一種去除熱浸鍍鋅液中鋅渣的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種去除熱浸鍍鋅液中鋅渣的方法。首先在鋅液中添加微量的錳，可降低鋅渣顆粒在鋅液中的聚集，使鋅渣顆粒簇的尺寸變小；然后將與高壓氮氣罐連接的多孔吹頭置于鋅液內部，氮氣經多孔吹頭后在鍍液中形成細小均勻的氣泡，利用氣泡對鍍液中懸浮鋅渣的吸附作用，在氣泡上浮的過程中，將鍍液內部懸浮的鋅渣帶至表面，從而去除鋅液內部的懸浮鋅渣。使用本方法可有效去除鋅液內部的浮渣，改善鍍層的表面質量。本方法簡單方便，成本低廉，不污染環(huán)境，適用于溶劑法熱浸鍍鋅工藝所產生的懸浮鋅渣。
【專利說明】
一種去除熱浸鍍鋅液中鋅渣的方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及熱浸鍍鋅液的凈化技術，具體涉及一種去除熱浸鍍鋅液中鋅渣的方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]在鋼鐵材料的防腐蝕技術中，熱浸鍍鋅技術是一種常用的有效方法，由于防護好，成本低，廣泛應用于電力、交通、汽車、建筑、化工等行業(yè)。鍍層的表面質量將影響其對鋼鐵的腐蝕防護，生產實踐表明，性能優(yōu)良的鍍層，必須有冶金質量優(yōu)良的鍍液作保證。在實際工況條件下，鋼鐵熱浸鍍過程中，部分鐵會擴散進鍍液。例如在450°C左右的浸鍍溫度下，鐵在鍍液中的飽和溶解度僅為0.05wt%左右，多余的鐵將以鋅渣(Zn-Fe合金化合物)的形式在鍍液中沉淀析出。鋅渣使鍍液的粘度增大，增加鍍層厚度;鋅渣粘附在鍍件上時會造成鍍層的表面缺陷，影響鍍鋅件的外觀質量及其防腐蝕性能。因此要嚴格控制鍍液中鋅渣的含量，當鐵含量大于0.2?七％時，應對鍍液進行除渣。實際生產中去除鍍液中鋅渣最常用的方法是通過機械裝置對鋅渣直接撈取，可以清除部分沉淀在鋅鍋底部的鋅渣，但該對于懸浮在鋅液內部的鋅渣沒有效果。
[0004]經過對現有的文獻檢索發(fā)現，中國專利CN2923733Y公開的一種陶瓷鋅渣過濾裝置，通過陶瓷板的過濾來去除鋅液中的鋅渣。中國專利CN1329536C公開的一種熱浸鍍鋅液電磁凈化裝置，利用電磁凈化的方法去除鋅液中的鋅渣。上述除渣方法在凈化鋅液時，需要采用鋅栗使鋅鍋中的鋅液發(fā)生流動，去除鋅渣的過程工藝較為復雜。研究簡單快速的鋅渣凈化方法對提高鍍層的表面質量十分重要。
[0005]通過將惰性氣體如氬氣或氮氣通入熔體中進行噴吹凈化的工藝，是一種去除熔體中夾雜的工藝。此方法在鋁合金熔體的凈化除渣工藝中較為常見，但未見有把此方法應用到去除熱浸鍍鋅液中的鋅渣。這主要是因為鋅液中的鋅渣容易聚合，形成的鋅渣顆粒尺寸較大，如果采用噴吹法凈化鋅液中的懸浮鋅渣顆粒，鋅渣的顆粒尺寸對氣泡的大小有較高的要求。采用石墨轉子噴吹氮氣凈化鋅渣時，如中國專利CN204185546U公開的一種鋁熔體凈化設備除氣機石墨轉子及中國專利CN104818392A公開的一種鋁合金凈化精煉裝置，采用的石墨轉子產生的氣泡較大且不均勻，不易吸附鋅液中的鋅渣，另外旋轉的石墨轉子也很容易引起鋅液的紊流，造成原先沉積在底部的大顆粒鋅渣重新進入到鋅液中，引起鋅液中鋅渣的增多。中國專利CN202415658U公開的一種汽車鋁合金車輪精煉用微孔吹頭，在凈化鋁液中的夾雜物具有較好的效果。但因其微孔產生的氣泡較大，若應用在去除熱浸鍍鋅液中的鋅渣時效果不佳，需要對吹頭進行重新改進使其產生的氣泡能較好的去除鋅液中的鋅渣。
[0006]

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術問題:凈化熱浸鍍鋅液，去除鋅液中的鋅渣。針對此問題我們提出采用多孔吹頭改進氮氣的噴吹氣泡，以及在鋅液中添加微量錳來改變鋅渣的形態(tài)和大小兩種方式結合在一起用來凈化鋅液中的鋅渣。
[0008]本發(fā)明采用以下技術方案解決上述問題:
一種去除熱浸鍍鋅液中鋅渣的方法，包括氮氣罐、減壓閥、壓力表、過濾器、分子篩、氣體流量計、吹頭。高純氮氣從氣罐(I)中引出后，經減壓閥(2)對高壓氮氣進行減壓至0.3?
0.4MPa，然后經過濾器(4)和分子篩(5)對氮氣中的水汽和雜質進行過濾凈化;通過氣體流量計(6)調整氮氣的流量至0.5?0.6立方米/小時;氮氣經通過多孔吹頭(8)導入到鍍液(7)中。最后從置于鋅液中的吹頭噴出，所述吹頭為多孔吹頭。
[0009]多孔吹頭使噴吹的氮氣形成細小均勻的氣泡，利用氣泡對鋅渣的吸附作用，在氣泡上浮的過程中，將鋅渣從鍍液內部帶至表面。
[0010]優(yōu)選的，多孔吹頭由顆粒狀耐火材料和粘結劑燒結而成。
[0011]優(yōu)選的，耐火材料為赤泥冶金殘渣，主要成分為31wt% Si02，26wt% A1203，29wt%CaO，9wt%Mg0, 3wt %Ti02。赤泥冶金殘渣是具有耐高溫，耐壓力，不會與鋅液發(fā)生反應，粘合在一起后保持一定的空隙度等性能。赤泥作為拜耳法氧化鋁的生產工藝的廢棄物，污染環(huán)境，采用赤泥冶金殘渣成本低廉，同時可使廢棄物重新利用。
[0012]優(yōu)選的，赤泥冶金殘渣顆粒的大小分別為100目和30目，按1:1?3的質量比混合粘結在一起，此狀態(tài)下顆粒內部的空隙度所產生的氣泡的大小對鋅渣的吸附效果較優(yōu)。
[0013]優(yōu)選的，粘結劑是硅溶膠或硅酸鈉中的一種，粘結效果較佳。
[0014]優(yōu)選的，多孔吹頭由導管和吹頭組成，吹頭的形狀為半球體或球體。較其它形狀，半球體或球體產生的氣泡大小均勻，氣泡的分布面積較寬，且在氣泡上浮的過程中，不會出現和泡及氣流不穩(wěn)的現象。
[0015]優(yōu)選的，多孔吹頭為可移動的多個并排式式吹頭，根據鋅鍋寬度的大小，多孔吹頭設置為兩個以上并排式的結構。鋅鍋面積較大，采用多個并排式吹頭能夠更好的凈化鋅鍋中各部位鋅液中的鋅渣。
[0016]優(yōu)選的，在鋅液中按重量比添加0.1-0.5wt%錳，錳以鋅錳中間合金的形式加入到熱浸鍍鋅液中。添加錳可以降低鍍液中鋅渣的聚集，減小鋅渣顆粒簇的尺寸，使氣泡對鋅渣的吸附更容易。
[0017]本發(fā)明的工作原理是:
1.開啟氮氣流量控制系統(tǒng)后，將多孔吹頭放置于鋅液內部。高純氮氣從氣罐(I)中引出后，經減壓閥(2)對高壓氮氣進行減壓至0.3?0.4MPa，然后經過濾器(4)和分子篩(5)對氮氣中的水汽和雜質進行過濾凈化;通過氣體流量計(6 )調整氮氣的流量至0.5?0.6立方米/小時;氮氣經通過多孔吹頭(8)導入到鍍液(7)中。多孔吹頭使噴吹的氮氣形成細小均勻的氣泡，利用氣泡對鋅渣的吸附作用，在氣泡上浮的過程中，將鋅渣從鍍液內部帶至表面。
[0018]2.多孔吹頭是由不同粗細粒度的赤泥冶金殘渣和粘結劑燒結而成。具有耐高溫，耐壓力，與鋅液不反應，粘合一起后能保持一定的空隙度，使噴吹出的氣體形成細小均勻的氣泡。
[0019]3.為了更好去除鍍液中的鋅渣，在鍍液中添加0.1 -0.5wt%li，可以降低鍍液中鋅渣的聚集，減小鋅渣顆粒簇的尺寸，使氣泡對鋅渣的吸附更容易。
[0020]本發(fā)明的技術效果:
采用赤泥冶金廢渣制備的多孔吹頭，成本低、性能優(yōu)良、能及時快速的去除鍍液內部形成的浮渣。采用添加微量的錳能深度的去除鍍液內部形成的浮渣，凈化效果進一步提高。采用該發(fā)明能顯著的降低鋅液中的鋅渣，提高鍍鋅板的表面質量;可以在整個生產過程中連續(xù)除渣，使鋅液中的鋅渣始終控制在一個較低的水平。
[0021]
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明所述一種去除熱浸鍍鋅液中鋅渣的裝置結構示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明所述多孔吹頭的形狀:(a)球形；(b)半球形。
[0024]圖3為本發(fā)明所述可移動的四個并排式多孔吹頭。
[0025]圖4為原始鋅液試樣的微觀組織。
[0026]圖5為本發(fā)明實施例1凈化后鋅液試樣的微觀組織。
[0027]圖6為原始鋅液添加微量的錳后的微觀組織。
[0028]圖7為本發(fā)明實施例2凈化后鋅液試樣的微觀組織。
[0029]圖8為本發(fā)明對比例I機械撈渣處理后鋅液試樣的微觀組織。
[0030]圖9為本發(fā)明對比例2機械撈渣處理后鋅液試樣的微觀組織。
[0031 ]圖中:I為氮氣罐;2為減壓閥；3為壓力表;4為過濾器;5為分子篩;6為氣體流量計；7為鍍液;8為多孔吹頭;9為鋅鍋;10為導管;11為吹頭;12為微孔;13為鋅渣。
[0032]
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖1-9以及具體實施例和對比例，對本發(fā)明進一步說明。
[0034]實施例1
某熱浸鍍鋅工藝生產線，熱浸鍍所用鋅鍋的大小為15m(長)X2.5m(寬)X3m(深)，鋅液溫度為450°C。取鋅鍋內部凈化前原始的鋅液試樣澆注后迅速冷卻，其微觀組織如圖4所示，從中可以看出在鋅液中含有較多的鋅渣。
[0035]多孔吹頭的制備采用顆粒度為100目和30目的赤泥冶金殘渣按1:1的質量比，與適量硅溶膠均勻混合后燒結而成。多孔吹頭在鋅液中的放置采用圖3所示的并排式多孔吹頭，多孔吹頭的形狀為半球形(圖2所示)。開啟多孔吹頭凈化裝置(圖1所示)的氮氣流量控制系統(tǒng)后，將并排式多孔吹頭放置于鋅液內部。高純氮氣從氣罐(I)中引出，經減壓閥(2)對高壓氮氣進行減壓至0.3MPa，然后經過濾器(4)和分子篩(5)對氮氣中的水汽和雜質進行過濾凈化;通過氣體流量計(6)調整氮氣的流量至0.5立方米/小時；氮氣經通過并排式多孔吹頭
(8)導入到鍍液(7)中。并排式多孔吹頭距離鋅液表面的深度約為2.5米。在熱浸鍍鋅鍋中，可以采用人工或機械在鍍液中沿鋅鍋長度的方向緩慢移動多孔吹頭，使吹頭中產生的氣泡能覆蓋鋅液的不同位置，吸附鋅液中不同位置的鋅渣，提高鋅液中鋅渣的凈化效果。對鍍液的噴吹凈化時間為30min，將氣泡帶至鍍液表面的鋅渣撇除。取鋅鍋內部凈化后的鋅液試樣澆注后迅速冷卻，對比凈化前后鋅液內部懸浮鋅渣的含量。采用該發(fā)明裝置對鋅液除渣后的微觀組織形貌如圖5所示，可以觀察到鍍液中鋅渣的含量都明顯減少。這說明采用多孔吹頭噴吹氮氣可以較好的凈化鍍液內部的懸浮渣。
[0036]實施例2
某熱浸鍍鋅工藝生產線，熱浸鍍所用鋅鍋的大小為15m(長)X2.5m(寬)X3m(深)，鋅液溫度為450°C。為了更好的凈化鍍液中的鋅渣，以鋅_5wt°/4i中間合金的形式向鍍液中添加0.2wt°m。圖6是添加0.2wt%M后鋅液內部的鋅渣形貌圖，對比圖4和圖6，可以明顯的看出添加Mn后鋅液內部鋅渣的平均顆粒尺寸變小，微量錳的添加能降低鍍液中鋅渣的聚集。減小鋅渣顆粒簇的尺寸，使氣泡對鋅渣的吸附更容易。
[0037]多孔吹頭的制備采用顆粒度為100目和30目的赤泥冶金殘渣按1:3的質量比，與適量硅溶膠均勻混合后燒結而成。多孔吹頭在鋅液中的放置采用圖3所示的并排式多孔吹頭，多孔吹頭的形狀為半球形(圖2所示)。開啟多孔吹頭凈化裝置(圖1所示)的氮氣流量控制系統(tǒng)后，將并排式多孔吹頭放置于鋅液內部。高純氮氣從氣罐(I)中引出，經減壓閥(2)對高壓氮氣進行減壓至0.3MPa，然后經過濾器(4)和分子篩(5)對氮氣中的水汽和雜質進行過濾凈化;通過氣體流量計(6)調整氮氣的流量至0.5立方米/小時；氮氣經通過并排式多孔吹頭
(8)導入到鍍液(7)中。并排式多孔吹頭距離鋅液表面的深度約為2.5米。在熱浸鍍鋅鍋中，可以采用人工或機械在鍍液中沿鋅鍋長度的方向緩慢移動多孔吹頭，使吹頭中產生的氣泡能覆蓋鋅液的不同位置，吸附鋅液中不同位置的鋅渣，提高鋅液中鋅渣的凈化效果。對鍍液的噴吹凈化時間為30min ο將氣泡帶至鍍液表面的鋅渣撇除。取鍍液內部試樣澆注后迅速冷卻，除渣后的微觀組織形貌如圖7所示。對比圖7和圖5的微觀組織形貌，可以觀察到添加少量Mn后，鋅液中鋅渣的含量進一步減少。這說明采用多孔吹頭噴吹氮氣以及在鋅液中添加微量Mn的方法可以更好的凈化鍍液內部的懸浮渣。
[0038]
對比例I
某熱浸鍍鋅工藝生產線，熱浸鍍所用鋅鍋的大小為15m(長)X2.5m(寬)X3m(深)，鋅液溫度為450°C。取鋅鍋內部凈化前的鋅液試樣澆注后迅速冷卻，其鋅渣的微觀組織形貌如圖4所示。采用常規(guī)的機械撈渣方式對鋅鍋底部的鋅渣進行撈取，靜止一段時間后，取鋅鍋內部的鋅液試樣澆注后迅速冷卻，其鋅渣的微觀組織形貌如圖8所示。從圖8中可以觀察到鋅液內部的懸浮鋅渣的含量并沒有明顯減少。這說明常規(guī)的機械撈渣方式雖能處理鋅鍋底部的沉渣，但對鋅液中的懸浮渣的凈化效果較差。
[0039]
對比例2
某熱浸鍍鋅工藝生產線，熱浸鍍所用鋅鍋的大小為15m(長)X2.5m(寬)X3m(深)，鋅液溫度為450 °C。以鋅_5^%錳中間合金的形式向鍍液中添加0.2wt°m，取鋅鍋內部凈化前的鋅液試樣澆注后迅速冷卻，其鋅渣的微觀組織形貌如圖6所示。采用常規(guī)的機械撈渣方式對鋅鍋底部的鋅渣進行撈取，靜止一段時間后，取鋅鍋內部的鋅液試樣澆注后迅速冷卻，其鋅渣的微觀組織形貌如圖9所示。對比圖6和圖9，從中可以看出機械鋅液內部的懸浮鋅渣的含量并沒有明顯減少，這說明添加微量的錳后，采用常規(guī)的機械撈渣方式對鋅液中的懸浮渣的凈化效果也較差。
[0040]比較本發(fā)明的實施例和對比例，本發(fā)明能有效去除鋅液中的懸浮渣。本方法簡單方便，成本低廉，不污染環(huán)境，可以在整個生產過程中連續(xù)除渣，使鋅液中的鋅渣始終控制在一個較低的水平，適用于溶劑法熱浸鍍鋅工藝所產生的鋅渣。
[0041]雖然，上文中已經用一般性說明、【具體實施方式】及試驗，對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。
【主權項】
1.一種去除熱浸鍍鋅液中鋅渣的方法，其特征在于向熱浸鍍鋅液中按重量比添加0.Ι-ο.5被%猛，再通過置于鋅液內部的多孔吹頭，在鋅液中噴吹氮氣去除鋅液內部的懸浮鋅渣。2.根據權利要求1所述的一種去除熱浸鍍鋅鍍液中鋅渣的方法，其特征在于高壓氮氣從氣罐(I)中引出后，經減壓閥(2)對高壓氮氣進行減壓，然后經過濾器(4)和分子篩(5)對氮氣中的水汽和雜質進行過濾凈化;通過氣體流量計(6)調整氮氣的流量;氮氣最后從置于鋅液中的吹頭(8 )噴出到鍍液(7 )中。3.根據權利要求2所述的一種去除熱浸鍍鋅液中鋅渣的方法，其特征在于減壓后氮氣的壓力控制為0.3-0.4MPa，流量控制為0.5-0.6立方米/小時。4.根據權利要求1所述的一種去除熱浸鍍鋅液中鋅渣的方法，其特征在于錳的添加是以鋅錳中間合金的形式加入到熱浸鍍鋅液中。5.根據權利要求1所述的一種去除熱浸鍍鋅液中鋅渣的方法，其特征在于多孔吹頭可拆卸，由導管和吹頭組成，導管連接吹頭，吹頭的形狀為球體或半球體的一種。6.根據權利要求1所述的一種去除熱浸鍍鋅液中鋅渣的方法，其特征在于所述多孔吹頭在鋅液中為2個以上并排式放置。7.根據權利要求1所述的一種去除熱浸鍍鋅液中鋅渣的方法，其特征在于多孔吹頭由顆粒狀的耐火材料和粘結劑燒結而成。8.根據權利要求7所述的一種去除熱浸鍍鋅液中鋅渣的方法，其特征在于所述耐火材料為赤泥冶金廢渣。9.根據權利要求7所述的一種去除熱浸鍍鋅液中鋅渣的方法，其特征在于所述耐火材料的由顆粒度分別為100目和30目耐火材料，按1:1-3的質量比混合而成。10.根據權利要求7所述的一種去除熱浸鍍鋅液中鋅渣的方法，其特征在于所述粘結劑是硅溶膠或硅酸鈉中的一種。
【文檔編號】C22B19/32GK106011717SQ201610603802
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月28日
【發(fā)明人】曾建民, 王友彬, 羅龔, 羅立, 張銳
【申請人】廣西大學