СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИНКА ИЗ ЦИНКОВОГО ДРОССА Российский патент 2000 года по МПК C22B19/30 

Описание патента на изобретение RU2150524C1

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----> FeO•ZnO + 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.

Похожие патенты RU2150524C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИНКА ИЗ ЦИНКОВОГО ДРОССА 1994
  • Франценюк Л.И.
  • Белянский А.Д.
  • Авдиенко А.А.
  • Шкатов В.В.
  • Рябов В.В.
  • Коцарь С.Л.
  • Кляпицын В.А.
  • Коньшин А.П.
  • Колпаков С.С.
  • Шаршаков И.М.
  • Асташова Р.В.
  • Мещеряков А.А.
  • Бирюков А.С.
  • Казаков В.В.
  • Ефименко С.П.
  • Стебенев А.С.
  • Капнин В.В.
  • Хватова Н.Ф.
RU2075525C1
ТЕРМОУСТАНОВКА НА ВАННЕ ДЛЯ ЦИНКОВАНИЯ 2000
  • Франценюк Л.И.
  • Асташова Р.В.
  • Коняхин А.В.
  • Казаков В.В.
RU2198238C2
СПОСОБ ОЧИСТКИ ЦИНКОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ ОТ ОКСИДОВ ПРИМЕСНЫХ МЕТАЛЛОВ, ПРИМЕСНЫХ МЕТАЛЛОВ И ПЕЧЬ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА 2008
  • Гончаров Алексей Иванович
  • Васенков Валерий Александрович
RU2389809C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТХОДОВ ЦИНКА ОТ ПРИМЕСЕЙ И ПЕЧЬ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА 2010
  • Гончаров Алексей Иванович
RU2436854C1
ОГНЕУПОРНАЯ МАССА ДЛЯ ЖЕЛОБОВ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ 2001
  • Франценюк Л.И.
  • Асташова Р.В.
RU2206540C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИНКА ИЗ ЦИНКОВОГО ДРОССА 2001
  • Чернов П.П.
  • Корышев А.Н.
  • Ларин Ю.И.
  • Астахов А.Н.
  • Евсюков В.Н.
  • Бубнов С.Ю.
RU2188244C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ЦИНКА 1999
  • Казанцев Г.Ф.
  • Барбин Н.М.
  • Моисеев Г.К.
  • Ватолин Н.А.
RU2147322C1
Способ рафинирования гартцинка от примеси железа и алюминия 2022
  • Гель Виталий Иванович
  • Ткачева Екатерина Алексеевна
  • Зюзин Дмитрий Алексеевич
RU2778931C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ ЦИНКА ОТ ОКСИДОВ ПРИМЕСНЫХ МЕТАЛЛОВ И ПЕЧЬ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА 2004
  • Гончаров А.И.
RU2261925C1
СПОСОБ АЛЮМИНОТЕРМИЧЕСКОГО ПЕРЕПЛАВА ПЫЛЕВИДНОЙ ФРАКЦИИ ИЗГАРИ ЦИНКА 1999
  • Шаршин В.Н.
  • Кечин В.А.
  • Скитович С.В.
  • Чернова Л.А.
  • Трихаев С.В.
RU2150523C1

Реферат патента 2000 года 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.

Формула изобретения RU 2 150 524 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2000 года RU2150524C1

Сталь, 1993, N 2, с.89 - 90
RU 94037494 A1, 27.06.1996
Способ кондиционирования воздуха 1984
  • Тарабанов Михаил Григорьевич
  • Сергеев Вячеслав Федорович
SU1353990A1
US 3902894, 02.09.1975
US 4075008, 21.02.1978
DE 3734204 A1, 20.04.1989.

RU 2 150 524 C1

Авторы

Франценюк Л.И.

Щукин И.Ф.

Асташова Р.В.

Алышева Е.И.

Даты

2000-06-10Публикация

1999-04-12Подача