Способ получения цинка из цинкового дросса

 

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для получения цинка из отходов горячего цинкования стальных полос. Для этого затвердевший слиток дросса помещают в специальный тигель и устанавливают в плавильную печь, сверху засыпают борсодержащие элементы и добавляют порошкообразный алюминий. Способ основан на химическом взаимодействии комплексных соединений цинка с борсодержащими компонентами. Температура выдержки составляет 1,2 - 1,8 температуры плавления цинка, время выдержки от 2 до 8 ч. Достигается упрощение процесса, снижение энергозатрат, исключаются вредные газовыделения в окружающую среду, обеспечивается получение цинка с высоким содержанием основного вещества и с содержанием алюминия.

Изобретение относится к области металлургии - получению металлов, более конкретно получению цинка из цинкового дросса (отходов горячего цинкования стальных полос).

Цинковый дросс содержит в своем составе до 90% цинка в основном в виде соединений его с железом (FexZny), алюминием (FeAlxZny), свинцом (PbxZny), 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 FexZny 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.

Известен способ получения цинка, описанный в журнале "Сталь" N 5, 1995 г. , стр. 82-83, в среде защитного газа, в агрегате, включающем три вставленные одна в другую изложницы. Недостатком этого способа является его энергоемкость, сложность процесса, дороговизна и ухудшение условий труда из-за вредных газовыделений.

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.

Процесс взаимодействия флюса - борной кислоты - можно представить следующим образом: ZnO + H3BO3---> Zn + B2O3 + H2 Выделяющийся водород и борсодержащие соединения создают восстановительную среду и способствуют более полному разложению комплексов FexZny AlxFeyZnn FeZn11 + H3BO3----> FeOZnO + B2O3 + H2 FeO Zn + Al ----> Fe2O3 + Al2О3 + Zn FeZn7 + H3BO3 ---->Zn + Fe2O3 + B2O3 + H2 Часть выделившихся комплексов соединений железа взаимодействует с соединениями алюминия и переходит в шлак.

При нагревании буры происходит отщепление частиц борного ангидрида: Na2B4O7 ----> Na2O B2O3+B2O3, который в момент выделения энергично взаимодействует с окисью цинка по реакции: B2O3 + ZnO ---->ZnO B2O3
соли N2O и ZnO B2O5,
имея меньшую плотность по сравнению с Zn, всплывают и переходят в шлак, при этом из-за содержания Na2O шлак разжижается. Совместное использование борной кислоты и борного ангидрида для обработки расплава способствует более полной очистке цинка от железа, окислов цинка, получению высокого содержания основного вещества.

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

После расплавления дросса расплав выдерживают в течение 2 - 8 ч при температуре 1,2 - 1,8 от температуры плавления чистого цинка. После окончания процесса цинк через сливное устройство в тигле, через фильтрующий элемент вытекает в металлоприемник. Наличие фильтрующего элемента приводит к очищению расплава цинка от неметаллических включений и способствует получению чистого цинка.

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 560oC.

Многократный анализ проб ванны цинкования показал, что чистота цинка в ванне составляет 99,4 - 99,7%, а по прототипу 98,7%, содержание алюминия 0,1 - 0,12%, железа 0,01 - 0,03%, свинца - 0,005 -0,1%. Высокое содержание цинка, получаемого по предлагаемому способу, удовлетворяет требованиям к его чистоте для агрегатов горячего цинкования, обеспечивающих высокое качество покрытия.

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.


Формула изобретения

Способ получения цинка из цинкового дросса, включающий его расплавление и выдержку полученного расплава, отличающийся тем, что расплавление дросса осуществляют в присутствии борсодержащих компонентов и полученный расплав выдерживают при температуре, равной 1,2 - 1,8 температуры плавления цинка, в течение 2 - 8 ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области литейного производства и металлургии цветных металлов и сплавов и может быть использовано в цинковальном производстве при переработке цинковой изгари

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для получения цинка из отходов горячего цинкования стальных полос - цинкового дросса

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам обработки пылевидных веществ, содержащих щелочные и тяжелые металлы

Изобретение относится к способам подготовки сырья в металлургической промышленности

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для переработки цинксодержащих отходов процесса горячего цинкования
Изобретение относится к обработке цветных металлов немеханическими способами и может быть использовано в технологии переработки цинкосодержащих материалов
Изобретение относится к переработке цинксодержащих отходов и может быть использовано в черной и цветной металлургии
Изобретение относится к комплексному использованию сырья в черной металлургии, в частности к переработке шламов доменного производства, содержащих железо, цинк, серу и сопутствующие металлы, и может быть использовано для извлечений из шламов газоочисток доменного производства вредной примеси цинка, препятствующей вовлечению железосодержащего сырья в металлургический передел
Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано для переработки железоцинксодержащих материалов, являющихся отходами производств, например пылей и шламов газоочисток мартеновских и доменных печей, а также конвертеров

Изобретение относится к переработке мелкодисперсных железоцинксодержащих отходов металлургического производства и побочной продукции коксохимического производства и может быть использовано в черной и цветной металлургии
Наверх