本发明涉及一种锌合金及锌渣再生除铁细化剂，该产品用于锌、锌基合金和锌渣再生除铁及细化锌灰技术领域。
背景技术：
在锌消耗结构中，热镀锌耗锌一直占据首位，国外发达国家热镀锌用锌消费量占锌消耗总量60％～70％，近年中国镀锌行业迅速发展，热镀用锌量在两百万吨以上。热镀锌锌耗组成主要由钢构件锌层厚度、锌灰、锌渣三大部分组成。热镀锌过程是锌铁合金层形成的过程，镀锌过程中钢铁制件和铁制锌锅中的铁会不断溶入锌浴中，当铁含量继续增加时，锌浴中过饱和的铁、锌、铝等元素形成的金属间化合物会从锌液中析出来，比重大而沉降到熔池底部形成底渣，比重小的形成浮渣。镀锌过程中，铁渗透入锌液造成锌损耗，增加热浸镀锌的生产成本。热镀锌产生的锌渣量按照每吨锌产渣10%计算，每年热镀锌产生锌渣量在20～30万吨，锌渣中最有害的元素是fe，要利用锌渣就关键需要进行除铁处理。镀锌渣再生锌的主要处理工艺有：（1）蒸馏法；（2）熔析熔炼法；（3）真空蒸馏法：（4）铝法；（5）湿法再生工艺；（6）加造渣剂除铁工艺。在目前市场实际锌渣回收应用方面，存在较普遍的违规作业，国内对镀锌锌渣的回收一般采用坩埚熔化，坩埚基本为铁质材料，熔料过程铁污染严重，粗锌产出率80-90%，产出粗锌多用于生产氧化锌的原料或直接供给低端镀锌厂用作镀锌原料。
技术实现要素：
本发明解决了现有锌合金及锌渣再生利用技术中采用的蒸馏法、熔析熔炼法、真空蒸馏法、铝法、湿法再生工艺、加造渣剂除铁工艺能耗高、回收率低、锌渣中有效铝不能很好利用及锌渣处理后不能作为热镀锌合金直接利用的技术问题，并提供一种新型的锌合金及锌渣再生除铁细化剂，它能使锌基合金、锌渣中的铁得到充分脱除净化，改善其产品质量，同时有利于安全环保和锌渣再生利用，同时保证锌灰细化可回收。
具体地，本发明的技术方案为：
一种锌合金及锌渣再生除铁细化剂，以所述锌合金及锌渣再生除铁细化剂的总质量为基准，所述锌合金及锌渣再生除铁细化剂中含有以下组分：20-30wt%的caf2、10-20wt%的nacl、5-10wt%的na2sif6、20-30wt%的alsi和si粉、10-20wt%的木炭粉、10-20wt%的na3alf6。
本发明提供的锌合金及锌渣再生除铁细化剂，通过合理调配各组分的含量，经过实际生产使用检验，该产品具有良好的除铁剂造渣细化锌灰性能，能充分将铁脱除，保证金属与渣体分离，能将锌合金有效金属回收直收率保证在98%以上，锌渣再生回收率根据锌渣类型不同最大程度回收锌渣中的锌合金；同时该产品有良好环保安全性，使用时少烟或无烟，无刺激性气味产生，同时锌灰细化可回收。
发明人通过大量实验进行研究，本发明提供的锌合金及锌渣再生除铁细化剂，利用多种无机盐的复配体系，并合理调节各组分的具体用量。本发明除铁剂的除铁原理是硼能将纯铝中影响导电性的有害杂质ti、v、cr、zr从固溶态转化为对导电性危害较小的析出态，方法是在铝熔体中加入alb2/alb12中间合金，硼与上述有害杂质迅速发生反应，形成tib2、crb2、vb2、zrb2析出物，它们会因其自身的密度远大于铝液而沉降到坩埚底部。操作方便。本发明应用领域锌合金、锌渣再生回收除铁和锌灰细化，通过caf2、nacl、na2sif6、alsi和si粉、na3alf6复合体系促进铁生成高熔点低密度金属间化合物，同时改善锌合金液与铁的金属间化合物的界面张力，有效地促进铁的金属间化合物浮出锌合金液面到达除铁的目的；通过木炭粉的燃烧提高锌灰温度，保证有效金属回流进入锌液，同时细化锌灰。另外，所述锌合金及锌渣再生除铁细化剂中通过钙、钠等离子能有效改善锌浴与氧化物之间的表面张力和界面张力原理，使锌合金、锌渣再生利用在熔炼除铁使用过程中的金属液得到充分的除渣净化，改善锌合金熔炼和使用质量，同时保障有良好的环保安全性（即少烟或无烟，无刺激性气体产生），保证锌灰的可回收性。
作为本发明的第一种优选实施方式，以所述锌合金及锌渣再生除铁细化剂的总质量为基准，所述锌合金及锌渣再生除铁细化剂含有以下组分：30wt%的caf2、10wt%的nacl、10wt%的na2sif6、30wt%的alsi和si粉、10wt%的木炭粉、10wt%的na3alf6。
作为本发明的第二种优选实施方式，以所述锌合金及锌渣再生除铁细化剂的总质量为基准，所述锌合金及锌渣再生除铁细化剂含有以下组分30wt%的caf2、15wt%的nacl、5wt%的na2sif6、25wt%的alsi和si粉、15wt%的木炭粉、10wt%的na3alf6。
作为本发明的第三种优选实施方式，以所述锌合金及锌渣再生除铁细化剂的总质量为基准，所述锌合金及锌渣再生除铁细化剂含有以下组分：20wt%的caf2、10wt%的nacl、10wt%的na2sif6、30wt%的alsi和si粉、10wt%的木炭粉、20wt%的na3alf6。
作为本发明的第四种优选实施方式，以所述锌合金及锌渣再生除铁细化剂的总质量为基准，所述锌合金及锌渣再生除铁细化剂含有以下组分：25wt%的caf2、15wt%的nacl、8wt%的na2sif6、25wt%的alsi和si粉、15wt%的木炭粉、12wt%的na3alf6。
作为本发明的第五种优选实施方式，以所述锌合金及锌渣再生除铁细化剂的总质量为基准，所述锌合金及锌渣再生除铁细化剂含有以下组分：20wt%的caf2、20wt%的nacl、5wt%的na2sif6、20wt%的alsi和si粉、15wt%的木炭粉、20wt%的na3alf6。
本发明提供的所述锌合金及锌渣再生除铁细化剂，其制备方法非常简单，将各组分按比例混合均匀即可，本发明没有特殊限定。
采用本发明提供的锌合金及锌渣再生除铁细化剂进行造渣处理时，其用量无需过多。例如，在无芯感应电炉中生产锌合金时，所述锌合金及锌渣再生除铁细化剂的用量为加入无心感应电炉合金总量的0.05~0.2wt%。
综上所述，本发明提供的锌合金及锌渣再生除铁细化剂具有以下优点：
1、所述锌合金及锌渣再生除铁细化剂的原料易得，且配制简单，投入设备和资金均较少。配制后得到的锌合金及锌渣再生除铁细化剂，产品均匀性良好，成分稳定。
2、所述锌合金及锌渣再生除铁细化剂的成分控制合理，使用效果良好，能充分提高金属回收利用率，改善产品质量，大大降低生产使用的成本。
3、所述锌合金及锌渣再生除铁细化剂的用途广泛，其可用于锌合金除铁，锌渣再生利用除铁。
4、所述锌合金及锌渣再生除铁细化剂十分环保，少烟或无烟，无刺激性气味产生，有利于生产操作。
5、该锌合金及锌渣再生除铁细化剂使用过程中，产生的锌灰细化，有利于锌渣在湿法炼锌系统中回收。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅为本发明的优选实施方式，并不用于限定本发明。实施例及对比例中所采用原料均通过商购得到。
实施例1
按如下组成配制本实施例的锌合金及锌渣再生除铁细化剂s1：30wt%的caf2、10wt%的nacl、10wt%的na2sif6、30wt%的alsi和si粉、10wt%的木炭粉、10wt%的na3alf6，以及由上述组分所带的必不可少的杂质。
在无芯感应电炉中生产锌合金并除铁，在炉温为600℃左右时采用该锌合金及锌渣再生除铁细化剂s1对锌合金进行除铁造渣细化处理，造渣过程中无烟或少烟，也无刺激性气味产生。锌合金及锌渣再生除铁细化剂的添加量为加入无心感应电炉内锌合金总量的0.1wt%，除铁造渣细化处理后，生产1吨锌合金产生的锌灰量12公斤，直收率为98.8%，铁含量由0.014%降低到0.002%以下，合金液浇铸成锭，锭表面光亮无夹渣，所产生的锌灰呈均匀细粉状。
实施例2
按如下组成配制本实施例的锌合金及锌渣再生除铁细化剂s2：30wt%的caf2、15wt%的nacl、5wt%的na2sif6、25wt%的alsi和si粉、15wt%的木炭粉、10wt%的na3alf6，以及由上述组分所带的必不可少的杂质。
在有芯感应电炉中处理镀板锌渣，在炉温为650℃左右时，采用该锌合金及锌渣再生除铁细化剂s2对锌合金液进行除铁造渣细化处理，造渣过程中无烟或少烟，也无刺激性气味产生。锌合金及锌渣再生除铁细化剂的添加量为加入有芯感应电炉内镀板锌渣总量的0.5wt%，进行除铁造渣细化处理后，处理1吨镀板渣（一次除渣后镀板锌渣）产生锌灰量18公斤，铁含量由0.7%降低到0.005%以下，铝含量保持1%不变，直收率为98.2%，锌液浇铸成锭，锭表面光亮无夹渣，所产生的锌呈均匀细粉状。
实施例3
按如下组成配制本实施例的锌合金及锌渣再生除铁细化剂s3：20wt%的caf2、10wt%的nacl、10wt%的na2sif6、30wt%的alsi和si粉、10wt%的木炭粉、20wt%的na3alf6，以及由上述组分所带的必不可少的杂质。
在有芯感应电炉中处理镀结构件锌渣，在炉温为700℃左右时，采用该锌合金及锌渣再生除铁细化剂s3对锌合金液进行除铁造渣细化处理，造渣过程中无烟或少烟，也无刺激性气味产生。锌合金及锌渣再生除铁细化剂的添加量为加入有芯感应电炉内镀板锌渣总量的2wt%，进行除铁造渣细化处理后，处理1吨镀板渣（一次除渣后镀板锌渣）产生锌灰量25公斤，铁含量由2.5%降低到0.008%以下，铝含量保持2%不变，直收率为97.5%，锌液浇铸成锭，锭表面光亮无夹渣，所产生的锌呈均匀细粉状。
实施例4
按如下组成配制本实施例的锌合金及锌渣再生除铁细化剂s4：25wt%的caf2、15wt%的nacl、8wt%的na2sif6、25wt%的alsi和si粉、15wt%的木炭粉、12wt%的na3alf6，以及由上述组分所带的必不可少的杂质。
在有芯感应电炉中处理镀钢丝绳锌渣，在炉温为700℃左右时，采用该锌合金及锌渣再生除铁细化剂s4对锌合金液进行除铁造渣细化处理，造渣过程中无烟或少烟，也无刺激性气味产生。锌合金及锌渣再生除铁细化剂的添加量为加入有芯感应电炉内镀板锌渣总量的2wt%，进行除铁造渣细化处理后，处理1吨镀板渣（一次除渣后镀板锌渣）产生锌灰量25公斤，铁含量由1.5%降低到0.005%以下，铝含量保持15%不变，直收率为97.5%，锌液浇铸成锭，锭表面光亮无夹渣，所产生的锌呈均匀细粉状。
实施例5
按如下组成配制本实施例的锌合金及锌渣再生除铁细化剂s5：20wt%的caf2、20wt%的nacl、5wt%的na2sif6、20wt%的alsi和si粉、15wt%的木炭粉、20wt%的na3alf6，以及由上述组分所带的必不可少的杂质。
在有芯感应电炉中处理镀钢管锌渣，在炉温为700℃左右时，采用该锌合金及锌渣再生除铁细化剂s4对锌合金液进行除铁造渣细化处理，造渣过程中无烟或少烟，也无刺激性气味产生。锌合金及锌渣再生除铁细化剂的添加量为加入有芯感应电炉内镀板锌渣总量的2wt%，进行除铁造渣细化处理后，处理1吨镀板渣（一次除渣后镀板锌渣）产生锌灰量25公斤，铁含量由2.5%降低到0.008%以下，铝含量保持5%不变，直收率为97.5%，锌液浇铸成锭，锭表面光亮无夹渣，所产生的锌呈均匀细粉状。
对比例1
按cn201110251522.5所公开的该发明属于再生铝合金除铁技术领域。一种高效除铁剂,其特征为是按重量百分比计15～20%氟化钙、25～30%硫化钠、20～30%硼砂、余量为高氯酸钾，ds1：，以及由上述组分所带的必不可少的杂质。
采用该除铁剂ds1在有芯感应电炉中处理镀钢管锌渣，在炉温为700℃左右时，时间为30分钟，除铁剂ds1的用加入量为锌合金液质量的2%，造渣过程中有少量烟尘产生，有刺激性气味。处理1吨镀钢管锌渣，锌灰量50公斤，直收率为95%。铁含量由2.5%降低到1.8%，铝含量保持5%不变，直收率为95%，锌液浇铸是流动性差，铸锭锭表面光亮无夹渣，所产生的锌呈粘稠状含较多块状渣。
对比例2
按如下组成配制本实施例的锌合金及锌渣再生除铁细化剂s1：30wt%的caf2、10wt%的nacl、10wt%的na2sif6、30wt%的alsi和si粉、10wt%的木炭粉、10wt%的na3alf6，以及由上述组分所带的必不可少的杂质。
在无芯感应电炉中生产锌合金并除铁，在炉温为600℃左右时采用该锌合金及锌渣再生除铁细化剂ds2对锌合金进行除铁造渣细化处理，造渣过程中无烟或少烟，也无刺激性气味产生。锌合金及锌渣再生除铁细化剂的添加量为加入无心感应电炉内锌合金总量的0.1wt%，除铁造渣细化处理后，生产1吨锌合金产生的锌灰量12公斤，直收率为98.8%，铁含量由0.014%降低到0.002%以下，合金液浇铸成锭，锭表面光亮无夹渣，所产生的锌灰呈均匀细粉状。
对比例3
按如下组成配制本实施例的锌合金及锌渣再生除铁细化剂s2：30wt%的caf2、15wt%的nacl、5wt%的na2sif6、25wt%的alsi和si粉、15wt%的木炭粉、10wt%的na3alf6，以及由上述组分所带的必不可少的杂质。
在有芯感应电炉中处理镀板锌渣，在炉温为650℃左右时，采用该锌合金及锌渣再生除铁细化剂ds3对锌合金液进行除铁造渣细化处理，造渣过程中无烟或少烟，也无刺激性气味产生。锌合金及锌渣再生除铁细化剂的添加量为加入有芯感应电炉内镀板锌渣总量的0.5wt%，进行除铁造渣细化处理后，处理1吨镀板渣（一次除渣后镀板锌渣）产生锌灰量18公斤，铁含量由0.7%降低到0.005%以下，铝含量保持1%不变，直收率为98.2%，锌液浇铸成锭，锭表面光亮无夹渣，所产生的锌呈均匀细粉状。
对比例4
按如下组成配制本实施例的锌合金及锌渣再生除铁细化剂s3：20wt%的caf2、10wt%的nacl、10wt%的na2sif6、30wt%的alsi和si粉、10wt%的木炭粉、20wt%的na3alf6，以及由上述组分所带的必不可少的杂质。
在有芯感应电炉中处理镀结构件锌渣，在炉温为700℃左右时，采用该锌合金及锌渣再生除铁细化剂ds4对锌合金液进行除铁造渣细化处理，造渣过程中无烟或少烟，也无刺激性气味产生。锌合金及锌渣再生除铁细化剂的添加量为加入有芯感应电炉内镀板锌渣总量的2wt%，进行除铁造渣细化处理后，处理1吨镀板渣（一次除渣后镀板锌渣）产生锌灰量25公斤，铁含量由2.5%降低到0.008%以下，铝含量保持2%不变，直收率为97.5%，锌液浇铸成锭，锭表面光亮无夹渣，所产生的锌呈均匀细粉状。
对比例5
按如下组成配制本实施例的锌合金及锌渣再生除铁细化剂s4：25wt%的caf2、15wt%的nacl、8wt%的na2sif6、25wt%的alsi和si粉、15wt%的木炭粉、12wt%的na3alf6，以及由上述组分所带的必不可少的杂质。
在有芯感应电炉中处理镀钢丝绳锌渣，在炉温为700℃左右时，采用该锌合金及锌渣再生除铁细化剂ds5对锌合金液进行除铁造渣细化处理，造渣过程中无烟或少烟，也无刺激性气味产生。锌合金及锌渣再生除铁细化剂的添加量为加入有芯感应电炉内镀板锌渣总量的2wt%，进行除铁造渣细化处理后，处理1吨镀板渣（一次除渣后镀板锌渣）产生锌灰量25公斤，铁含量由1.5%降低到0.005%以下，铝含量保持15%不变，直收率为97.5%，锌液浇铸成锭，锭表面光亮无夹渣，所产生的锌呈均匀细粉状。
对比例6
按如下组成配制本实施例的锌合金及锌渣再生除铁细化剂s5：20wt%的caf2、20wt%的nacl、5wt%的na2sif6、20wt%的alsi和si粉、15wt%的木炭粉、20wt%的na3alf6，以及由上述组分所带的必不可少的杂质。
在有芯感应电炉中处理镀钢管锌渣，在炉温为700℃左右时，采用该锌合金及锌渣再生除铁细化剂ds6对锌合金液进行除铁造渣细化处理，造渣过程中无烟或少烟，也无刺激性气味产生。锌合金及锌渣再生除铁细化剂的添加量为加入有芯感应电炉内镀板锌渣总量的2wt%，进行除铁造渣细化处理后，处理1吨镀板渣（一次除渣后镀板锌渣）产生锌灰量25公斤，铁含量由2.5%降低到0.008%以下，铝含量保持5%不变，直收率为97.5%，锌液浇铸成锭，锭表面光亮无夹渣，所产生的锌呈均匀细粉状。
对比例7
按如下组成配制本对比例的锌合金及锌渣再生除铁细化剂ds7：30wt%的caf2、10wt%的nacl、10wt%的na2sif6、30wt%的alsi和si粉、10wt%的木炭粉、10wt%的na3alf6，以及由上述组分所带的必不可少的杂质。
在无芯感应电炉中生产锌锭并除铁，在炉温为600℃左右时采用该锌合金及锌渣再生除铁细化剂ds6对锌合金进行除铁造渣细化处理，造渣过程中无烟或少烟，也无刺激性气味产生。锌合金及锌渣再生除铁细化剂的添加量为加入无心感应电炉内锌锭总量的0.1wt%，除铁造渣细化处理后，生产1吨锌合金产生的锌灰量8公斤，直收率为99.2%，铁含量由0.012%降低到0.0006%以下，锌液浇铸成锭，锭表面光亮无夹渣，所产生的锌灰呈均匀细粉状。
从以上实施例和对比例的数据可知，本发明的产品具有良好的除铁和造渣细化性能，能充分将金属中的铁脱除，并金属与渣体分离，能将金属回收直收率保证在97%以上，同时该产品有良好环保安全性，使用时，少烟或无烟，无刺激性气味产生，同时锌灰细化可回收。
以上实施例仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，所作出的若干改进，也应视为本发明的保护范围。