Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Глава 5. Технология центробежной фильтрации железистого цинка

Производство цинка в основном основано на гидрометаллургическом разложении сырья и электролитического осаждении его из растворов. По этой технологии цинк содержит железа менее 0,0003 % и другие примеси растворимые в цинке. Только на отдельных заводах используют электротермическую плавку цинкового сырья.

По электротермической технологии переработки цинкового сырья Беловского цинкового завода получается черновой цинк с содержанием железа 0,2–0,4 %, который удаляется ликвационным рафинированием. Поэтому предпринимались работы по усовершенствованию ликвационного процесса [28]. Авторы в черновой цинк, с содержанием 0,28 % Fe, вмешивали при температуре 560 °С алюминий с расходом Al/Fe = 0,8–1 с отстоем металла под слоем карналлита с расходом 0,2 % и снимали съемы. Содержание железа в рафинированном цинке 0,04–0,06 %, а в съемах содержание железа составляло 4–6 %.

Минцветмет предложил проверить рафинирование электротермического цинка от железа центробежной фильтрацией.

С Беловского цинкового завода представлены образцы оборотного чернового цинка для оценки возможности центробежной фильтрации от железа. В табл. 19 приведены показатели фильтрации электротермического цинка Беловского завода.

В котле содержание Fe снижается от 0,27 до 0,06 %, но с высоким выходом Zn в дроссы на единицу удаленного железа Zn/Fe = 113–157. Анализ проб брызг из щели фильтра показал, что содержание железа снижается с 0,27 % Fe до 0,03 %. Вмешивание алюминия до соотношения Al/Fe = 1,8 увеличил выход Zn в дроссы в виде пены. Причем, вмешивание алюминия в цинк при температуре выше 400 °С ведет к коррозии стального оборудованию. Это отмечается по сумме выхода железа в дроссы и отрафинированный металл, которая в опыте составила 107,4 %.

Особенностью оборотного Беловского цинка в высоком содержании серебра и выход его в дроссы составляет 15 %. Высокий выход цинка и серебра в отходы-дроссы не позволяет использовать центрифугу для фильтрации Беловского чернового цинка.

Для ответа на запрос Бельгийской фирмы «Balen-wezel» о возможности центробежной фильтрации железистого цинка провели опыты с образцами Бельгийского цинка. Испытания проводили на центрифуге ОП-110 со съемными графитовыми тарелями Д 120 мм. Внутри поверхность чугунного котла и ротор центрифуги покрывали графитовой мастикой. В последствии для укрупненных испытаний поверхность тарелей борировали. В табл. 20 приведены результаты испытаний.

Таблица 19

Результаты центробежной фильтрации цинка от железа

Операция

 

Анализ

Рост выхода от исходн

Zn/Fe

Fe, %

Ag, %

Cu, %

Al

Fe, %

Ag, %

Исходный цинк

41,8

0,27

0,52

3,19

0

     

Фильтрация дроссов при 500 °С

1,19

3,12

0,49

2,3

0

32,9

2,7

29

Фильтрация дроссов при 450 °С

3,23

1,42

0,59

2,2

0

73,5

11,5

66

Фильтрация дроссов при 450 °С

0,85

0,83

0,50

2,2

0

79,8

13,4

113

Всего дроссов

5,27

1,71

0,55

2,3

0

79,8

13,4

54

Цинк после фильтрации

36,5

0,06

0,52

3,3

0

20,2

86,6

 

Растворение Al при 500 °С

0,04

0,06

0,52

3,3

0,11

     

Фильтрация дроссов 500 °С

0,5

0,6

0,42

2,3

0,10

82,4

14,4

157

Фильтрация дроссов 450 °С

0,35

0,7

0,42

2,2

0,11

84,6

15,0

135

Снято пены

2,4

0,38

0,43

3,4

1,35

92,7

19,8

246

Цинк после фильтрации

33,3

0,05

0,52

3,34

0,02

14,7

80,2

 

Таблица 20

Центробежная фильтрация цинка от железа под карналлитом

Операция/компонент

Вес, кг

Выход, %

Fe, %

Выход Fe, %

Al, %

Al/Fe

Zn/Fe

1

2

3

4

5

6

7

8

Zn Бельгийский

20

 

1,8

 

0

   

Вмешивание Al

0,6

2,9

0,7

 

98

   

Металл для фильтрации

20,6

100

1,77

100

2,85

1,6

 

Фильтрация при 690 °С

дроссы

1,9

9,2

15,4

80,3

8,7

0,6

4,9

цинк

18,7

90,8

0,38

19,7

2,26

5,9

 

1

2

3

4

5

6

7

8

Наплавление карналлита

Фильтрация 510 °С

дроссы

0,8

4,3

6,1

68,2

4,2

0,7

14,7

Рафинированный цинк

17,9

95,7

0,13

31,8

2,17

17,1

 

Общие показатели

дроссы

2,7

13,1

12,6

93,7

7,4

0,6

6,3

Рафинированный цинк

17,9

86,9

0,13

6,3

2,17

17,1

 
 

Растворение тарелей и котла не наблюдалось, но цинк получен с содержанием 0,13 % Fe, в то время как для марки Ц3 требуется менее 0,1 %. Для получения цинка марки Ц0 требуется отделять железо до содержании менее 0,005 %. Однако, электролитическая очистка железистого цинка значительно осложняется высоким выходом шламов.

Поэтому, железистый цинк с высоким (более 0,4 %) содержанием железа может перерабатываться центробежной фильтрацией.

Стальные металлоконструкции крепежные детали, листы, трубопроводы для придания сопротивления коррозии подвергаются цинкованию, т. е. нанесению слоя цинка на поверхности стали. Одним из способов цинкования стальных труб, листа, конструкций является горячее цинкование. В ванне наплавляют цинк марок Ц-1, Ц-3. Стальную полосу непрерывно тянут через слой расплавленного цинка толщиной 500 мм при температуре 460–470 °С. Полоса покрывается цинком толщиной 14–90 мкм [29]. При этом в ванне цинка накапливается растворяющееся железо. Растворенное железо создает условия образования брака цинкового покрытия [2]. Поэтому во избежание образования брака цинкового покрытия еженедельно вычерпывают железистый гартцинк со дна ванны. Отходы ванн горячего цинкования представляют собой гартцинк, содержащий 91–95 % цинка, 2–4,3 % железа [31].


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074