Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

5.7. Фильтрации гартцинка в слое алюминиевой пены

Полупромышленные результаты [5] подтверждают эффективность влияния отношения (Al/Fe)исх > 1,6 (пл. 6,7) в сравнении с плавками (пл. 1–5). При исходном соотношении (Al/Fe)ат > 1,6 (пл. 7) потребовалась начальная температура кристаллизации 690 °С.

Высокая температура начальной кристаллизации (пл. 7) повышает производительность и снижает выход цинка в дроссы. Высокий избыток алюминия (пл. 6) снижает потери цинка с дроссами, но и значительно снижает производительность.

Особенность процесса в значительном избытке алюминия, расслаивания пены и перекристаллизации ее без перемешивании при повышенной температуры. Поэтому разрабатывался вариант фильтрации гартцинка с избытком алюминия без введения инертного материала.

В котле расплавлено 20 кг гартцинка, содержащего 1,6 % железа растворено 0,6 кг алюминия с повышением температуры до 740 °С. Расплав охлажден до 670 °С без перемешивания для расслаивания пены и кристаллизации соединений железа с алюминием в пене без окисления. Плавки при температурах выше 600 °С проводили на центрифуге, в которой использовали тарели с борированной поверхностью.

Расплав исходного гартцинка нагревают до 700–740 °C и вмешивают в течение 20–30 мин алюминий в соотношении 0,8–1,4 % на 1 % железа. Затем добавляют алюминий с избытком до общего расхода 1,9–3,9 % от веса гартцинка, перемешивают и расплав охлаждают до температуры 650–690 °C в течение 30–40 мин для всплывания кристаллов FeAl3 из цинка в слой алюминия. Фильтр погружают на уровень слоя алюминиевой пены на расплаве и приводят во вращение для вылавливания кристаллов FeAl3 из слоя легкого алюминиевого слоя с минимальным диспергированием легкой алюминиевой пены в плотной ванне расплава цинка. При этой температуре отделяют железисто-алюминиевые дроссы центробежной фильтрацией погружением фильтра в слой пены алюминия на поверхности расплава цинка.

Затем перемешивают расплав с охлаждением до 470–440 °C и погружением вращающегося фильтра на дно ванны отфильтровывают всплывшие образовавшиеся кристаллы остатков железа в твердом избыточном алюминии.

Поэтапное вмешивание алюминия создает условия образование соединение железа с алюминием вместо соединения железа с цинком и снижаются на 30–50 % потери цинка с дроссами. Получают рафинированный цинк, содержащий 0,2 % железа; 0,7 % алюминия, отходы в виде осадка железо алюминиевых кристаллов с содержанием 36,3 % железа; 52,7 % алюминия, 11 % цинка и оборотный осадок алюминиевой пены, содержащей 2,5 % железа,12,4 % алюминия.

Фильтрация проведена погружением фильтра на уровень алюминиевой пены. По мере отделения кристаллов дроссов температуру расплава снижается и фильтрация проводится погружением фильтра в расплав гартцинка. Сначала охлажденный расплав отфильтрован при температуре 500 °С а потом при 440 °С. В табл. 28 приведен баланс опыта.

Таблица 28

Баланс фильтрации гартцинка в слое алюминиевой пены

 

Т, °С

Вес, кг

Процент Fe

Вых., %

Процент Al

Вых., %

Zn/Fe

(Al/Fe)ат

Загружено

               

Гартцинк

 

20

1,6

         

Алюминий

 

0,6

           

Итого расплав

 

20,6

1,55

   

2,91

 

3,86

Получено

               

1-Al–Fe-дрос

670

0,53

21,10

34,9

15,3

46,5

3,0

1,50

2-Al–Fe-дрос

500

2,30

7,50

53,9

4,0

13,5

11,8

1,11

3-Al–Fe-дрос

440

1,00

2,51

7,8

1,5

2,5

38,3

1,21

Цинк

 

16,57

0,08

2,4

0,5

36,6

   

Среднее содержание железа в общих дроссах – 8,1. Среднее содержание цинка в дроссах – 87,0; Общий выход дроссов – 18,6, а средний выход цинка в дроссы, так называемые потери цинка в дроссы на единицу удаленного железа – 10,8; Осадок алюминиевой пены используют как оборотный алюминий [4].

Способ проверен только на лабораторной установке из-за сложности организации цикличности стадий на одном оборудовании.

Однако, для широкого применения варианта требуется использовать тарели промышленных центрифуг с борированным покрытием.


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