鋁在鋅液中有兩種形式存在,一種是溶解于鋅液中游離狀態(tài)的鋁,另一種是與鐵鋅化合物反應(yīng),生成鐵鋁鋅化合物渣子,它是以固體形式存在的??梢哉f前者是鍍鋅過程的反應(yīng)物,而后者是反應(yīng).以后的生成物。因此對(duì)鍍層形成和鋅渣上浮發(fā)揮作用的只是前者,即尚未反應(yīng)的處于游離狀態(tài)的鋁,一旦參與反應(yīng),生成了化合物就失去了應(yīng)有的作用。而我們常規(guī)化學(xué)分析得出的是兩種形態(tài)鋁的總和,這樣的結(jié)果不能代表能夠繼續(xù)參與鍍鋅過程化學(xué)反應(yīng)的鋁的含量,所以有必要引入有效鋁的概念。
鋅液中的有效鋁指總鋁中除去已成為鋁鋅化合物的,以游離狀態(tài)溶解于鋅液中的,對(duì)鍍鋅過程反應(yīng)有作用的鋁的含量。
測(cè)定鋅液中有效鋁的含量的方法是:先同時(shí)分析出鋅液中的總鋁量和總鐵含量,然后根據(jù)總鐵含量推算出鋅渣中Fe2Al5的含量,并進(jìn)一步推算出Fe2Al5中鋁的含量,從而從總鋁量中去除這一數(shù)量,便得到有效鋁的含量。
在理論分析上,有效鋁的計(jì)算是十分復(fù)雜的,在生產(chǎn)實(shí)際中可以做幾種假定,即不考慮鋅液中鋁的溶解度隨溫度的變化,取常規(guī)數(shù)據(jù)0.03%,而且鋅鍋中的鋁都超過0.135%,鐵鋅反應(yīng)的化合物都是Fe2Al5Znx,則有效鋁的計(jì)算公式為x有效Al=x總A1-(xFe-0.03%)×0.85式中,x有效Al為鋅液中有效鋁的含量,%;x總A1為鋅液中總鋁的含量,%;xFe為鋅液中的含鐵量,%。
目前,國(guó)外對(duì)有效鋁的研究較為深入,已研究開發(fā)出了專門用于測(cè)量鋅液中有效鋁含量的測(cè)量探頭和軟件,該系統(tǒng)能同時(shí)化驗(yàn)出鋅液中的鋁含量和鐵含量,并測(cè)量出鋅液溫度,考慮了不同溫度下鐵的溶解度變化,可以較準(zhǔn)確地計(jì)算出有效鋁含量,并確定出鋅渣的主要成分是FeZnl3、FeZn,還是Fe2A12Znx。
鋅鍋中有效鋁和總鋁變化曲線
是國(guó)外某公司的一組有效鋁和總鋁數(shù)據(jù)曲線。從圖中可以看出,鋅液中的總鋁量隨鋅渣的數(shù)量,即取樣位置的變化而發(fā)生的變化很大,而有效鋁的波動(dòng)很小,能更好地反映出鋅液中鋁對(duì)產(chǎn)品的影響。因而,控制鋅液中的總鋁量只是一種比較原始的、粗糙的管理方法,很可能會(huì)形成誤導(dǎo)作用,最能反映實(shí)際的是有效鋁的含量。
根據(jù)理論分析和實(shí)際驗(yàn)證,推薦鋅液中有效鋁的控制標(biāo)準(zhǔn)為:鍍鋅產(chǎn)品(GI)在約0.16%左右,而鍍鋅鐵合金產(chǎn)品(GA)在0.135%~0.14%之間。
