了目前許多處理含鋁硬鋅小廠的產生。所採用的處理生產工藝如圖1所示。 圖1 蒸餾法處理硬鋅工藝流程圖 此工藝的主要設備是蒸餾設備, 這些小廠大都採用平罐或坩堝蒸餾, 此種蒸餾方法能耗高, 處理量小, 回收率低, 勞動強度大, 生產為間斷性作業, 污染環境，而且鋅渣中鐵含量高時回收率難於保證。李運剛研究出一種處理含鋁硬鋅新蒸餾爐，已經成功工業化應用，生產表明該爐有以下特點:(1) 生產連續化；(2) 生產規模可大可小, 即可用於中型化生產, 又可用於小型化生產；(3) 鋅的冶煉回收率高；(4) 燃料耗低[11]。 1.2隔焰爐法 隔焰爐又稱隔焰反射爐。隔焰爐處理硬鋅主要用於生產超細鋅粉，附