精馏法制备高品质超细活性锌粉.pdf

第6 0 卷第2 期 有色 金属 V 0 1 ．6 0 ，N o ．2 2 0 08 年5 月NonferrousMetals,May2 0 08 P r e p a r a t i o no fS u p e rF i n eZ i n cD u s tb y D i s t i l l a t i o n ．．c o n d e n s a t i o nT e c h n o l o g y W A N GA i p i n 9 1 ，L I UK u i l ，W A N GY a n ．j u n l ，G U OL i a n 9 1 ， Y A N GY u e p i n 9 1 ，L I A N GT i a n ．b 0 2 1 ．B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g10 0 0 4 4 ，C h i n a ； 2 ．D e p a r t m e n to fM a t e r i a lS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g ，T s i n g h u aU n i v e r s i t y ，B e i j i n g10 0 0 8 4 ，C h i n a A b s t r a c t H i g hq u a l i t ys u p e rf i n ez i n cd u s t sa r ep r o d u c e dw i t he l e c t r i cf u r n a c ec r u d ez i n cp i ga 5r a wm a t e r i a lb yu s i n gd i s t i l l a t i o n c o n d e n s a t i o nt e c h n o l o g y ．T h ep r o d u c t i o n s r ea n a l y z e db yc h e m i c a la n dp h y s i c a lm e t h o d s ．T h er e s u l t si n d i c a t et h a tz i n cd u s tp r o d u c e di n t h i sw o r kh a sr e g u l a rs p h e r o i ds h a p e 。h i g ht o t a lz i n cm n t e n t ≥9 9 ．5 ％ a n dm e t a U i ez i n cc o n t e n t ≥9 8 ％ ，l i t t l ei m p u r i t y 9 6 ％ ，l o wi m p u r i t y ，h i g hr o u n d ． n e s 8a n ds m o o t hs u r f a c e ，l a r g es p e c i f i cs u r f a c ea r e a a n dl o wb u l kd e n s i t y ．I th a sb e e nw i d e l yu s e di n 1 a r g e - s i z e ds t e e l s t r u c t u r ea r e a s ，w h i c hc a n n o tb e t r e a t e db yh o tg a l v a n i z i n go re l e c t r og a l v a n i z i n g ． W i t ht h eh i g hd e v e l o p m e n to fe c o n o m y ，t h ec o r r o s i o n R e c e i v e dd a t e ．2 0 0 7 1 2 1 3 P r o j e e ts u p p o r t e db y P r o g r a mo fB e i j i n gS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y Z 0 0 0 5 1 8 4 0 4 2 2 3 1 B i o g r a p h y W A N GA i ．p i n g 1 9 7 7 一} ．P h ．D ，m a j o ro nt e c h n o l o g yo f I l e w n e t a lm a t e r i a h ． p r o t e c t i o nt e c h n i q u ei ns h i p b u i l d i n gi n d u s t r i e s ，a u t o m o t i v ei n d u s t r i e s ，o c e a ne n g i n e e r i n ga n do t h e rh e a v y e n g i n e e r i n ga s p e c t sb e c o m e sm o r ea n dm o r ei m p o r t a n t ，a n dt h en e e dt oi n o r g a n i ce n v i r o n m e n t p r o t e c t i o nz i n c - r i c hc o a t i n g ss h o u l db ep r o m o t e df o rt h e i r e f f e c t i v ee n v i r o n m e n t ．p r o t e c t i o na n da n t i c o r r o s i v e p r o p e r t i e s ．H o w e v e r ，h i g hc o n t e n ti m p u r i t yi n t h e z i n cd u s tc a nr e a c tw i t ht h ei n g r e d i e n ti nl i q u i dp h a s e w h i c ha f f e c t i n gt h eq u a l i t yo fp a i n th e a v i l y ，a n dc a n a l s ob r i n gp o l l u t i o nt oe n v i r o n m e n t 。s oi ts h o u l db e s t r i c t l yc o n t r o l l e d ．T h e r e f o r e ，t h es c a l ep r o d u c t i o no f s u p e rf i n ez i n cd u s tw i t hh i g hq u a l i t yh a sa t t r a c t e d m u c ha t t e n t i o nr e c e n t l y ． R e c e n t l y ，t h eh i g hp u r i t y0 8 z i n cp i g s z i n cc o n t e n ti sa b o u t9 9 ．9 9 5 ％ i su s u a l l yu s e di np r o d u c t i o n o fh i g hq u a l i t ys u p e rf i n ez i n cd u s tf l sr a wm a t e r i a l s ． B e c a u s et h ep r i c eo ft h i sk i n do fz i n cp i g si sf a rh i g h e r t h a no t h e ro r d i n a r yz i n cp i g s e s p e c i a l l ya tt h ep r e s e n tt i m e ，t h ep r o d u c t i o no fh i g hq u a l i t ys u p e rf i n e z i n cd u s ti nt h i sw a yi sv e r ye x p e n s i v e ．I nt h i sw o r k ， an o v e lm e t h o di sr e p o r t e dt op r o d u c eh i g hq u a l i t ys u p e rf i n ez i n cd u s tu s i n ge l e c t r i cf u r n a c ec r u d ez i n ci n s t e a do f0 等z i n cp i ga sr a wm a t e r i a lb yu s i n gd i s t i l l a 万方数据 第2 期 W A N G A i p i n ge ta hP r e p a r a t i o no fS u p e rF i n eZ i n cD u s tb yD i s t i l l a t i o n - c o n d e n s a t i o nT e c h n o l o g y 4 7 l i o nc o n d e n s a t i o nt e c h n i q u e ．B ya d o p t i n gf r a c t i o n a l p u r i f i c a t i o n ，a n t i o x i d a t i o np r o t e c t i o n ，h i g ha c t i v e l y m u l t i p l ec o n d e n s a t i o n sa n de n c l o s i n gf o r c e dt u r b u ． 1 e n c ea i rc l a s s i f i e rt e c h n i q u e s ，t h eh i g hq u a l i t ys u p e r f i n ez i n cd u s tw i t hl o wi m p u r i t y 9 9 ．9 5 9 8 ．0 00 ．0 0 2 2 0 ．0 0 2 20 ．0 0 1 2 S a m 。I e2 9 9 ．9 8 9 8 ．0 00 ．0 0 1 20 ．0 0 1 20 ．0 0 1 6 T a b l e3I n t e r n a t i o n a lS t a n d a r dS p e c i f i c a t i o nf o rc h e m i c a lc o m p o s i t i o no fz i n c d u s t ／％ S t a n d a r dT Z nM e a l l i cZ nP b F eC A F i g ．2i st h eS c a n n i n gE l e c t r o nM i c r o s c o p y S E M i m a g e so fr a wz i n cp o w d e r ．F i g ．3a n dF i g ．4 aret h ep a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o n so f z i n cd u s t sa f t e r g r a d e d ．A ss h o w ni nF i g ． t h ez i n cd u s to b t a i n e di n t h i ss t u d yp o s s e s sg o o dd i s p e r s i t y ，m o s to fz i n cp a r t i d e sa r er e g u l a rs p h e r o i da n dt h e i rp a r t i c l es i z e sa r e l e s st h a n1 0k t m ，w h i c hi n d i c a t e st h a tt h ez i n cd u s ti s s u p e rf i n ez i n cd u s t ．I tc a nb ef o u n df r o mF i g ．3a n d F i g ．4t h a tt h ep a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o n so fz i n cd u s t s a f t e ra i rc l a s s i f i e di sv e r yn a r r o w ．9 0 ％o ft h ep a t t i c l e sw i t h 一2 5 t x m 一5 0 0m e s h p a r t i c l es i z ea n dt h e p a r t i c l es i z eo ft h ez i n cd u s tw i t h 一1 5 ／a m 一8 0 0 m e s h p a r t i c l es i z ea f t e ra i rc l a s s i f i e da r ea l m o s t 1 0 0 ％l a s st h a n1 0 肛m ，i tf u r t h e ri n d i c a t e st h a tt h e z i n cd u s to b t a i n e di nt h i sw o r ki ss u p e rf i n ez i n cd u s t ． F i g ．2 S E Mi m a g e so fs u p e rf i n ez i n cd u s t P a n i c l es i z e ／u “ F i g ．3 P a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o no fs a m p l e 一2 5 } t m 冰 色 童 j 口 量 ．王 々 ．三 暑 。C 凸 艰，uIlj二lJl碱弓11焉℃∞凸 万方数据 第2 期 W A N GA i p i n ge ta hP r e p a r a t i o no fS u p e rF i n eZ i n cD u s tb yD i s t i l l a t i o n - c o n d e n s a t i o nT e c h n o l o g y 4 9 F i g ．4 P a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o no fs a m p l e 一1 5 t 』m B a s e do nt h er e s u l t so fc h e m i c a la n dp h y s i c a l c l es i z eo fr a wz i n cp o w d e r ；t h ev a l u eo fw i n dr a t es e t a n a l y s i s ，i tc anb ec o n c l u d e dt h a tt h ez i n cd u s tp r o i nt h es t a g eo fa i rc l a s s i f i c a t i o ni st h em o s ti m p o r t a n t d u c e di nt h i sw o r ki sh i g hq u a l i t ys u p e r f i n ez i n cd u s t ． f a c t o rt ot h ep a r t i c l es i z ea n dd i s t r i b u t i o no ft h es u p e r 2 ．2E f f e c t so fp r o c e s s i n gp a r a m e t e r sa n dt e c h n o - f i n ez i n cd u s t ． 1 0 9 i c a l 咖删。鹏 ．3C o n c l u s i o n s I ng e n e r a l ．t h ee v a p o r a t o ra r e ao f1 i q u i dz i n ci n ⋯⋯⋯ h i g ht e m p e r a t u r ee v a p o r a t i o nc h a m b e ra n dt h es i z eo f c o n d e n s e ra r ea l s ok e yf a c t o r st op r o d u c ef i n ez i n c d u s t ．H o w e v e r ，w h e nt h es i z eo fh i g ht e m p e r a t u r ee v a p o r a t i o nc h a m b e ra n dc o n d e n s e ra red e t e r m i n e d ， t h e s et w op a r a m e t e r sh a v el i t t l ei n f l u e n c et ot h es i z e o fz i n cd u s t ．O t h e rp a r a m e t e r sa n dt e c h n o l o g i c a lc o n d i t i o n sa r em a i nf a c t o r s ．T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t s s h o wt h a tt h ec h e m i c a lc o m p o s i t i o no fz i n cd u s ta r e r e m a r k a b l ya f f e c t e db yt h ev a r i a t i o no f z i n cd i s t i U i n g f u r n a c et e m p e r a t u r e ；t h ee v a p o r a t o rt e m p e r a t u r eo f l i q u i dz i n c ，t h et e m p e r a t u r eo fc o n d e n s e ra n dn i t r o g e n f l o wr a t ea r et h em a i ni n f l u e n c i n gf a c t o r st ot h ep a t t i R e f e r e n c e s H i g hq u a l i t ys u p e rf i n ez i n cd u s tw i t hl i t t l ei m p u r i t y ，r e g u l a rs p h e r o i da n dg o o dd i s p e r s i t ya r ep r o d u c e dw i t he l e c t r i cf u r n a c ec r u d ez i n cp i ga sr a wm a t e r i a l b yu s i n gd i s t i l l a t i o n c o n d e n s a t i o nt e c h n i q u e ． T e m p e r a t u r eO fz i n cd i s t i l l i n gf u r n a c e ，t h ee v a p o r a t o r t e m p e r a t u r eo fl i q u i dz i n c ，t e m p e r a t u r eo fc o n d e n s e r a n dn i t r o g e nf l o wr a t ea r et h em a i ni n f l u e n c i n gf a c t o r st ot h ep a r t i c l es i z eo fr a wz i n cp o w d e r ．T h ep a r t i d es i z ea n dd i s t r i b u t i o no ft h es u p e rf i n ez i n cd u s t a r ei n f l u e n c e db yt h ev a l u eo fw i n dr a t es e ti nt h e s t a g eo fa i rc l a s s i f i c a t i o n ． [ 1 ] H a v I l kJ ，K a l e n d o v dA ，V e s e l yD ．E l e c t r o c h e m i c a l ，c h e m i c a la n db a r r i e ra c t i o no fz i n cd u s t ／a n t i c o r r o s i v ep i g m e n t sc o n t a i n i n g ∞a t i o n s [ J ] ．J o u r n a lo fP h y s i c sa n dC h e m i s t r yo fS o l i d s ，2 0 0 7 ，6 8 5 ／6 1 0 1 1 1 1 0 5 ． [ 2 ] T a nRH ．A m l y s i so np r e p a r a t i o na n da p p l i c a t i o no fh i g ha c t i v i t ys u p e r f i n ez i n cd u s t [ J ] ．N o n f e r r o u sS m e l t i n g ，2 0 0 2 ，4 2 1 l 一1 3 ． [ 3 ] Q u a l i t ya n dT e c h n i c a lS u p e r v i s i o no fC h i n a ．Z i n cp o w d e r [ S ] ．S t a n d a r do ft h eP e o p l e ’sR e p u b l i co fC h i n a ，2 0 0 0 ，G B ／T6 8 9 0 2 0 0 0 I 一1 3 ． [ 4 ] I n t e 眦t i o h a lO r g a n i z a t i o nf o rS t a n d a r d i z a t i o n ．Z i n cd u s tp i g m e n t sf o rp a i n t s S p e c i f i c a t i o n sa n d t e s tm e t h o d s [ S ] ．I n t e r n a t i o n a l S t a n d a r d ，1 9 9 5 ，I S O3 5 4 9 1 9 9 5 E 1 1 3 ． [ 5 ] A S T MI n t e r n a t i o n a l ．S t a n d a r ds p e c i f i c a t i o nf o rz i n cd u s tp i g m e n t [ S ] ．A S T MS t a n d a r d ，2 0 0 5 ，A S T MD 5 2 0 0 0 1 2 ． 母、善兰三E显I，oI各t。I口 母，uIIn丘暑I，警II口I矗1 万方数据 有色金属 第6 0 卷 精馏法制备高品质超细活性锌粉 王爱平1 ，刘 葵1 。，王彦军1 ，郭梁1 ，杨跃平1 ，梁天博2 1 ．北京矿冶研究总院，北京10 0 0 4 4 ；2 ．清华大学材料稃学与工程学院，北京10 0 0 8 4 摘要以电炉粗锌为原料，采用精馏．蒸发．冷凝法生产高品质超细活性锌粉。采用扫描电镜、原子吸收分光光度计、等离 子体发射光谱仪和激光粒度分析仪等先进设备对所得高品质锌粉进行了表征分析。结果表明，采用该工艺生产的高品质锌粉具 有规则的球形形貌，杂质含量低 5 0 1 0 “ ，总锌和金属锌含量高，分别≥9 9 ．5 ％和≥9 8 ％。精馏温度、液态锌的蒸发温度以及 冷凝器的温度等工艺参数是影响高品质超细活性锌粉质量的主要因素。 关键词金属材料；高品质超细锌粉；精馏．冷凝；电炉粗锌；高效复合冷凝 中图分类号T F l 2 3 ．7 T B 4 4文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 8 0 2 0 0 4 6 0 5 收稿日期2 0 0 7 一1 2 一1 3 基金项目北京市科技计划课题 产业化类 7 - ．0 0 0 5 1 8 4 0 4 2 2 3 1 作者简介王爱平 1 9 7 7 一 ，女，河南柘城县人，工程师，博士。主要从事金属新材料等方面的研究。 万方数据