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固体废料的控制与处理方法

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:3)严格限制锌浴温度的波动范围,若使用自动控制锌温方式更好。将锌渣装入密封电炉内的坩埚中,进行加热至熔化,然后升温至1000℃以上,同时利用真空泵进行减压蒸馏。静态坩埚法 采用坩埚炉进行处理。对于直径为450mm、深为500mm坩埚的坩埚炉,在8min内可处理约25kg锌灰,1h可处理150kg锌灰。可容锌灰100kg的旋转坩埚的处理效率约为200~250kg/h。

固体废料的控制与处理方法

1.锌渣的控制

为降低生产成本,应对锌渣进行有效控制,具体方法如下所述:

1)避免过酸洗,以免增大工件的表面粗糙度值。

2)在获得良好镀层的前提下,尽量降低镀锌温度,缩短浸锌时间。

3)严格限制锌浴温度的波动范围,若使用自动控制锌温方式更好。

4)严格控制助镀液中铁盐含量,维持溶液中铁含量在1g/L以下。

2.锌渣的处理

(1)熔析处理法 熔析法用于锌渣按物理方式析出金属锌,所回收的锌中铁含量有高有低,但均远高于符合国家标准的各级锌锭。熔析法可在坩埚炉内进行。将锌渣置于石墨坩埚内加热至500~550℃,输入热量应尽量集中于坩埚顶部,以免产生对流而使锌渣中的固态铁锌合金粒子难以沉淀。沉淀5min后,浮在顶部的液相金属用勺取出,或徐徐倾倒于锌锭模中,坩埚底部的沉渣则清除掉,供下次装料用。

用此法回收的金属锌,其质量完全取决于操作人员的细心程度及技巧。温度越高,锌中溶解的铁量越多,回收的金属锌也越多。在500℃时所回收的锌中wFe约为0.1%,锌的理论产量为锌渣质量的36%;在530℃时锌的理论产量为锌渣质量的47%,但锌中wFe却为0.2%。实际回收量应远低于理论产量。通常锌渣中wFe约为3%时,可回收锌量达锌渣质量的25%,wFe约为0.1%~0.2%。

(2)铝置换法 热浸镀锌形成的锌渣,其主要成分为铁锌化合物,要回收渣中的锌,应将铁分离。利用铝与铁的亲和力大于铁和锌的亲和力,将铁锌化合物中的锌置换出来。而由于铁铝合金的密度小于锌,可浮于表面除去。采用该法可去除锌渣中约85%的铁,锌的回收率约为70%。

(3)真空蒸馏法 将锌渣在密闭的装置中加热熔化至沸腾,可将锌蒸馏出来,并获得纯度极高的锌锭。

将锌渣装入密封电炉内的坩埚中,进行加热至熔化,然后升温至1000℃以上,同时利用真空泵进行减压蒸馏。锌蒸气进入冷凝器液化,然后放出,即可铸成锌锭。利用这种方法可以回收锌渣中的全部锌,残余的是铁粉和少量的铝。

3.锌灰的控制

为了尽量减少锌灰,应避免所有对锌浴表面不必要的搅动,尤其是扒灰的时候。扒灰时,锌灰扒应采用宽幅稳定横扫动作,避免扰动锌浴表面的猛烈摇浆式动作。锌灰扒应设计轻巧,便于操作及控制,其叶片应具有低热容量,以防止液相锌在表面冷却,可采用薄钢片或薄木板。在工件浸入及取出以前清洁锌浴时,可采用长叶片的锌灰扒;但清除工件之间的锌浴表面,则宜采用细小叶片的锌灰扒。捞除锌浴上的锌灰宜采用多孔浅勺,以避免液相锌随锌灰一起被捞起。应注意锌锅两端不能长期积累过多的锌灰,以避免锌灰累积处的锌锅壁局部过热而加速锌锅腐蚀,影响锌锅寿命。

工件较潮湿就进行镀锌时,易引起更多的锌灰及爆锌的发生。因此,从安全及锌耗上考虑,工件镀锌前应尽量干透。(www.xing528.com)

工件镀锌操作方式对锌灰的产生也有较大影响。工件浸入或取出锌浴时应力求平稳、干净利落,以尽量少地扰动锌浴表面。在取出空心工件时,其流锌孔应刚好沉于锌浴表面以下,内部容有的锌可以恰好流出,不至于溅洒出来。

在锌浴中加入少量的铝,也可以大大减少锌灰的产生。这是由于铝可使锌浴表面形成氧化膜层保护锌浴不受氧化。另外,降低锌浴温度对减少锌灰也有帮助。

4.锌灰的处理

锌灰含有的大部分游离金属锌可通过熔析等方法处理,使该部分锌从固体锌灰中析出回收。若要获得最大的回收量,应在捞取锌灰后立即处理,否则在等待处理的时间里,锌灰中的游离金属锌会逐渐被氧化而大大减少回收量。锌浴中含有少量铝对锌灰的回收不产生影响。

通常热浸镀锌企业可以采用的处理锌灰方法有三种。

(1)圆筒法 这是最简单的锌灰处理方法。将开口圆筒一部分浸入锌锅一端的锌浴中,在圆筒上成直角焊上两个挂耳以固定在锌锅侧壁上。这种方法可以作为镀锌操作的一部分连续进行。锌灰从锌浴表面捞取后直接置于圆筒内,对圆筒内的锌灰不时加以搅动,以便于游离的金属锌与氧化锌分离,使分离出的金属锌流回锌浴中。当锌灰处理成细粉状后,即可从圆筒中捞出去除,捞取时用多孔勺轻敲筒壁,以尽可能使金属锌回流至锌浴。要获得较好的回收效果,应使圆筒内的锌灰深度在任何时刻均不超出100~125mm。

采用该法设备费可不计,也不需要额外的人工及燃料,锌灰也不会因久置而氧化,锌的回收量也较高。但圆筒法减小了锌浴面的操作区域,可能会影响镀锌操作。

(2)静态坩埚法 采用坩埚炉进行处理。为了维持锌中尽可能低的铁含量,宜采用石墨坩埚而非铁坩埚。炉体可加盖,若燃油或燃气时应有烟囱将烟气导出。在坩埚内先熔一些锌,加入少量锌灰搅拌,在每次添加锌灰前将已处理的锌灰细粉捞除。温度应维持在450~500℃,再升高温度会造成锌灰中的金属锌氧化而损失。坩埚盛满时,即用勺取出,但仍留少量锌垫底,如此循环操作。

对于直径为ϕ450mm、深为500mm坩埚的坩埚炉,在8min内可处理约25kg锌灰,1h可处理150kg锌灰。一名操作人员一周可处理锌灰5~6t。

若锌锅中无足够空间容纳圆筒,则可用此法,其处理量基本可满足镀锌操作产生的锌灰量的处理。

(3)旋转坩埚法 此法所需设备较昂贵,包括燃气或燃油坩埚炉及与水平位置成30°~40°的旋转瓶状坩埚。操作温度一般在700℃以上,可处理大块的锌灰。由于打开炉盖将处理后的锌液倒出时有浓烟逸出,故应采用有效的排气装置。可容锌灰100kg的旋转坩埚的处理效率约为200~250kg/h。

实际上,采用上述任一方法,均可获得50%以上的回收率。但若锌灰堆放时间太长,则回收率将大大降低。如锌灰储存达5~6周,锌灰中的wZn由90%降至67%,采用圆筒法获得的锌回收率仅为42%;而刚捞出的锌灰以相同方法获得的锌回收率可达77%。

由锌灰回收的金属锌成分与添加入锌浴的锌锭成分基本相同,仅杂质含量可能稍高些。实践表明,回收的金属锌与原始锌锭的热浸镀锌性能相同。

还可以将含溶剂的锌灰经水洗、加盐酸反应,生成氯化锌溶液作为配制溶剂使用。也有的企业把锌灰作为化工行业使用的氧化锌原料出售。

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