Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób otrzymywania cynku czystego (99,99% Zn) z cyn¬ ków odpadowych powstalych przez stapianie na przyklad zezlomowanych blach cynkowych oraz z wtórnych stopów cynkowych zawierajacych Al albo Cu lub Sn i ich odpadów w postaci metalicz¬ nej metoda redestylacji sposobem ciaglym w piecu rektyfikacyjnym z pionowa karborundowa retorta, w którym metalowy wsad wraz z metalem zawra¬ canym z pieca rafinacyjnego stapia sie w piecu do istapiania w temperaturze okolo 650°C pod war- 10 15 25 30 2 stwa ochronna ale posiadajaca takze charakter utleniajacy w stosunku do niektórych skladników wsadu^ przy jednoczesnym zachowaniu optymalnej zawartosci Pb i Sn powodujacej rzadko — plyn¬ nosc metalu nadawanego do olowiowej kolumny rektyfikacyjnej, w której w usytuowanym w ko¬ morze ogniowej wyparniku w temperaturze od 1100 do 1150°C prowadzi sie odparowanie cynku i kadmu.Dotychczas ze spaczkowanego lub stopionego w blokach na przyklad zlomu ze zuzytych blach cynkowych oraz zlomu przewaznie ze stopów cyn¬ kowych typu Zn-Al, Zn-Cu-Al i innych stopów cynkowych oraz ich odpadów jest odzyskiwany cynk i kadm przez destylacje znajdujacego sie we wsadzie w postaci metalicznej cynku i kadmu. Do realizacji procesu destylacji stosuje sie niewielkie piece z retortami w ksztalcie butelki, z których pary cynku przechodza do nadstawek. Piec ten ogrzewany byl najczesciej zwyklym paleniskiem weglowym 'bez odzyskiwania ciepla gazów odloto¬ wych. Najczesciej jednak do otrzymywania cynku z metalicznych: materialów zawierajacych cynk na drodze destylacji stosowany jest piec destylacyjny przechylny o szesciu retortach, który sluzy do wy¬ twarzania bieli cynkowej, przez spalanie wydoby¬ wajacych sie z pieca par cynku. Do produkcji cynku ze zlomu i stopów cynku oraz cynku twar¬ dego stosuje sie takze piec z retortami umieszczo¬ nymi dookola komina. Jezeli we wsadzie kierowa- 31434M434 nym do retorty pieca znajduje sie kadm, to wtedy pierwsza partie destylatu zbiera sie oddzielnie i przerabia w celu odzysku kadmu. Cynk. oddesty¬ lowany w piecu zaopatrzonym w retorty hatb ce¬ ramiczne butelki w najkorzystniejszym przypadku zawiera 9#,9V* Zn.Sposób powyzej podany oraz stosowane do jego realizacji urzadzenia posiadaja przede wszystkim te wade, ze w czasie przerobu cynków odpadowych i wtórnych stopów cynkowych oraz ich metalicz¬ nych ocfeadów powstaja znaczne straty cynku i du¬ ze straty kadmu. Otrzymany natomiast cynk posia¬ da stosunkowo niska czystosc nawet w przypadku prowadzenia procesu destylacji w niskich tempe¬ raturach. Poza tym stosowane urzadzenia sa malo wydajne i powoduja stosunkowo duze zuzycie pali¬ wa na jednostke produkcji oddestylowanego cynku- Sposób przerobu stopów cynkowoHaluminiowo- -miedziowych, innych stopów cynkowo-aluminio- wych i ich odpadów oraz cynków odpadowych we¬ dlug patentu polskiego* nr 44983 usuwa wiele wad w dotychczas stosowanym sposobie otrzymywania cynku z cynków c^lpadowych i wtórnych stopów cynkowych. Polega on na tym, ze wsad zlozony z cynków odpadowych lub wtórnych stopów cyn¬ kowych stapia sie w piecu do stapiania w tempe¬ raturze co najmniej 500°C. Z uwagi na to, ze mniej¬ sza zawartosc Al we wsadzie ulatwia proces prze¬ robu w piecach {rektyfikacyjnych, przeprowadzano w piecu do stapiania operacje swiezenia kapieli za pomoca powietrza obnizajaca zawartosc Al.Alurninium usuwa sie takze z wsadu przez wpro¬ wadzanie zelaza do metalowej kapieli w postaci ©pitek lub cynku twardego. Wtedy aluminium wiaze sie w faay miedzymetaliczne typu Al»-Fen» i wyplywa na powierzchnie ptynaego* metalu. Poza tym w celu zmniejszenia w zgarach cynku meta- licznego gromadzi sie utworzone zgary w goracych czesciach, pieca do stapiania, w których panuje temperatura okolo 600°CK po czym zgary posypuje sie salmialriem i kieruje plomien, wybitnie utlenia¬ jacy . Nastepnie plynny metal kieruje sie poprzez uraa^zente nadawcze do typowej olowiowej kolum¬ ny rektyfikacyjnej, w której, w odpariniku. caly kadm. i czesc cynku, w temperaturze okolo 1250°C odparowuje a wszystkie metale o wyzszym punkcie wrzenia od cynku kieruje sie ku dolowi kolumny w tym równiez Al, Cu i Fe* Po odparowaniu kad¬ mu i czesci cynku zwieksza sie koncentracja tych metali i powstaje przez to mozliwosc tworzenia sie w metalu splywajacym do kotliny olowiowej ko¬ lumny rektyfikacyjnej faz miedzymetalicznych. Ko- Lumoe rektyfikacyjna z tego powodu dodatkowo przegrzewa sie przez zastosowanie przeponowego ogrzewania gardzieli i kotliny.Pfynoy metal splywajacy do pieca rafinacyinegp pa poddaniu go procesowi rafinacji metoda segre¬ gacji zawraca sie do pieca do stapiania. Stopu otrzymywanego w piecu refinacyjnym zawieraja¬ cego w swoim skladzie metale o wyzszym* punkcie wraetiia od cynku w ilosci powyzej, 50% wago¬ wych nie dodaje sie do wsadu pieca do stapiania, poniewaz jego ilosc juz w wysokosci 20?/* wago¬ wych we wsadzie powoduje zamarzanie plynnego metalu w olowiowej kolumnie rektyfikacyjnej.Wada sposobu przerobu cynków onpeiCawjA i wtórnych stopów cynkowych wedlug patentu nr 44983 jest przede wszystkim swiezenie powie¬ trzem kapieli w piecu do stapiania^ poniewaz 5 operacja ta w temperaturze do 600°C daje stosun¬ kowo male usuniecie z kapieli Al przy jednoczes¬ nym znacznym utlenieniu cynku metalicznego.Wprowadzende zelaza do kapieli pieca do stapia¬ nia przynosi wprawdzie dodatni skutek, gdy cho- *• dzi o odzysk cynku z cynku twardego, ale two¬ rzenie sie zwiazków miedzymetalicznych typu Aln.—Fem przebiega powoli i z tego powodu za¬ wartosc Al w kapieli nie ulega wyraznemu obni¬ zeniu. Takze przegrzewanie w temperaturze 600°C 15 zgarów potraktowanych salimakiem przy zacho¬ waniu atmosfery utleniajacej bylo malo skuteczne, poniewaz utlenial sie zawarty w nich cynk me¬ taliczny powodujac tworzenie sie duzej ilosci utlenionych zgarów w piecu do stapiania. 29 Prowadzenie odparowania w olowiowej kolum¬ nie rektyfikacyjnej w temperaturze okolo 1250°C z obawy przed zamarznieciem kolumny powoduje widoczne zwiekszenie Al w cyniku czystym. Przy tym nalezy zaznaczyc, ze przy kilkuprocentowej 25 zawartosci Al w cynku nadawanym do olowiowej kolumny rektyfikacyjnej oraz przy znacznej za¬ wartosci rozpuszczonego w nim zelaza na skutek dodawania go w postaci opilek, karborundowe skrzyztkf ulegaly znacznej koiosgi przez co skra- 30 cala sie zywotnosc eksploatacji olowiowej kolumny rektyfikacyjnej. Jednak zasadnicza wada sposobu przerobu wedlug patentu nr 44983 byla stosunko¬ wo duza zawartosc cynku w metalu nie nadawa¬ nym juz do przerobu w piecu rektyfikacyjnym,. 85 Celem wynalazku jest usuniecie lub co najmniej zmniejszenie niedogodnosci istniejacych w czasie porzerobu metoda redestylacji sposobem ciaglym w piecach rektyfikacyjnych cynków odpadowych earaz. wtórnych stopów cynkowych i ich odpad-5w 40 w postaci metalicznej.Zadanie wytyczone w celu usuniecia lub co naj¬ mniej zmniejszenia podanych niedogodnosci zosta¬ lo rozwiazane zgodnie z wynalazkiem w ten. spo¬ sób, ze cynki odpadowe i ich odpady metaliczne 45 lub wtórne stopy cynkowe i ich odpady metalicz¬ ne stapia sie w temperaturze okolo 650°C w piecu do stapiania. Do tego wsadu podstawowego do¬ daje sie metal aawrotowy z. pieca rafinacyjnego.Proces stapiania prowadzi sie pod warstwa ochron- 50 na, która stanowia utlenione metale,, przy czym okresowo dodaje sie, do metalowej kapieli NH;C1 i NaOH albo NasCO» lub tylko NaHjCl. Stapiany wsad metalowy poza tym powinien byc tak prepa¬ rowany, aby utrzymac w nim odpowiedni stosunek 55 zawartosci Pb i Sn powodujacy rzadkoplynnose plynnego metalu. Nadawany plynny wsad powsta¬ ly przez stopienie cynków odpadowych i ich me¬ talicznych odpadów odparowuje sie w odparniku w temperaturze od 1100 do 1150*0 a plynny me- 60 tal ze stopów cynkowych w temepraturze okolo 12ÓQ°C.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze przewaznie cynki odpadowe w plytach lub wtórne stopy cynkowe nie nadajace sie do dalszego uzyt— 65 ku jako stopy cynkowe stapia sie w piecu do^5 51434 * stapiania w temperaturze 650°C lub nieco powy¬ zej albo ponizej tej granicy pod warstwa ochron¬ na. Warstwe ochronna stanowia glównie tlenki aluminium albo tlenki cynku z tym, ze okresowo ale co najmniej trzy razy na dobe po lub przed sciagnieciem zgarów z plynnej kapieli naklada sie na plynny metal NHjOl i NaOH albo Na^OOj lub niekiedy tylko NH4d. Sklad zuzla ochronnego jest nastepujacy: 5 czesci skladowych NH4C1 i 1 czesc NaOH albo Na2COj. NH4C1 i NaOH lub Na*C03 dodaje po sciagnieciu warstwy ochronnej zgarów z plynnej kapieli przewaznie wtedy, kiedy w piecu óo stapiania przygotowuje sie wsad zlozony glów¬ nie z wtórnych stopów cynkowych posiadajacych znaczna zawartosc Al.Do wsadu podstawowego dodaje sie takze w ilosci od 15 do 25Pfo wagowych lub nawet po¬ wyzej tej granicy metalu, otrzymywanego w piecu rafinacyjnym usytuowanym obok olowiowej ko- lumny rektyfikacyjnej na dolnym poziomie robo¬ czym pieca rektyfikacyjnego. W przypadku prze¬ robu wtórnych stopów cynkowych metal otrzymy¬ wany w piecu rafinacyjnym w postepowaniu segre- gacyjnym z nieodparowanego wsadu nadawanego do olowiowej kolumny rektyfikacyjnej kieruje sie jeszcze do dalszego przerobu w przypadku, gdy ilosc cynku zawartego w nim wynosi co najmniej 30°/© Zn. Jednak aby mozna bylo w szczególnosci taki metal stopic w temperaturze G50°C pod war¬ stwa ochronna przy jednoczesnym powstawaniu stosunkowo niewielkiej ilosci zgarów wsad po stopieniu powinien zawierac od 1 do l,5*/» wago* wych olowiu oraz od 0,1 do l,5*/» cyny z tym, ze najkorzystniej jest, aby w przypadku zwiekszenia zawartosci olowiu proporcjonalnie wzrastala za¬ wartosc cyny w stapianym wsadzie.Tak przygotowany wsad nadaje sie poprzez skrzynke nadawcza do olowiowej kolumny rekty¬ fikacyjnej. W odparniku tej kolumny w przypad¬ ku gdy przerabiane sa cynki odpadowe utrzymuje sie temperature od 1100 do 1150°C a gdy nato¬ miast przerabiane sa wtórne stopy cynkowe wtedy utrzymuje sie temperature okolo 1200°C lub nieco ponizej albo powyzej tej granicy. W odparniku w skrzynkach karborundowych o ksztalcie litery „W" nastepuje oddestylowanie cynku i kadmu, przy czym pary cynku i kadmu oczyszczane sa z mgiel olowiowych w deflegmatorze, który nie jest ogrzewany tylko przewaznie przynajmniej czesciowo chlodzony.Po przeprowadzeniu szeregu prób nieoczekiwa¬ nie okazalo sie, ze gdy stosuje sie plynny wsad o wlasciwej rzadkoplynnosci ustalonej w piecu do stapiania to w odparniku olowiowej kolumny rek¬ tyfikacyjnej nastepuje wieksze odparowanie w temperaturze od 1100 do 1150°C lub w tempe¬ raturze okolo 1200°C przy przerobie wtórnych sto¬ pów cynkowych, nawet ma to miejsce w przypad¬ ku stosowania klasycznego wsadu zlozonego z cyn¬ ku hutniczego otrzymywanego na piecach destyla¬ cyjnych o muflach lezacych lub cynku z obroto¬ wych pieców, otrzymywanego na przyklad przez stapianie metalicznego pylu cynkowego. Nalezy jednoczesnie zaznaczyc, ze przy intensywnym od¬ parowaniu w przypadku przerobu cynków odpa¬ dowych i wtórnych stopów cynkowych w tempe¬ raturze okolo 1200°C nastepuje takze nieoOTekiwa- nae znaczne obnizenie zawartosci olowiu w porach wydobywajacych sie z olowiowej kolumny rekty- 5 fikacyjnej.Wiekszy stopien odparowania w odparniku mozna jedynie wytlumaczyc tym, ze przy utrzy¬ maniu wlasciwej rzadkoplynnosci wsadu nadawa¬ nego do olowiowej kolumny rektyfikacyjnej, po¬ siadajacego w swoim skladzie Al lub Cu lub inne metale jak Mg lub Sb istnieje lepsze przewodni¬ ctwo przerabianego wsadu i tym samym wiecej ciepla jest absorbowane przez plynny wsad z ko¬ mory ogniowej olowiowej kolumny rektyfikacyj¬ nej. W odlparniku olowiowej kolumny rektyfika¬ cyjnej przewaznie odparowuje okolo trzy czwarte nadawanego plynnego wsadu lub powyzej tej gra¬ nicy przy czym w metalu splywajacym do kotliny i gardzieli kolumny nastepuje prawie czterokrotne lub powyzej tej granicy wzbogacenie zanieczysz¬ czen wyzej wrzacych od cynku. Jednak nie na¬ stepuje zamarzanie kotliny i gardzieli pomimo znacznej zawartosci Al, Cu, Sb z uwagi na znacz¬ ne natezenie przeplywajacego wsadu przez te czesc olowiowej kolumny rektyfikacyjnej.Splywajacy cynk z kotliny do pieca rafinacyj- nego poddaje sie w postepowaniu segregacyjnym rafinacji. W czasie tego procesu otrzymuje sie olów cynkowy ze znaczna iloscia Sn, cynk twardy z zawartoscia Al, Cu oraz Sb oraz na powierzchni metal zlozony glównie w przypadku przerabiania wtórnych stopów cynkowych i ich odpadów meta¬ licznych z Al, Cu, Sn, Sb i innych oraz cynku.Jezeli metal ten zawiera w procentach wago¬ wych srednio od 30 do 50*/o Aly od 12 do 10% Cu, od 3 do 7°/o Sn, od 0j5 do 2°/o Sb a Zn ponizej 30^/o to wtedy nie jest kierowany jako skladnik wsadu do pieca do stapiania stanowiacego czesc skladowa pieca rektyfikacyjnego, tylko jest prze- abiany znanymi metodami metalurgicznymi w ce¬ lu dalszego odzysku cynku lub Cu, Sn a nawet Al.Nalezy jednak zaznaczyc, ze wtedy otrzymany cynk posiada wiele zanieczyszczen i z tego powo¬ du kierowany jest do pieca rektyfikacyjnego w celu jego rafinacji do czystosci 99,99°/o Zn.Wydobywajace sie pary cynku i kadmu z olowio¬ wej kolumny rektyfikacyjnej przeplywaja do kar- borundowego kondensatora skad po skondensowa¬ niu w postaci plynnego cynku splywaja do kad¬ mowej kolumny rektyfikacyjnej. W kadmowej ko¬ lumnie rektyfikacyjnej nastepuje (redestylacja) sposobem ciaglym rozdzialu cynku i kadmu, przy czym cynk o czystosci co najmniej 99,99fy» Zn splywa w dól kolumny do zbiornika cynku czyste¬ go a glównie pary kadmu i czesc par cynku-"we¬ druje w góre kolujmny, gdzie cynk skrapla sie na pólkach deflegmatora i w kondensatorze a pary kadmu oraz nieznaczna czesc par cynku przecho¬ dza przez korytko ceramiczne do ceramicznego kondensatora polaczonego z kondensatorem — odpylnikiem i amortyzatorem cisnien.Zastosowanie sposobu wedlug wynalazku powo¬ duje zmniejszenie powstawania zgarów w szcze¬ gólnosci w piecu do stapiania metalu wsadowego oraz zmniejszenie zawartosci cynku metalicznego 15 20 95 10 35 45 50 55 607 51434 8 w zgarach. Poza tym korzystne stosunkowo duze odparowanie cynku w odpamiku olowiowej ko¬ lumny rektyfikacyjnej powoduje zmniejszenie ilo¬ sci zawracanego metalu z pieca rafinacyjnego.Dzieki temu w efekcie uzyskuje sie wiekszy od- zysk cyniku z przerabianego wsadu (o okolo 2°/» wagowych wiecej niz wedlug sposobu opisanego w patencie glównym Zn) przy jednoczesnym umniejszeniu strat nieuchwytnych w czasie calego procesu rafinacji. Nalezy jednak zaznaczyc, ze umniejszenie strat nieuchwytnych cynku mozliwe jest przy zadowalajacym stanie technicznym pieca rektyfikacyjnego. PL