Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

5.8. Промышленные испытание центробежной регенерации цинка из гартцинка

Полупромышленные испытания проводились на центрифуге ПАВФС-650 разработанной для фильтрации олова. В рафинировочный электрообогреваемый котел диаметром 1,5 м загружался гартцинк до 15 т, тремя приемами по мере расплавления каждой загрузки, и перемешивался при температуре 600 °С. На котел с вентиляционным кольцом устанавливалась центрифуга ПАФВС-650 (рис. 49). При температуре расплава 520 °С проводилась центробежная фильтрация в автоматическом режиме при скорости вращения 280 об/мин.

49_1.tif 49_2.tif

Рис. 49. Общий вид центрифуги ПАФВС-650 и фото. Основные узлы: 1 – фильтр; 2 – рафинировочный котел; 3 – редуктор транспортера дроссов; 4 – кюбель дроссов; 6 – двигатель для отжима съемов; 7 – механизм подъема ротора; 8 – двигатель вращения фильтра; 9 – бортовой отсос (вентиляция)

В каждом цикле после наполнения дроссами фильтр приподнимался над расплавом скорость вращения фильтра увеличивалась до 1200 об/мин на 3 мин. Фильтрация расплава от кристаллов соединений железа проводилось в течение 1–2 часов до прекращения выделения сыпучих дроссов. Снято 3,5 т дроссов и из-за снижения уровня металла догружено 5,0 т гартцинка. Металл перемешан мешалкой и циклы фильтрации продолжены. Для повышения уровня металла еще догружено 4,0 т гартцинка. Фильтрация продолжена до прекращения выделения сыпучих дроссов при охлаждении расплава от температуры 520 до 450 °С и получено 3,8 т дроссов. После этого металл нагрет до 520 °С и разлито 10 т отрафинированного цинка. В табл. 29 приведен баланс компонентов при фильтрации гартцинка.

Таблица 29

Баланс полупромышленной регенерации цинка из гартцинка с ванн цинкования завода НМЗ

Стадии плавки

Вес, т

Анализ, %

Fe, кг

Al/Fe

Процент Fe, выход

Fe

Al

Zn

Загружено: гартцинк

24

2,32

0,26

95,4

557

0,11

100

Получено

Дроссы при 520

3,5

7,4

1,4

89

259

0,19

46,5

Дроссы при 480

3,8

4,6

0,2

93,1

175

0,04

31,4

Дроссы

3

3

0,2

94,7

90

0,07

16,2

Цинк разлит

10

0,08

0,03

97,8

8

0,38

1,4

Цинк в котле

3,7

0,08

0,03

97,8

2,96

0,38

0,5

Узким местом является подготовка ванны расплавленного металла. С учетом мощности котла и длительности плавления расход электроэнергии 540 кВт∙ч на тонну гартцинка.

Основной особенностью полупромышленных плавок является значительное снижение уровня металла в ванне по мере отделения дроссов, что препятствовало продолжению фильтрации. Поэтому периодически проводилась догрузка ванны исходным металлом. Повторная кристаллизация расплава снижало общую производительность.

Производство горячего цинкования размещалось на крупных металлургических заводах и технологи больше озабочены сохранением качества продукции, чем регенерации цинка из отходов. Сохранялась практика реализации всех отходов предприятиям вторичных металлов. Поэтому разработан и изготовлен облегченный с 7 до 2 т вариант центрифуги ЦП-400 для малых предприятий (рис. 50).

50.tif

Рис. 50. Центрифуга ЦП-400. Основные узлы: 4 – ротор; 7 – фильтр; 13 – основной барабан сбора; 15 – дополнительный барабан разгрузки осадка

51.tif

Рис. 51. Центрифуга с заливкой расплава. Основные узлы: 6 – полость фильтра; 11 – конус с пористой стенкой; 15 – кольцевой сборник жидкого; 23 – кольцевой сборник твердого

Полупромышленные испытание фильтрации гартцинка Орловского сталепрокатного завода ОСПЗ проводили центрифугой ЦП-400.

Центрифуга ЦП-400 [35] снабжена дополнительным барабаном с лопатками, кинематически связанными с основным скребковым транспортером, причем оси основного транспортера с лопатками и дополнительным барабаном с лопатками размещены с образованием общего сегмента, ширина которого больше лопаток основного транспортера. В последующем центрифуга ЦП-400 поставлена дочерней фирме ОСПЗ, занимающаяся переработкой отходов цинка. В табл. 30 показаны результаты полупромышленных испытаний переработки железистого цинка, поставляемых с разных заводов [5].

Таблица 30

Результаты полупромышленных испытаний фильтрации гартцинка различных заводов

Происхождение

Н

Ч

О

Б

Я

Номер плавки

1

2

3

4

5

6

7

Загружено, тн

15,4

13,8

18,6

16

24,3

13,8

20,6

Содержание, % Fe в гартцинке

2,89

2,89

2,23

2,23

2,32

3,45

1,77

(Al/Fe)ат в загрузке

0,26

0,26

0,29

0,29

0,23

3,32

1,95

Температура кристализации, °С

550

625

560

593

600

600

690

Скорость кристаллизации, °С/ч

15,2

16

16

16,9

15

30

11

Т, °С, фильтрации

470

500

510

500

470

460

580

Fe, %, в отфильтрованном металле

0,32

0,36

0,21

0,33

0,16

0,24

0,13

Выход дроссов, %

38,6

21,7

27,4

35,3

41,5

33,4

13

Содержание %Feдрос

6,9

5,39

6,19

5,38

5,35

9,8

12,6

Выход % Fe в дроссы

91,5

78,9

76

85,1

95,9

95

94,8

(Al/Fe)ат в дроссах

0,23

0,37

0,23

0,23

0,16

1,20

1,31

(Zn/Fe) в дроссах

13,2

16,9

27,4

32,3

17,6

8,6

6,33

Производительность фильтра, кг/мин

11,2

9,72

12,4

12,3

10,7

6,8

10,3

Общая производительность, т/ч

1,3

2,7

2,7

2,1

1,5

1,2

4,7

Примечание. Происхождение гартцинка: Н – Новосибирский металлургический завод им. Кузьмина; Ч – Череповецкий сталепрокатный завод; О – Орловский сталепрокатный завод; Б – Бельгия, завод Balen; Я – Япония, корпорация NKK.

В дальнейшем промышленную переработку гартцинка с ванн цинкования, поставляемых с заводов, использующих горячее цинкование, проводились на запасном оборудовании цеха рафинирования олова.

В целом во время промышленых испытаний ценробежной фильтрации гартцинка НМЗ и ЧСПЗ переработано 133 т гартцинка и получено 53,4 т цинка, который возвращен поставщику для загрузки в ванну цинкования. Регенерированный цинк не ухудшил процесс горячего цинкования.

Центробежная фильтрация гартцинка с исходным содержанием 2–5 % железа, 0,2–5 % алюминия, 0,2–0,3 % в процессе снижения температуре расплава с 520 до 450 °С получен цинк с содержанием 0,08 % железа. Извлечение цинка в металл 43–53 %. Выход дроссов составил 40–50 % с содержанием железа – 5–7 %, цинка – 83–95 %. Выход цинка в фильтр остатки 3,5 % на процент удаляемого железа. Производительность фильтрации 1–2 т дроссов в час [30].

Совмещение работ по рафинированию олова и фильтрации гартцинка осложняет организацию работ с загрязнением аспирационных пылей и поэтому работы прекращены.

53.tif

Рис. 53. Центрифуга очистки расплава в ванне. Основные узлы: 8 – нижняя тарель; 9 – спиральный шнек; 11 – конусообразная обечайка; 17 – экран сбора брызг; 18 – окна снизу 17

В цинковой ванне накапливается осадок соединения железа, который еженедельно вычерпывают на ванны. После накапливания отходов в блоках их реализуют предприятиям переработки вторичных металлов. Проблем по реализации отходов цинка не возникает на фоне роста потребления и производства цинковых белил. Поэтому несмотря на приемлемые показатели регенерации гартцинка отечественные и зарубежные предприятия не склонны нести затраты на приобретение центрифуг.


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