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.

  • Дополнительная информация


    • Авторы:Юдин Р.А., Виноградов А.В., Юдин И.Р., Тувалин Н.А.
    • Организация:ЧГУ
    • Скачать доклад:Сборник докладов 2014

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].

Этот способ включает вычерпывание гартцинка из ванны, заливку его в изложницы, добавку в гартцинк порошкообразного алюминия и раствора флюса, загрузку изложниц в печь, нагрев в течение 2 часов, выдержку и охлаждение в течение 10 часов при температуре 440-480 С в атмосфере защитного газа, содержащего 96 % азота и 4 % водорода с температурой точки росы -30 С, слив выделенного из гартцинка цинка в приёмные изложницы. При разработке этого способа перед плавкой в гартцинк добавляли алюминий в виде порошка – 1-2 кг/т и раствор флюса – 1,5-3,0 %.

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.

Заинтересовался?

Скачай полную версию

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

MetalSpace

Опубликовано MetalSpace

Адрес электронной почты: info@metalspace.ru
Предлагаем сотрудничество
  • Опубликуй свои произведения в электронной форме.
  • Размести научную статью или пресс-релизы на страницах нашего портала.

Оставь комментарий