Цинковый дросс что это

Другой путь утилизации данных отходов – это отправка их на заводы по получению металлического цинка. За рубежом существует определенная такса на эти отходы – примерно 30 и 70% от цены металлического цинка, соответственно. Однако такой способ утилизации приемлем для Западной Европы (из-за малого плеча перевозки), несколько менее приемлем для Нового Света и, вероятно, неприемлем для России из-за малой массы перевозимого груза и больших расстояний.

Но даже в условиях Западной Европы люди задумываются о том, чтобы снизить потери цинка, вернуть хотя бы часть его обратно в процесс. Для этого придумываются различные способы, но все они основаны на физическом состоянии отходов. Рассмотрим все виды отходов по отдельности.

Золка

Внешний вид данного отхода изображен на рис. 13.19. Золка возникает в результате того, что рабочие скребками освобождают поверхность ванны перед погружением изделий в расплав от оксидной пленки. При этом скребок захватывает не только оксид цинка (собственно золку), но и металлический цинк. Этот металлический цинк находится в золке в виде небольших капель размером от долей миллиметра до нескольких миллиметра.

Исследована возможность процесса возврата значительной части металлического цинка путем следующих операций: размола золки, просеивания на отдельные фракции и возврата части фракций в ванну с расплавом. Показано, что такой способ является экономически выгодным.

Предложено также несколько изменить условия сгребания золки. Золка сгребается не за пределы ванны, а в специальное устройство (сборщик золки), расположенное у одного из концов ванны над расплавом. В этих условиях частички металлического цинка, находясь под температурным воздействием расплава, стекают обратно в расплав, в результате чего золка по химическому составу все больше приближается к оксиду цинка (64% цинка в соединении).

Рис. 13.19. Внешний вид золки – одного из основных рециклируемых отходов процесса горячего цинкования.

Возможно также периодическое высыпание золки на поверхность ванны, когда последняя находится в нерабочем состоянии; при этом происходят те же самые процессы, что и в предыдущем случае.

Недостатком данных методов является наличие на поверхности капелек металлического цинка слоя оксида, который при температуре ванны не плавится, поэтому препятствует быстрому слипанию расплавившихся частиц в более крупные агрегаты. Поэтому предложены специальные смеси типа флюкс-цинк, небольшие добавки которых значительно ускоряют процесс переработки золки и позволяют возвратить в ванну до 80% металлического цинка, находящегося в золке. Химический состав смесей не сообщается, но его легко определить химическим путем. Как правило, это хлористый или азотнокислый аммоний, к которому добавлены некоторые вещества, препятствующие их слеживаемости и самопроизвольной взрываемости.

Предлагаются также установки по отделению механическим путем капелек цинка от оксида цинка. Согласно этим методам, производится размол технического продукта и затем рассев на фракции. Оксид цинка, как более хрупкий продукт, превращается в пылевидную фракцию, а более крупные частицы – это металлический цинк.

В последнее время широко рекламируется, на наш взгляд, более прогрессивный способ переработки золки в специально сконструированных печах (рис. 13.20). Экспериментально показано, что при общем цинковании в золке содержится до 70% металлического цинка, а при цинковании труб и при цинковании с использованием центрифуг – до 80% цинка. В то же время показано, что до 90% металлического цинка может быть извлечено из этого отхода. Практика подтверждает эти выводы. Для работы такой печи требуется 10 куб. м горючего газа в час, печь обслуживается одним рабочим, а стоимость регенерированного цинка составляет 0,125 доллара/кг, что дешевле покупного более чем на порядок.

Гартцинк (дросс)

Гартцинк – это железо-цинковый сплав примерной формулы FeZn₇ с плотностью около 7, с температурой плавления порядка 530°С. Пути его образования очевидны – это взаимодействие расплавленного цинка с железом, входящим в состав флюса, высушенного на поверхности изделия; это также взаимодействие цинка с железом, выходящим с поверхности изделия при образовании железо-цинкового сплава; это также результат взаимодействия цинка со стенками ванны. Образующийся гартцинк, будучи тяжелее расплава цинка, оседает на дно ванны. Для того, чтобы более эффективно убрать гартцинк со дна ванны, на ее дно помещают свинцовую подушку. В этом случае удаление гартцинка с помощью грейфера является достаточно эффективным. Кроме того, не происходит прирастания гартцинка ко дну ванны.

В имеющихся пособиях не акцентируют внимания читателя на том, что кристаллы гартцинка, зародившиеся малыми, непрерывно растут, и лишь достигнув определенной величины, начинают опускаться на дно. Различные ванны, будучи снабжены горелками различной конструкции, по-различному создают и потоки жидкости в ваннах. В результате на дне различающихся по способу нагрева ванн образуется осадок гартцинка различающейся крупности.

Извлеченный из ванны гартцинк, будучи разлит в чушки для последующей утилизации, по внешним признакам мало чем отличается от чушек металлического цинка (рис. 13.21). Если рассмотреть его срез под микроскопом, то можно увидеть (рис. 13.22), что частички гартцинка «плавают» в цинке, то есть вместе с гартцинком в отходы идет и чистый цинк. Поскольку отходы в виде гартцинка являются хорошим исходным материалом для получения из него вновь металлического цинка, то покупатели платят за этот отход реальные деньги. Обычно они указывают, что принимают для переработки гартцинк с концентрацией целевого продукта (цинка) 92-96%. Посчитаем, сколько лишнего цинка, еще способного послужить технологическим целям, отдается по цене отхода.

Рис. 13.20. Внешний вид устройства для переработки золки на месте оцинковочного производства и получение конечного продукта.

Расчеты показывают, что чистый гартцинк формулы FeZn₇ должен содержать 11,1% железа. В реальном отходе содержание железа колеблется от 4 до 8%. Элементарные расчеты показывают, что при содержании железа в гартцинке 4 и 8% доля гартцинка в чушках составляет 36 и 72%, соответственно, то есть содержание чистого цинка равно 64 и 28%.

Последняя величина в принципе равна доле пустот между плотной упаковкой кристаллов гартцинка, если последние принять за шарообразные частицы, и добиться лучшего результата можно лишь с помощью термической обработки отхода (о ней позже). Однако величина 64% говорит о том, что по крайней мере половину цинка из отходов можно было сохранить для производства. Во-первых, необходимо осуществлять мероприятия по увеличению полноты осаждения гартцинка в ванне – осуществляются специальные мероприятия – барботаж расплава.

Имеются патентные решения, в которых предлагается осуществлять нагрев гартцинка в специальном тигле (по аналогии с вышеупомянутым решением по золке), в результате чего кристаллы гартцинка оседают на дно тигля, а сверху оказывается металлический цинк, который можно вернуть в ванну. Неизвестно, однако, проработана ли экономическая сторона вопроса.

Рис. 13.21. Внешний вид отходов гартцинка.

Рис. 13.22. Гартцинк под микроскопом.

Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

Источник

Способ получения цинка из цинкового дросса

Цинковый дросс содержит в своем составе до 90% цинка в основном в виде соединений его с железом (Fe_xZn_y), алюминием (FeAl_xZn_y), свинцом (Pb_xZn_y), окислом (ZnO), а также ряда других соединений.

Известен способ переработки отходов горячего цинкования [1], указанный в ж. «Сталь» N 2, 1993 г., стр. 89-90, включающий нагрев и расплавление цинка в электропечи сопротивления с последующим введением алюминиевого лома для связывания избыточного железа в соединениях Fe_xZn_y и обработкой флюсом. После снижения температуры производят добавление алюминиевого лома и обработку флюсом. При этом производят выдержку расплава под обработкой в течение 15 ч.

Способ обладает рядом существенных недостатков: применяемые флюсы экологически вредные, большая длительность обработки одной партии отходов (только процесс отстаивания расплава в течение 15 ч), содержание железа 0,16%, низкая чистота получаемого цинка 98,7%, что не удовлетворяет требованиям к его чистоте для обеспечения высокого качества цинкового покрытия в агрегатах горячего цинкования (АГЦ). Существенным недостатком является также то, что алюминий, присутствующий в цинке, удаляется. При цинковании в ванне горячего цинкования его необходимо вводить вновь, что удорожает процесс.

Задача, на решение которой направлен предлагаемый способ, является получение цинка с высоким содержанием основного вещества с содержанием алюминия простым, недорогим, экономичным способом, исключающим вредные газовыделения в окружающую среду.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу извлечения цинка из дросса, он включает расплавление дросса и его обработку борсодержащими компонентами. При этом температура выдержки расплава составляет 1,2-1,8 от температуры плавления цинка и время выдержки от 2 до 8 ч.

Способ осуществляется следующим образом: затвердевший слиток дросса помещают в специальный тигель (например, из углеродистой стали, чугуна с нанесенным на поверхность огнеупорным покрытием) и устанавливают в плавильную печь, сверху засыпают борсодержащие компоненты, которые одновременно являются флюсом и веществами, создающими восстановительную среду, в результате чего ускоряются процесс разложения комплексов цинка, выделение цинка из отходов производства и исключается выделение вредных веществ в окружающую среду из-за отсутствия в своем составе соединений хлора, аммиака, фтористых соединений. В качестве борсодержащих компонентов используется борная кислота и борнокислый натрий (бура).

Способ основан на химическом взаимодействии комплексных соединений цинка с флюсом, в результате которого образуются цинк и шлак.

При взаимодействии с флюсом окисная пленка на поверхности металлических конгломератов, кусков корольков растворяется, что способствует слиянию корольков и более быстрому выделению цинка.

Температура расплава дросса не превышает 810 o C, что не приводит к выгоранию цинка, а при более низких температурах, границей которых является температура плавления цинка из дросса, выделяется только свободный цинк.

При использовании борсодержащих компонентов создается восстановительная среда за счет выделяемого водорода и борсодержащих соединений, которые предохраняют металл от окисления и способствуют более полному разложению комплексов ферритов цинка, алюминия и очистке от железа и окислов цинка.

На основе экспериментальных данных установлено, что выдержка расплава менее 2 ч при температуре меньше 1,2 от температуры плавления цинка не обеспечивает полное разложение комплексов цинка и очистку от железа, а выдержка расплава при температуре более 1,8 от температуры плавления цинка и более 8 ч приводит к уменьшению содержания алюминия и свинца в расплаве за счет их перехода в шлак, при этом увеличивается расход электроэнергии.

Пример. Опробование способа поводилось на ОАО «НЛМК». После горячего цинкования стальных полос марки 08Ю, 08ГСЮТ в линии агрегата непрерывного цинкования (АГЦ) ОАО «НЛМК» дросс в виде сформированных слитков помещали в специально изготовленные металлические тигли с огнеупорным покрытием. В днище тигля имелось сливное отверстие для выпуска жидкого цинка, куда вставлялась вставка с фильтрующим элементом. Масса загружаемого дросса 500 кг. Сверху загружали флюс с борсодержащими элементами.

Образующийся в процессе обработки дросса цинк сливается в металлоприемник через сливное устройство в дне тигля. Цикл выплавки и обработки одного 500 кг слитка дросса составил 4 ч с выдержкой расплава при температуре 560 o C.

Присутствие в составе цинка алюминия и свинца способствует сокращению количества вводимых технологических добавок алюминия и свинца в ванну цинкования и снижению стоимости продукции.

Предлагаемый способ позволяет получать высокое содержание цинка, при этом процесс экологически чистый, простой и высокопроизводительный, не требующий специального оборудования.

Источник

Способ выплавки цинка из цинковых отходов и установка для его осуществления

Изобретение относится к литейному производству, а именно к процессам выплавки цинка из цинковых отходов (дросса). Сущность: способ выплавки цинка из цинковых отходов включает загрузку последовательно установленных в ряд нагревательных печей отходами цинка, их расплавление, перемещение изложницы, ее позиционирование под выпускными отверстиями нагревательных печей, расположенными с заданным шагом, и разливку расплава в изложницу. При этом перемещение изложницы ведут в направлении, параллельном продольной оси ряда нагревательных печей, а ее позиционирование осуществляют с шагом, не равным шагу между выпускными отверстиями последних, при этом расплав сливают после его накопления в печи. Установка для выплавки цинка из цинковых отходов снабжена затворами, установленными на каждой из нагревательных печей, с возможностью перекрытия выпускных отверстий и смонтированными на основании ограничителями места положения изложницы, а направляющие расположены параллельно продольной оси ряда нагревательных печей, при этом ограничители связаны с механизмом перемещения платформы. Изобретение обеспечивает повышение качества слитка за счет обеспечения однородности его состава по всему объему. 2 с.п.ф-лы, 2 ил., 2 табл.

Предлагаемое изобретение относится к литейному производству, а именно к процессам выплавки цинка из цинковых отходов (дросса), которые образуются при цинковании полосового материала в агрегате горячего цинкования.

Известен способ выплавки цинка из гартцинка, приведенный в статье «Переработка отходов ванны горячего цинкования», опубликованной в журнале «Сталь» 5 за 1995 г., с.82, УДК 669.53. Из материала статьи следует, что способ выплавки цинка из гартцинка (цинкового дросса) включает загрузку нагревательной печи гартцинком (дроссом), его расплавление и разливку жидкого цинка в изложницу.

Недостатком известного технического решения является низкая производительность процесса выплавки цинка и большие затраты энергии из-за необходимости нагревания изложницы, а также большой разброс слитков цинка по массе ввиду отсутствия возможности регулирования степени заполнения изложницы.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки цинка из цинкового дросса, реализуемый в «Установке для выплавки цинкового дросса», опубликованной в информационном листке 47-99 серии 53.37.91 от 25 мая 1999 г. УДК 669.5.046.5. ЦНТИ г. Липецка.

Из описания и чертежей информационного листка следует, что способ выплавки цинка из цинкового дросса включает загрузку последовательно установленных в ряд нагревательных печей дросоом, его расплавление, позиционирование изложницы под выпускными отверстиями нагревательных печей, расположенными с заданным шагом, и разливку жидкого цинка, а установка для его осуществления содержит ряд последовательно смонтированных на основании нагревательных печей с установленными в них тиглями с выпускными отверстиями, изложницу, расположенную на платформе с возможностью перемещения по направляющим, размещенным под выпускными отверстиями тиглей.

Недостатком известного технического решения является низкая производительность процесса получения слитка цинка заданной массы вследствие значительных затрат вспомогательного времени на перестановку изложницы под каждую из нагревательных печей, а также низкое качество слитка вследствие неоднородности его состава по всему объему слитка. Это обусловлено тем, что цинковый дросс, загруженный в разные нагревательные печи, получают в разные периоды процесса (кампании) цинкования стальной полосы и на разных агрегатах горячего цинкования. Поэтому химический состав получаемых слитков цинкового дросса отличается друг от друга. Вместе с этим, слив расплава в одну и ту же зону изложницы не способствует интенсивному его перемешиванию и обеспечению однородности его состава по всему объему, что также ухудшает качество расплава цинка.

При разливке жидкого цинка в изложницу из ряда последовательно установленных нагревательных печей между сливом цинка из предыдущей печи и сливом цинка из последующей печи проходит достаточно много времени, что приводит к застыванию слоя цинкового расплава и к образованию в слитке слоев цинка с разным химсоставом (из-за того, что цинковый дросс в разных нагревательных печах имеет различный химсостав).

При быстрой разливке слоев цинка с различным химсоставом в слитке может не возникать, но в изложнице образуются застойные зоны, в которых не происходит перемешивания металла в процессе его разливки, что так же приводит к колебаниям химсостава цинка по объему слитка.

Использование полученных слитков цинка для горячего цинкования стальной полосы может привести к попаданию слоев цинка с разным химсоставом на оцинковываемую полосу и получению участков оцинкованной полосы с различающимися коррозионными свойствами и отличающимися по внешнему виду. Это способствует снижению качества оцинкованной полосы.

Вышеуказанные недостатки исключаются тем, что в способе выплавки цинка из цинковых отходов, включающем загрузку последовательно установленных в ряд нагревательных печей отходами цинка, их расплавление, перемещение изложницы, ее позиционирование под выпускными отверстиями нагревательных печей, расположенными с заданным шагом, и разливку жидкого металла в изложницу, перемещение изложницы ведут в направлении продольной оси ряда нагревательных печей, а ее позиционирование осуществляют с шагом, не равным шагу между выпускными отверстиями последних, при этом расплав сливают после его накопления в печи, а установка для его осуществления, содержащая ряд последовательно смонтированных на основании нагревательных печей с установленными в них тиглями с выпускными отверстиями, изложницу, расположенную на платформе с возможностью перемещения по направляющим, размещенным под выпускными отверстиями тиглей, снабжена затворами, установленными на каждой из нагревательных печей с возможностью перекрытия выпускных отверстий и смонтированными на основании ограничителями места положения изложницы, а направляющие расположены параллельно продольной оси ряда нагревательных печей, при этом ограничители места положения изложницы связаны с механизмом перемещения платформы.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что позиционирование изложниц осуществляют с шагом, не равным шагу между выпускными отверстиями нагревательных печей. Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемая установка отличается своим конструктивным выполнением, а именно наличием затворов, установленных на каждой из нагревательных печей и ограничителями места положения изложницы. Отсюда следует, что предложенное техническое решение соответствует критерию изобретения «Новизна».

Сравнительный анализ предлагаемого способа не только с прототипом, но и с другими техническими решениями не позволил выявить существенные признаки, присущие заявляемому решению.

Сравнительный анализ предложенной установки не только с прототипом, но и с другими техническими решениями показал, что конструкции, снабженные затворами, установленными с возможностью перекрытия выпускных отверстий и ограничителями места положения подвижных элементов широко известны. Однако их введение в конструкцию установки для выплавки цинка из цинковых отходов, их расположение и взаимосвязь с другими элементами конструкции установки обеспечивает не только повышение качества слитка, но также способствует повышению качества цинкования полосового материала в агрегате горячего цинкования.

Отсюда следует, что заявленная совокупность существенных отличий обеспечивает получение упомянутого технического результата, что по мнению авторов, соответствует критерию изобретения «Изобретательский уровень».

Предложенное техническое решение будет понятно из следующего описания и приложенных к нему чертежей.

На фиг.1 схематично изображен общий вид предлагаемой установки.

На фиг.2 изображен вид сверху установки.

Способ выплавки цинка из цинковых отходов осуществляется следующим образом.

На слив расплава с каждой нагревательной печи и перемещение изложницы от предыдущей печи к последующей не требуется много времени, и цинковый расплав, разлитый из разных печей, не успевает застывать в изложнице отдельными слоями, а находится в жидком состоянии. Это приводит к тому, что цинковый расплав, разлитый из разных нагревательных печей, интенсивно перемешивается по всему объему изложницы, устраняя застойные зоны цинкового расплава, что способствует повышению однородности химического состава цинка по всему объему слитка, следовательно, и повышению его качества. Накопление цинкового расплава в нагревательной печи перед его сливом в изложницу приводит к увеличению энергии падающей струи расплава при его разливке, что также способствует более интенсивному и качественному перемешиванию расплава в изложнице.

Пример. Отходы цинка (дросс) с агрегата горячего цинкования листопрокатного производства ОАО НЛМК поставлялись в фасонно-литейный цех в форме слитков массой 500 кг. Содержание основных примесей (железа и алюминия) в слитках дросса по объему (в разных точках слитка) и по слиткам от разных плавок приведено в табл. 1.

Слитки дросса загружали в тигли электронагревательных печей, закрывали крышками, а сливные отверстия перекрывали затворами и нагревали дросс до температуры 460-480 o С, выдерживали до полного расплавления слитка дросса в течении 6 ч. При этом образующийся расплав скапливался в нижней части тиглей каждой из нагревательных печей.

Время слива расплава из каждой печи в среднем составляло 4 мин, а время перемещения изложницы от одной печи к другой и ее позиционирование составило в среднем 1 мин. Общее время разливки цинкового расплава из всех печей составило 15 мин. В результате был получен слиток цинка весом 750 кг. После остывания изложницы со слитком последний извлекли, после чего был произведен химический анализ в различных точках по объему. Результаты анализа сведены в табл. 2.

1. Способ выплавки цинка из цинковых отходов, включающий загрузку последовательно установленных в ряд нагревательных печей отходами цинка, их расплавление, перемещение изложницы, ее позиционирование под выпускными отверстиями нагревательных печей, расположенными с заданным шагом, и разливку расплава в изложницу, отличающийся тем, что перемещение изложницы ведут в направлении, параллельном продольной оси ряда нагревательных печей, а ее позиционирование осуществляют с шагом, не равным шагу между выпускными отверстиями последних, при этом расплав сливают после его накопления в печи.

2. Установка для выплавки цинка из цинковых отходов, содержащая ряд последовательно смонтированных на основании нагревательных печей с установленными в них тиглями с выпускными отверстиями, изложницу, расположенную на платформе с возможностью перемещения по направляющим, размещенным под выпускными отверстиями тиглей, отличающаяся тем, что снабжена затворами, установленными на каждой из нагревательных печей с возможностью перекрытия выпускных отверстий и смонтированными на основании ограничителями места положения изложницы, а направляющие расположены параллельно продольной оси ряда нагревательных печей, при этом ограничители места положения изложницы связаны с механизмом перемещения платформы.

Источник