Центрифуга для отделения расплавленных металлов и способ отделения цветных металлов из кусковых отходов

 

Центрифуга для отделения расплавленных металлов и способ снятия цветных металлов из кусковых отходов. Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и, в частности, к технологии вторичных металлов. Цель изобретения - повышение производительности и повышение извлечения цветных металлов. Центрифуга для отделения расплавленных металлов содержит плавильную ванну, установленным над ней ротором, соединенным с приводом вращения и вертикального перемещения с закрепленным фильтром на ней, состоящим из двух сжатых конусов. Отличительная особенность центрифуги в том, что нижний конус выполнен из секторов, шарнирно закрепленных на большем основании верхнего конуса и подвижно связанных шатунным механизмом с центральным штоком и механизмом его смещения вдоль оси ротора. Способ отделения цветных металлов из кусковых отходов содержит вмешивание отходов в металлический расплав, нагрев отходов в металлическом расплаве и фильтрации. Отличительными признаками способа являются осуществление фильтрации центрифугированием в слое покровного флюса и вращение отходов перед разгрузкой вне слоя флюса. В качестве металлического расплава предпочтительно использовать свинцово-висмутовый сплав с 48 - 63% висмута. В качестве флюса предпочтительно использовать полиметил-фенилсилоксановую жидкость. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и, в частности, к переработке вторичного сырья.

Разбракованные детали радиоэлектронных приборов содержат платы и детали, пропаянные оловянными и индиевыми припоями, медно-никелевые вывода, гальванически покрытые серебром и золотом. Радиаторный лом автотракторных машин покрыт пайкой свинцовооловянными припоями. Указанные твердые отходы деталей являются ценным сырьем для извлечения металлов.

Известные методы извлечения цветных металлов из отходов основаны на трудоемком селективном растворении и извлечении их из растворов.

Известно и принято за прототип устройство для переработки отходов, содержащее плавильную ванну, раму и размещенные на ней фильтр, состоящий из двух сжатый соосных конусообразных тарелей, верхняя из которых выполнена усеченным конусом, привод вращения и погружения фильтра в расплав, механизм взаимного перемещения тарелей при разгрузке твердого осадка [1] Недостатком аппарата являются недостаточная производительность из-за высокой доли времени загрузки твердых отходов в общем цикле.

Целью изобретения является повышение производительности центрифуги по отделению жидких металлов с поверхности твердых отходов.

Известен и принят за прототип способ отделения бронзы от смешанной бронзово-баббитовой стружки, включающий вмешивание отходов в металлический расплав, нагрев отходов в металлическом расплаве и фильтрацию [2] Недостатком является неполная очистка отходов от цветных металлов из-за недостаточной длительности контакта их с металлическим расплавом.

Целью способа является повышение извлечения цветных металлов.

Цель достигается тем, что центрифуга, содержащая плавильную ванну, установленным над ней ротором, соединенным с приводом вращения и вертикального перемещения с закрепленным на нем фильтром, состоящим из двух сжатых конусов с заборными окнами у малого основания, дополнительно к этому нижний конус выполнен из секторов, шарнирно закрепленных на большем основании верхнего конуса и подвижно связанных шатунным механизмом с центральным штоком и механизмом его смещения вдоль оси ротора.

Кроме того, цель достигается тем, что с помощью центрифуги осуществляется способ отделения цветных металлов из кусковых отходов центрифугированием вмешанных в металлический расплав отходов в слое покровного флюса, при этом отходы набирают в полость фильтра, и перед разгрузкой отходов вращают фильтр вне слоя флюса. В качестве металлического расплава предпочтительно использовать свинцово-висмутовый сплав с 48 63% висмута. В качестве флюса предпочтительно использовать полиметил и фенилсилоксановые жидкости.

Существенные отличия заключаются в том, что в центрифуге нижний конус выполнен из секторов, шарнирно закрепленных на большем основании верхнего конуса и подвижно связанных шатунных механизмов с центральным штоком и механизмом его смешения вдоль оси ротора. Сектора, прижатые друг к другу и с кромкой большего основания верхнего конуса образуют фильтрующую щель между собой. Эти признаки обеспечивают возможность набора твердых отходов в полость фильтра непосредственно из расплава с большой производительностью забора.

Кроме того, существенные признаки обеспечивают использование центрифуги для тщательного снятия металлов с поверхности кусковых отходов предварительно вмешанных в расплав в течение времени, достаточном для растворения гальванических покрытий (серебро, золото) на твердых деталях.

На фиг. 1 изображен продольный разрез центрифуги, на фиг.2 схема-разрез фильтра в положении вращения в слое флюса, фиг.3 вид сверху фильтра по А-А, фиг.4 схема фильтра в верхнем положении осушки, фиг.5 поперечная схема фильтра в положении разгрузки очищенных кусковых отходов, фиг.6 положение фильтра при заборе новой порции отходов деталей на промывку.

Центрифуга содержит обогреваемую плавильную ванну 1 для расплавления сплава и мешалку 2. На ванну 1 установлен корпус 3 с механизмом 4 вертикального перемещения траверсы 5, на которой в подшипнике подвешен пустотелый ротор 6 с фильтром 7.

Ротор 6 соединен с приводом вращения 8, установленном на корпусе 3. Фильтр 7 выполнен в форме конусов, прижатых друг к другу большими основаниями с образованием фильтровальной щели 9 с зазором 0,1 1 мм. Между конусами образуется полость фильтра 10. Верхний конус 11 снабжен заборными окнами (отверстия) 12. Нижний конус выполнен из набора секторов 13, шарнирами 14 закрепленных на большом основании верхнего конуса 11. Например, как показано вид по А-А (рис.2) и (рис.3). Сектора 13 (рис.1) связаны подвижным шатунным 15 механизмом с центральным штоком 16. С помощью пружинного механизма 17 шток 16 поджат в верхнем положении и сектора 13 плотно прижаты к конусу 11. Для более полного смещения штока 16 вниз вверху корпуса 3 установлена опора с механизмом толкателя 18. При поднятой вверх траверсе 5 с ротором 6 фильтра 7 может располагаться над уровнем флюса 22 (рис.4). Внизу корпуса 3 над котлом 1 размещен механизм 19 (рис.5) перемещения поддона 20 вдоль поверхности котла. Котел 1 заполнен металлическим расплавом 21, покрытым слоем жидкого флюса 22, в которых вмешаны твердые отходы 23. При смещенном вниз штоке 16 (рис. 6) относительно ротора 6 сектора 13 разведены друг от друга, полость фильтра 10 открыта снизу. Для заполнения забора кусков отходов 23 привод толкателя 18 поддерживает пружинный механизм 17 в сжатом положении со смещенным штоком 16.

Центрифуга работает следующим образом.

На ванну 1 (рис.1) с расплавом 21 и слоем флюса 22 мешалкой 2 устанавливается корпус 3 с подвешенным на траверсе 5 ротором 6 с фильтром 7. Ротор 6 приводится во вращение приводом 8 и погружается в расплав на необходимую глубину механизмом перемещения 4 траверсы 5 с ротором 6. Вращающийся фильтр 7 увлекает расплав через заборные окна 12 в полость фильтра и под действием центробежных сил выбрасывается через фильтровальную щель 9 промывая отходы, находящиеся в полость 10 фильтра. По мере необходимости фильтр 7 может устанавливаться по вертикали в положения, показанные схематично на фиг.2, 4, 5, 6. В положении фильтра на фиг.2 флюс втягивается через заборные окна 12 в полость 10 фильтра и выбрасывается через фильтровальную щель 9, промывая отходы. В положении фиг.4 из вращающегося фильтра под действием центробежных сил выбрасываются с поверхности отходов остатки флюса и расплава (осушка) через фильтровальную щель 9. На фиг.5 фиг.7 поднят в верхнее положение, и пружинный механизм 17 штока 16 вжат по оси ротора 6 (фиг.1) и шатунным механизмом 15 раздвинуты сектора 13. Отходы деталей, очищенные от ценных металлов, ссыпаются на поддон 20 (рис.5), предварительно вдвинутый механизмом 19. Ротор 6 с фильтром 7 (рис.1) опускается с траверсой 5 с поджатым пружинным механизмом 17 с помощью толкателя 18 на поверхность расплава, набирая новую порцию отходов деталей (рис.6).

Способ снятия цветных металлов из кусковых отходов центрифугой осуществляется следующим образом.

В электрообогреваемую ванну загружается сплав, способный растворять цветные металлы гальванопокрытий, как-то свинец, олово, висмут с температурой расплава 125 350 град. С или их сплавы. Наиболее экономична ванна из свинца. Сверху заливается термостойкий флюс, как-то глицерин (320 град. С), полиметилсилоксановая жидкость 280 град. полифенилсилоксановая жидкость 360 град. С. Предпочтительно использовать в качестве расплава свинцовый сплав с 48 63% висмута с температурой 125 150 град. С. Сплав легко растворяет цветные и благородные металлы и не растворяет железо-никелевую основу. Сплав позволяет использовать глицерин в качестве флюса. Предпочтительно использован термостойкий полифенилсилаксановую жидкость с температурой 360 град. С. В этом случае может использоваться свинцовая ванна.

В ванну со сплавом и флюсом мешалкой вмешиваются кусковые отходы детали и перемешиваются в течение времени, необходимом для растворения гальванопокрытий. Флюс позволяет предотвратить окисление поверхности деталей при перемешивании нагретой ванны расплава. В расплав погружают фильтр центрифуги с раскрытыми секторами и при вращении полость фильтрата заполняется кусковыми отходами. Длительность заполнения в общем цикле составляет всего 1/10 часть, что обеспечивает достаточно высокую производительность. В течение 20 60 сек фильтр вращается в расплаве для промывки поверхности кусковых отходов металлическим расплавом. Затем фильтр поднимают над уровнем расплава и вращают фильтр в слое флюса. Флюс захватывают в заборные окна, промывают кусковые отходы от остатков расплава и выбрасывается через фильтровальные щели.

После этого фильтр поднимают над уровнем флюса и вращают фильтр в течение 10 20 сек, чтобы под действием центробежных сил отделить остатки флюса из кусковых отходов. Кусковые отходы выгружают из полости фильтра и цикл повторяют. Так как кусковые отходы при повышенной температуре не соприкасаются с воздухом, а смочены флюсом, то луженные поверхности не окисляются и более полно растворяются в расплаве. В поле центробежных сил с кусковых отходов, покрытых флюсом легко отделяются капли металлического расплава, обеспечивая высокое отделение цветных металлов.

Пример. В ванну загружено 44 кг свинцового сплава с содержанием 50% висмута, догружено флюса 1,4 л глицерина. При температуре 150 град. С мешалкой вмешивается 1,5 кг кусковых отходов (бракованных деталей) с медно-никелевыми посеребренными выводами и луженных оловянно-индиевым припоем, содержащих 9,7% индия, 10,5% олова, 1,74% серебра. Перемешивание ведется 2 часа. В расплав погружается фильтр центрифуги диаметром 110 мм с раскрытыми секторами и при вращении 100 об/мин фильтр заполняется деталями, сектора закрываются. В течение 40 сек. фильтр в расплаве вращается со скоростью 500 об/мин, затем фильтр поднимается на уровень слоя флюса и продолжают вращать 20 сек. После этого фильтр поднимают над уровнем флюса, скорость фильтра увеличивают до 700 об/мин и через 20 сек фильтр останавливают, подставляют противень, раскрывают сектора для разгрузки очищенных отходов. После этого цикл погружения фильтра для наполнения деталей повторяется 12 раз. Получают 1300 гр очищенных кусковых деталей, содержащих 3% свинца, 0,6% висмута, 0,02% олова, 0,01% индия, 0,003% серебра. Сплав в ванне пригоден для очистки следующих партий отходов до накопления ценных металлов, которые извлекают обычными способами. Степень очистки кусковых отходов от индия 99,8% олово 99,7% серебра 99,8% Предлагаемая центрифуга обеспечивает отделение олово-индиевого покрытия с бракованных деталей до содержания 0,010% Вторичные микросхемы с серебросодержащими гальванопокрытиями выводов, вмешанные в свинцовый и отфильтрованные центрифугой, содержат 0,003% серебра. Извлечение цветных металлов в сравнении с прототипом повышается на 9 11%

Формула изобретения

1 1. Центрифуга для отделения расплавленных металлов, содержащая плавильную ванну, установленный над ней ротор, соединенный с приводом вращения и вертикального перемещения с закрепленным фильтром на нем, состоящим из двух сжатых конусов, отличающийся тем, что нижний конус выполнен из секторов, шарнирно связанных шатунным механизмом с центральным штоком ротора и механизмом его смещения вдоль оси ротора.2 2. Способ отделения цветных металлов из кусковых отходов, включающий вмешивание отходов в металлический расплав, нагрев отходов в металлическом расплаве и фильтрацию, отличающийся тем, что фильтрацию осуществляют центрифугированием в слое покровного флюса, при этом набирают отходы в полость фильтра и перед разгрузкой отходов вращают фильтр вне слоя флюса.2 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве металлического расплава используют свинцово-висмутовый с 48 63% висмута.2 4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве флюса используют полиметил- и фенилсилоксановые жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6