Сырьем для получения литопона служат цинксодержащие отходы ( обожженные цинковые концентраты, вельцокись, отходы переработки лома цветных металлов, отходы производства цинковых белил, изгарь цинка и др.), природный сульфат бария ( тяжелый шпат, или барит), уголь и серная кислота. [35]
Изгарь, снятая с поверхности расплавленного свинца, должна собираться в специальную сухую тару, которая удаляется из цеха по окончании смены. Перевозка изгари осуществляется в герметически закрытой таре. [39]
Шлакоуборочные канавы должны располагаться на расстоянии не менее 50 м от складов хранения горючих материалов, а также зданий IV, IVa и V степеней огнестойкости. Шлак и изгарь в местах чистки топок должны заливаться водой и регулярно убираться. [40]
Шлак и изгарь в местах чистки топок должны заливаться водой и регулярно убираться. [41]
Шлакоуборочные канавы должны располагаться на расстоянии не менее 50 м от складов хранения горючих материалов, а также зданий IV, IVa и V степеней огнестойкости. Шлак и изгарь в местах чистки топок должны заливаться водой и регулярно убираться. [42]
Мелкое сыпучее сырье ( изгари и аккумуляторную набойку) предварительно окусковывают на спека-тельных конвейерных машинах типа агломерационных. В процессе шахтной плавки получается черновой свинец или сплав для производства баббитов. Его рафинируют добавкой алюминия, обработкой едким натром, хлористым натрием и селитрой, продувкой паром. [43]
сцепление цинкового покрытия. Независимо от той формы, в которой графит находится вблизи поверхности изделия, цинк проникает в чугун вдоль чешуек графита. Отдельные частицы чугуна можно обнаружить в покрытии. Считают, что склонность к образованию гартцинка тем сильнее, чем больше графитных включений, как пластинчатых, так и сфероидальных. Структура цинкового покрытия та же, что и покрытия, полученного на стали. Из рис. 35 видно влияние температуры на формирование покрытия при цинковании серого чугуна.
Ковкий чугун и стальное литье в противоположность сильно графитированному на своей поверхности серому чугуну легко цинкуются. Вредное влияние на процесс цинкования могут оказать лишь остатки формовочной земли и другие поверхностные загрязнения. Для указанных материалов также рекомендуется механическая очистка поверхности.
Способ Крапо. Этот способ применяют главным образом для цинкования проволоки и лент. Изделия пропускают через солевую ванну, состоящую в основном из
Диффузионный отжиг цинкового покрытия. При диффузионном отжиге проволока или полоса после цинкования поступают в нагретую до 670° С муфельную печь, установленную в вертикальном положении над ванной цинкования; при этом большая часть цинкового покрытия переходит в железоцинковый сплав. Получаемое таким образом покрытие наряду с достаточным сцеплением и коррозионной стойкостью хорошо поддается изгибу и может быть окрашено в дальнейшем без дополнительной подготовки. Содержание железа в покрытии составляет 7—8%. Оно обладает серой шероховатой поверхностью и не имеет кристаллического узора — «мороза».
Свинцово-цинковый способ. При этом способе ванна цинкования наполнена свинцом; слой цинка имеет незначительную толщину и благодаря различию в плотности плавает на свинцовом расплаве. При 450°С в свинце растворяется только около 2,5% Zn. В результате замены большей части цинкового расплава свинцом достигаются следующие преимущества. Во-первых, площадь поверхности стенок ванны, находящихся в контакте с расплавом цинка, сведена к минимуму. Кроме того, в результате незначительной растворимости цинка в свинце износ стенок ванны из-за образования железоцинкового сплава, а также опасность прогара стенки ванны становятся значительно меньшими. Можно получать пластичные цинковые покрытия благодаря кратковременному пребыванию в цинковом расплаве, так как обрабатываемое изделие основное время находится в расплаве свинца и контактирует с расплавом цинка лишь в процессе выгрузки. Это значительно сокращает образование слоя железоцинкового сплава, так что толщина его составляет почти половину толщины, получаемой при цинковании обычным способом. Покрытие состоит только из Fe—Zn сплава и чистого цинка; слой свинца отсутствует. Описанный способ применяют в большинстве случаев для цинкования штучных изделий. При длительном простое ванны расплавленный цинк может быть вычерпан с поверхности свинцового расплава.
Однако этот способ имеет и ряд недостатков; увеличивается расход цинка, обусловленный сильным окислением тонкого слоя цинкового расплава из-за интенсивного перемешивания во время выгрузки изделия; кроме того, усложняется работа из-за значительной разницы в плот
ности свинца и железа. Изделие, подлежащее цинкованию, принудительно вводят в расплав (так же, как пустотелые изделия) для преодоления выталкивающей гидростатической силы. Указанный метод пригоден главным образом для цинкования листов, лент и проволоки.
6. ОБОГАЩЕНИЕ ЦИНКСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ ЦИНКОВАНИИ
Цинк играет заметную роль в мировой торговле. В ГДР цинк ввозят главным образом из СССР, Польши и Болгарии. Этот факт, а также высокие цены на цинк, составляющие главную часть расходов при цинковании, требуют особо экономного использования цинка, а также переработки его отходов.
Отходами горячего цинкования является изгарь (пленка), гартцинк и зола (нашатырный шлак).
При правильно организованной работе отделения цинкования необходимо свести до минимума количество отходов, частично перерабатывать их в собственном производстве и обращаться с ними и хранить так, чтобы они не потеряли своей ценности в качестве сырья для других отраслей промышленности.
Количество изгари зависит от условий работы, в основном от величины свободной поверхности цинкового расплава и от частоты ее очистки, составляя от 0,5 до 3,5% от массы пропускаемых изделий. Образующуюся на поверхности расплава пленку окислов перед каждой выгрузкой изделия из расплава убирают при помощи скребка в свободную зону поверхности цинкового расплава. По мере ее накопления, изгарь вычерпывают перфорированной ложкой. При этом ложку слегка ударяют об край ванны для того, чтобы захваченный изгарью жидкий цинк мог стечь обратно в ванну. Надо следить за тем,
чтобы отверстия в ложке не зарастали. Однако 30—40% металлического цинка остается в изгари.
Хартман утверждает, что часть изгари (30—45%) в виде зерен величиной 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Как формируется цинковое покрытие? Когда деталь помещают в ванну, расплавленный цинк обволакивает ее полностью. На молекулярном уровне происходит следующее: частицы цинка соединяются с частицами поверхности изделия, образуя при этом крепкие связи. Именно поэтому покрытие обладает столь высокой надежностью.
При этом в процессе обработки порядка 10% всего используемого цинка теряется, переходя в изгарь. Результаты лабораторных исследований показали, что ее состав разнообразен и включает в себя множество соединений: оксиды, продукты сгорания флюса (2пС12, КН4С1), вещества, содержащие железо, свинец и другие металлы. Их количество, вид зависит от типа применяемой технологии горячего цинкования. Основные компоненты остаются неизменными. Это цинк и его производные – 75 – 90%, остальные 10% составляют металлические включения (свинец, алюминий, железо), также в небольших пропорциях присутствует вода и хлор.
Кроме того, в процессе цинкования металла образуется еще один тип отходов – гартцинк. Его количество равно 5% от затрачиваемого количества цинка на покрытие. Данный вид отходов имеет более высокую плотность, нежели расплав. Он образуется на дне ванны в том случае, когда количество железа в расплаве становится больше чем предел его растворимости.
Скорость, с которой образуются отходы, в частности изгарь и гартцинк, зависит от ряда факторов:
— периодичности, метода их удаления;
— площади поверхности зеркала ванны;
— метода нагрева ванны;
— температуры расплава цинка, его химического состава;
— интенсивности эксплуатации ванны;
— структуры и химического состава металлического изделия.
Влияние отходов (изгарь, гартцинк) на качество образуемого цинкового покрытия крайне отрицательное. И их надо своевременно удалять, предварительно прекратив процесс цинкования.
Справка:
По материалам: БПМ-Технолоджис (производство линий горячего цинкования).
Способ извлечения цинка из изгари в процессе цинкования
Патент 2650662
Способ извлечения цинка из изгари в процессе цинкования
Изобретение относится к обработке цветных металлов немеханическими способами и может быть использовано для обеднения цинка в составе изгари, являющейся одним из основных отходов цинкования металлоизделий. Способ осуществляют в технологической ванне для горячего цинкования. Изгарь после каждой операции цинковании отводят к торцу ванны цинкования, где происходит ее отстаивание. Распространения изгари по поверхности расплава исключается за счет ее ограничения металлической перегородкой. Нагрев кусков изгари цинка производится за счет температуры расплавленного цинка 440-460°С в технологической ванне в течение 20-30 минут. Обеспечивается сокращение потерь цинка с отходами производства с 85% до 76-77% и уменьшение выхода изгари с 6,1-6,2 до 5,6-5,7 кг/т оцинкованных изделий. 2 ил., 1 табл., 2 пр.
Предлагаемое изобретение относится к обработке цветных металлов немеханическими способами и может быть использовано в технологии переработки цинксодержащих отходов.
Известен способ переработки изгари цинка, заключающийся в абразивном воздействии цинксодержащих отходов процесса горячего цинкования металла друг на друга в водной среде с одновременным разделением отходов на фракции определенного состава и размера с возможностью их последующего использования [Патент РФ №2240363, С22В 7/00, опубл. 2004 г.].
Отходы загружают во вращающийся металлический перфорированный барабан с размером ячеек 1-3 мм, поверхность которого покрыта водой. Вращение проводят до полного отделения более мелкой фракции. При этом процесс обогащения ведут с использованием воды, нагретой до температуры 50-60°С, что, по мнению авторов, является наиболее эффективным. Выделенную фракцию (более 1 мм) авторы предлагают направлять на переплав с получением марки Zn2, а фракцию менее 1 мм, которая осаждается на дне ванны, использовать для получения хлористого цинка.
К недостаткам данного способа следует отнести:
1. Трудоемкость выделения металлической фракции, образование большого объема сточных вод, требующих утилизации и дополнительной очистки для получения хлорида цинка.
2. Энергетические затраты связанные с использованием дополнительного оборудования, увеличение штата рабочего персонала. Организация дополнительного участка для переработки изгари цинка.
3. При возврате металлической фракции (более 1 мм) в расплав железо в корольках цинка представляет собой интерметаллические кристаллы состава FexZny (гартцинк). Возврат данного соединения в ванну цинкования ухудшает свойства расплавленного цинка, повышая содержание железа в расплаве от 1,5% до 2,0%. Вследствие чего возникает необходимость в дополнительной переплавки металлической фракции (более 1 мм) для получения цинка, пригодного в технологии горячего цинкования.
4. Дополнительные затраты на подогрев используемой воды в интервале от 50 до 60°С.
Существует способ переработки, заключающийся в плавке изгари цинка под слоем расплавленного флюса при температуре 420-460°С [Патент СССР №954470, С22В 19/30, опубл. 1980 г.]. Главной особенностью данного способа является то, что с целью повышения извлечения цинка и обеспечения возможности повторного использования флюса используют хлористый цинк. Отработанный расплав хлористого цинка удаляют с поверхности цинковой ванны, растворяют в воде, выделяют окислы цинка, а раствор хлористого цинка упаривают и направляют на плавку.
Готовят раствор хлорида цинка путем подогрева сухой соли в плавильном котле. Сухую изгарь подают в расплав хлорида цинка непрерывно небольшими порциями во избежание местного переохлаждения расплава и при слабом перемешивании для поддержания изгари во взвешенном состоянии. При этом металлические корольки под расплавом надежно защищены от окисляющего воздействия воздуха. Расплавление происходит при температуре 420-460°С. При прохождении через слой расплава поверхность корольков очищается от пленки окислов, что способствует их слиянию, укрупнению и отстаиванию из расплава. Выплавленный цинк (CZn=98,0%) по мнению авторов можно повторно использовать в технологии горячего цинкования в жидком виде, с помощью устройств для транспортировки жидкого металла.
К недостаткам данного способа следует отнести:
1. Трудоемкость выделения металлической фракции, образование большого объема сточных вод, требующих дополнительной очистки и упаривания для получения хлорида цинка.
2. Энергетические затраты, связанные с использованием дополнительного оборудования, увеличение штата рабочего персонала. Организация дополнительных участков для переработки изгари цинка, выщелачивания и упаривания хлористого цинка.
3. Необходимость в дополнительном транспортном оборудовании для перемещения жидкого металла в технологическую ванну горячего цинкования.
4. Дополнительные затраты на упаривание раствора хлористого цинка.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ переработки изгари цинка с использованием плавильной печи (540-560°С), из которой расплавленный цинк разливали в чушки и возвращали в технологию горячего цинкования [Патент РФ №2267546, С22В 19/30, опубл. 2006 г.].
По данному способу изгарь цинка, возникающую в процессе цинкования металлических изделий на поверхности расплава цинка и далее снимаемую с нее, охлаждали. Перед использованием изгари цинка ее разбирали и в виде кусков (50-300 мм) загружали в тигель в количестве 450-460 кг. Тигель с изгарью взвешивали и ставили на изложницу квадратной формы, после чего устанавливали в электрическую печь. По мере нагрева, начиная с температуры плавления цинка (419°С), цинк выплавлялся из его изгари и стекал через отверстие в тигле в изложницу. После нагрева изгари цинка до определенной температуры печь отключали. Сборку выдерживали в печи (3-4 часа) и далее убирали термопару, снимали крышку, сборку вынимали и разбирали. Остатки изгари цинка в тигле увозили на склад, а слиток цинка взвешивали, анализировали на содержание железа и использовали вместо покупного цинка на участке горячего цинкования, добавляя в ванну цинкования. Эффект достигается за счет отсекания от цинка, выплавляемого из изгари, при определенной температуре, которая оказалась 540-560°С, интерметаллических соединений железа (гартцинка), которые имеют температуру плавления выше 560°С из-за высокого содержания в них железа.
К основным недостаткам указанного способа следует отнести необходимость организации отдельного участка по переработке изгари, сложность управления процессов плавления изгари.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа извлечения цинка из изгари, который позволит получать цинк непосредственно в ванне цинкования, пригодный для использования в технологии горячего цинкования металлических изделий, с исключением затрат, связанных с потреблением энергоресурсов и приобретением дополнительного оборудования, т.е. без увеличения капитальных и эксплуатационных затрат. Это достигается тем, что нагрев изгари осуществляется от температуры расплава (440-460°С) на его поверхности. При этом наиболее важным фактором в процессе отстаивания изгари цинка является продолжительность процесса. При этом необходимо исключить возможность попадания изгари в расплав в процессе отстаивания.
Суть предложенного способа поясняется примерами.
Влияние продолжительности процесса отстаивания представлено на рисунке 1. Содержание цинка в изгари в промежутке 25-35 мин выходит на практически горизонтальное плато и дальнейшего снижения концентрации цинка не происходит. Это связано с тем, что температура в верхней части изгари составляет 230-240°С, что не дает возможность термически обработать остаточный цинк. За 20-30 мин достигали снижения концентрации цинка в изгари с 85% до 77% и выхода изгари с 6,2 до 5,5 кг/т. При этом снижается переход железа в ванну цинкования за счет обогащения изгари (рисунок 2).
Сравнительные данные по использованию методов по заявляемому способу и способу-прототипу представлены в таблице 1.
Способ извлечения цинка из изгари, образующейся на поверхности расплава ванны горячего цинкования, включающий сбор изгари с поверхности расплава ванны горячего цинкования к одному из торцов ванны за металлическую перегородку, препятствующую распространению изгари по поверхности расплава, и последующее отстаивание изгари с обеспечением возврата цинка из изгари в ванну горячего цинкования, отличающийся тем, что отстаивание изгари осуществляют при температуре расплава ванны горячего цинкования 440-460°C в течение 20-30 мин.
Утилизация гартцинка путём извлечения химически чистого цинка
В чёрной металлургии и машиностроении широко применяют горячее оцинкование металлопродукции для защиты её поверхности от окисления. Процессы горячего оцинкования, как правило, осуществляют на производственных линиях непрерывного действия, содержащих различные технологические узлы, например, ванны с флюсом, после нанесения которого на поверхность изделия соединение стали с цинком ускоряется, а их сцепление усиливается. Однако независимо от вида продукции все линии содержат печи-ванны различной конструкции, заполненные расплавом цинка, в которых непосредственно происходит горячее оцинкование.
Одним из двух основных отходов указанного процесса является гартцинк, представляющий собой сложное физико-химическое соединение, различного химического состава, вторым – оксид цинка. Общеизвестно, что эти отходы можно в дальнейшем утилизировать, например, для выделения из них химически чистого цинка. В данной работе рассматриваются различные способы утилизации гартцинка и рекомендован к расширению внедрения наиболее эффективный из них, внедрённый в г. Череповце на ОАО «Северстальметиз».
Гартцинк образуется в результате реакций на поверхности изделий как продукт взаимодействия стали с жидким цинком. Благодаря большому удельному весу гартцинк постепенно осаждается на дне ванн печей. Периодически его вычерпывают в специальные изложницы, а затем отправляют на специализированные предприятия для дальнейшей утилизации.
Очевидно, что более целесообразно получать химически чистый цинк из гартцинка непосредственно в цехе, производящем оцинкованную металлопродукцию, с последующим его возвратом в основное технологическое производство. Однако известные способы получения химически чистого цинка из гартцинка недостаточно эффективны. Например, известен способ, реализованный на АОЗТ «Сталь» на колпаковой печи ОКБ-443, предназначенной для отжига рулонов стальной ленты [1].
Здесь уместно отметить, что применительно к извлечению цинка из гартцинка добавка порошкового алюминия воздействует как свободный окислитель, переводя часть примесного железа в сплаве FeAl и частично восстанавливая цинкиды гарцинка. Механизм действия флюсовой смеси состоит в том, что она, расплавляясь, офлюсовывает «запутавшийся» цинк, который под влиянием флюса рафинируется в каплях и стекает в приёмную изложницу. Полученный таким образом цинк по содержанию железа соответствует маркам Ц2 и Ц3 по ГОСТ 3640-79 и используется в собственном производстве продукции.
Однако длительность цикла реализации этого способа определяет его невысокую производительность и приводит к повышенным затратам электроэнергии и защитного газа. Кроме того, несмотря на соответствие выделенного цинка по указанному ГОСТу, имеется реальная возможность дальнейшего повышения химической чистоты цинка, выплавляемого из гартцинка без использования указанных добавок, что экономически более чем оправдано.
Больший интерес представляет способ, реализованный в фасонно-литейном цехе Новолипецкого металлургического комбината в электропечи сопротивления типа САТ 025В ёмкостью 650 кг. Этот способ защищён патентом РФ №2188244 (С22В 7/00, С22В 19/30, опубл. 27.08.2002). Он включает загрузку затвердевшего слитка гартцинка в специальном тигле в футерованную огнеупорным шамотом печь. Под печь помещают сливную изложницу, установленную на специальной тележке. Печь разогревают до температуры, равной 1,0-1,12 температуры плавления гартцинка (710 С), и поддерживают эти значения температур в течение 0,25-0,50 ч. Затем отключают обогрев, снижают температуру в печи до 460-500 С и выдерживают в течение 0,30-1,20 ч. После окончания выдержки стопорный затвор тигля открывают и сливают выделенный цинк в приёмную изложницу.
В отличие от варианта, описанного в работе [1], где температура составляет 0,657-0,686 температуры плавления гартцинка, температура в печи после нагрева и плавки равна или превышает эту температуру. Это позволяет сократить время выплавки, обеспечить уменьшение перехода примесей железа в цинк, снизить расход электроэнергии и повысить производительность процесса выплавки. Кроме того, во втором варианте не используется защитный газ, а также добавки алюминия и флюса.
Карданный велосипед своими руками
