1.5 锌粉的主要生产方法
锌粉的生产方法与其他粉体材料的生产方法基本相同。一般来说, 生产方法与用途有关。不同的用途, 要求锌粉具有某些特殊性质, 也就诞生了相应的生产方法。
1.5.1 冶金还原用锌粉的生产方法
实践中, 冶金还原用锌粉, 根据企业的客观条件会选择两类方法: 一是喷吹法, 二是气相凝聚法。
(1)喷吹法
这一方法一般使用粗锌做原料, 在加热条件下, 把原料粗锌熔化, 再使用高压空气在特定的条件下将液体锌破碎并同时凝固为粉末。加热设备可以是反射炉, 使用煤气、 天然气等为燃料, 也可以是电炉。高压风通过特殊设计的喷嘴实现液体锌的破碎。喷吹法的核心技术是喷嘴的设计, 使用不同的喷嘴生产的锌粉粒度差异很大。喷嘴为非标设备, 并不被广泛掌握, 致使该技术的推广受到限制。该法在同一台熔炼炉内可以安装多套喷嘴, 所以产量可调, 可以实现大产量生产。同时, 由于工艺机理上是高压风破碎液体锌, 不必像气相冷凝法那样要使锌先蒸发变成锌蒸气, 所以生产工艺是比较节能的。
喷吹法以粗锌甚至是商品锌(如阴极锌片)为原料, 这类原料只要稍做加工就可以成为商品。制成锌粉返回冶金还原过程使用, 相当于整体冶金生产过程中中间品的循环使用, 这一点对资源的合理利用是不利的。
对于生产合金锌粉而言, 喷吹法又有其有利的一面。这是因为, 熔融的液体锌合金可以实现充分的合金化, 经过高压风(或惰性气体)的物理破碎, 不会改变合金的组成(即不会造成合金偏析), 可以生产成分稳定均匀的合金锌粉。 在这方面, 喷吹法相比其他的锌粉生产方法具有明显的优势。
(2)气相凝聚法
这种方法基本上采用两种工艺: 电炉法和蒸馏法。
①电炉法。以各种含锌的氧化物为原料, 可以是硫化锌精矿经过焙烧后的氧化锌矿, 也可以是天然氧化锌矿, 还可以是各种冶金过程中(或其他工业过程)产生的含锌的氧化物中间产品。
原料在以石墨为电极的电弧炉内熔化, 氧化锌与熔体中的焦炭反应产生锌蒸气蒸发, 原料中的其他杂质(如铁等)与熔体中的造渣剂(如石灰石、 石英石等)反应并造渣脱除。锌蒸气从炉内导出, 并在特定的冷凝器内冷凝变成锌粉。
电炉法以次级氧化锌物料为原料直接生产锌粉, 不但可以有效使用杂料, 而且属直接法生产锌粉, 不必像其他方法那样在已经提炼为粗锌后再制锌粉返回使用, 所以是资源合理使用又节能的流程。
电炉法生产锌粉, 在锌蒸气冷凝成锌粉前的冶金过程, 基本上等同于电炉炼锌过程, 所以在电炉内的冶金反应中, 一些容易被碳还原并挥发的元素(如铅、 镉等)也会有一部分随锌一起蒸发并冷凝, 所以该法产出的锌粉, 主品位一般会视所处理原料的杂质情况而有不同程度的降低。实践证明, 虽然所产锌粉的主品位没有其他锌粉高, 但并不会影响冶金还原的置换过程。相反, 由于原料中基本上都会有少量的铅, 致使锌粉中也会含有一定量的铅。这种“含铅合金锌粉”对于置换一些含有超电位的金属杂质(如钴、 镍等), 具有比“纯锌粉”更优的效果。
电炉法生产锌粉, 其锌蒸气的冷凝系统也有特殊的结构, 可以保证产出-0.121 mm甚至更细的锌粉, 完全能够满足冶金还原反应的需要。
对于有原料(杂料)来源保障的企业, 采用电炉法生产锌粉, 是一种很好的选择, 符合循环经济的原则。
