RU2077598C1

RU2077598C1 - Melted metal separating centrifuge and method for separating nonferrous metals from lump wastes

Info

Publication number: RU2077598C1
Application number: RU9393040791A
Authority: RU
Inventors: Виталий Евгеньевич Дьяков
Original assignee: Виталий Евгеньевич Дьяков
Priority date: 1993-08-10
Filing date: 1993-08-10
Publication date: 1997-04-20

Abstract

FIELD: nonferrous metallurgy. SUBSTANCE: centrifuge has melting bath, rotor mounted above melting bath and connected with drive for effectuating rotational and vertical motions, filter fixed on drive and composed of two compressed cones. Lower cone is made from sectors pivotally fixed on larger base of upper cone and connected through connecting rod gear with central stem and mechanism, which moves stem along rotor axis. Method involves introducing wastes into metal melt; heating in metal melt and conducting centrifugal filtering in the layer of covering flux; providing rotation of wastes prior to discharge of outside flux layer. Lead-bismuth alloy containing 48-63% by weight of bismuth is preferably used as metal melt. Polymethyl phenylsilicone liquid may be used as flux. EFFECT: increased efficiency in extracting nonferrous metals from wastes. 4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и, в частности, к переработке вторичного сырья. The invention relates to the field of metallurgy of non-ferrous metals and, in particular, to the processing of secondary raw materials.

Разбракованные детали радиоэлектронных приборов содержат платы и детали, пропаянные оловянными и индиевыми припоями, медно-никелевые вывода, гальванически покрытые серебром и золотом. Радиаторный лом автотракторных машин покрыт пайкой свинцовооловянными припоями. Указанные твердые отходы деталей являются ценным сырьем для извлечения металлов. The dismantled parts of electronic devices contain boards and parts soldered with tin and indium solders, copper-nickel leads galvanically coated with silver and gold. Radiator scrap of automotive tractors is covered with soldering with lead-tin solders. These solid waste parts are valuable raw materials for the extraction of metals.

Известные методы извлечения цветных металлов из отходов основаны на трудоемком селективном растворении и извлечении их из растворов. Known methods for the extraction of non-ferrous metals from waste are based on labor-intensive selective dissolution and extraction of them from solutions.

Известно и принято за прототип устройство для переработки отходов, содержащее плавильную ванну, раму и размещенные на ней фильтр, состоящий из двух сжатый соосных конусообразных тарелей, верхняя из которых выполнена усеченным конусом, привод вращения и погружения фильтра в расплав, механизм взаимного перемещения тарелей при разгрузке твердого осадка [1]
Недостатком аппарата являются недостаточная производительность из-за высокой доли времени загрузки твердых отходов в общем цикле.It is known and adopted as a prototype a device for processing waste containing a melting bath, a frame and a filter placed on it, consisting of two compressed coaxial cone-shaped plates, the upper of which is made with a truncated cone, a drive for rotating and immersing the filter in the melt, a mechanism for mutual movement of the plates during unloading solid sediment [1]
The disadvantage of this apparatus is insufficient productivity due to the high proportion of the loading time of solid waste in the overall cycle.

Целью изобретения является повышение производительности центрифуги по отделению жидких металлов с поверхности твердых отходов. The aim of the invention is to increase the performance of the centrifuge for the separation of liquid metals from the surface of solid waste.

Известен и принят за прототип способ отделения бронзы от смешанной бронзово-баббитовой стружки, включающий вмешивание отходов в металлический расплав, нагрев отходов в металлическом расплаве и фильтрацию [2]
Недостатком является неполная очистка отходов от цветных металлов из-за недостаточной длительности контакта их с металлическим расплавом.Known and adopted as a prototype method for separating bronze from mixed bronze-babbit shavings, including the intervention of waste in a metal melt, heating waste in a metal melt and filtering [2]
The disadvantage is the incomplete treatment of waste from non-ferrous metals due to the insufficient duration of contact with metal melt.

Целью способа является повышение извлечения цветных металлов. The aim of the method is to increase the extraction of non-ferrous metals.

Цель достигается тем, что центрифуга, содержащая плавильную ванну, установленным над ней ротором, соединенным с приводом вращения и вертикального перемещения с закрепленным на нем фильтром, состоящим из двух сжатых конусов с заборными окнами у малого основания, дополнительно к этому нижний конус выполнен из секторов, шарнирно закрепленных на большем основании верхнего конуса и подвижно связанных шатунным механизмом с центральным штоком и механизмом его смещения вдоль оси ротора. The goal is achieved in that a centrifuge containing a melting bath, a rotor installed above it, connected to a rotation and vertical movement drive with a filter fixed to it, consisting of two compressed cones with intake windows at a small base, in addition, the lower cone is made of sectors, pivotally mounted on a larger base of the upper cone and movably connected by a connecting rod mechanism with a central rod and its displacement mechanism along the axis of the rotor.

Кроме того, цель достигается тем, что с помощью центрифуги осуществляется способ отделения цветных металлов из кусковых отходов центрифугированием вмешанных в металлический расплав отходов в слое покровного флюса, при этом отходы набирают в полость фильтра, и перед разгрузкой отходов вращают фильтр вне слоя флюса. В качестве металлического расплава предпочтительно использовать свинцово-висмутовый сплав с 48 63% висмута. В качестве флюса предпочтительно использовать полиметил и фенилсилоксановые жидкости. In addition, the goal is achieved by using a centrifuge to carry out a method for separating non-ferrous metals from lumpy waste by centrifuging the waste interfered with the metal melt in a coating flux layer, the waste being collected into the filter cavity, and before filtering the waste, the filter is rotated outside the flux layer. As the metal melt, it is preferable to use a lead-bismuth alloy with 48 63% bismuth. As flux, it is preferable to use polymethyl and phenylsiloxane liquids.

Существенные отличия заключаются в том, что в центрифуге нижний конус выполнен из секторов, шарнирно закрепленных на большем основании верхнего конуса и подвижно связанных шатунных механизмов с центральным штоком и механизмом его смешения вдоль оси ротора. Сектора, прижатые друг к другу и с кромкой большего основания верхнего конуса образуют фильтрующую щель между собой. Эти признаки обеспечивают возможность набора твердых отходов в полость фильтра непосредственно из расплава с большой производительностью забора. Significant differences are that in the centrifuge the lower cone is made of sectors pivotally mounted on the larger base of the upper cone and movably connected connecting rod mechanisms with a central rod and its mixing mechanism along the rotor axis. Sectors pressed against each other and with the edge of the larger base of the upper cone form a filtering gap between them. These features make it possible to collect solid waste into the filter cavity directly from the melt with a high intake capacity.

Кроме того, существенные признаки обеспечивают использование центрифуги для тщательного снятия металлов с поверхности кусковых отходов предварительно вмешанных в расплав в течение времени, достаточном для растворения гальванических покрытий (серебро, золото) на твердых деталях. In addition, significant features provide the use of a centrifuge for the thorough removal of metals from the surface of lumpy waste previously intervened in the melt for a time sufficient to dissolve the galvanic coatings (silver, gold) on solid parts.

На фиг. 1 изображен продольный разрез центрифуги, на фиг.2 схема-разрез фильтра в положении вращения в слое флюса, фиг.3 вид сверху фильтра по А-А, фиг.4 схема фильтра в верхнем положении осушки, фиг.5 поперечная схема фильтра в положении разгрузки очищенных кусковых отходов, фиг.6 положение фильтра при заборе новой порции отходов деталей на промывку. In FIG. 1 shows a longitudinal section of a centrifuge, FIG. 2 is a sectional diagram of a filter in the rotational position in the flux layer, FIG. 3 is a top view of the filter in AA, FIG. 4 is a diagram of a filter in the upper drying position, FIG. 5 is a cross-sectional diagram of a filter in unloading cleaned lumpy waste, Fig.6 filter position when taking a new portion of waste parts for washing.

Центрифуга содержит обогреваемую плавильную ванну 1 для расплавления сплава и мешалку 2. На ванну 1 установлен корпус 3 с механизмом 4 вертикального перемещения траверсы 5, на которой в подшипнике подвешен пустотелый ротор 6 с фильтром 7. The centrifuge contains a heated melting bath 1 for melting the alloy and a stirrer 2. A housing 3 is installed on the bath 1 with a mechanism 4 for vertical movement of the beam 5, on which a hollow rotor 6 with a filter 7 is suspended in the bearing.

Ротор 6 соединен с приводом вращения 8, установленном на корпусе 3. Фильтр 7 выполнен в форме конусов, прижатых друг к другу большими основаниями с образованием фильтровальной щели 9 с зазором 0,1 1 мм. Между конусами образуется полость фильтра 10. Верхний конус 11 снабжен заборными окнами (отверстия) 12. Нижний конус выполнен из набора секторов 13, шарнирами 14 закрепленных на большом основании верхнего конуса 11. Например, как показано вид по А-А (рис.2) и (рис.3). Сектора 13 (рис.1) связаны подвижным шатунным 15 механизмом с центральным штоком 16. С помощью пружинного механизма 17 шток 16 поджат в верхнем положении и сектора 13 плотно прижаты к конусу 11. Для более полного смещения штока 16 вниз вверху корпуса 3 установлена опора с механизмом толкателя 18. При поднятой вверх траверсе 5 с ротором 6 фильтра 7 может располагаться над уровнем флюса 22 (рис.4). Внизу корпуса 3 над котлом 1 размещен механизм 19 (рис.5) перемещения поддона 20 вдоль поверхности котла. Котел 1 заполнен металлическим расплавом 21, покрытым слоем жидкого флюса 22, в которых вмешаны твердые отходы 23. При смещенном вниз штоке 16 (рис. 6) относительно ротора 6 сектора 13 разведены друг от друга, полость фильтра 10 открыта снизу. Для заполнения забора кусков отходов 23 привод толкателя 18 поддерживает пружинный механизм 17 в сжатом положении со смещенным штоком 16. The rotor 6 is connected to a rotation drive 8 mounted on the housing 3. The filter 7 is made in the form of cones pressed against each other by large bases with the formation of a filter gap 9 with a gap of 0.1 to 1 mm. A filter cavity 10 is formed between the cones. The upper cone 11 is equipped with intake windows (openings) 12. The lower cone is made of a set of sectors 13, hinged 14 mounted on a large base of the upper cone 11. For example, as shown in view AA (Fig. 2) and (fig. 3). Sectors 13 (Fig. 1) are connected by a movable connecting rod mechanism 15 to the central rod 16. Using a spring mechanism 17, the rod 16 is pressed in the upper position and sectors 13 are tightly pressed to the cone 11. For a more complete displacement of the rod 16 down at the top of the housing 3, a support with pusher mechanism 18. When the crosshead 5 with the rotor 6 of the filter 7 is raised up, it can be located above the level of the flux 22 (Fig. 4). At the bottom of the housing 3 above the boiler 1 there is a mechanism 19 (Fig. 5) for moving the pallet 20 along the surface of the boiler. The boiler 1 is filled with a metal melt 21, covered with a layer of liquid flux 22, in which solid waste 23 is interfered. When the rod 16 is displaced downward (Fig. 6) relative to the rotor 6 of sector 13, they are separated from each other, the filter cavity 10 is open from below. To fill the fence of pieces of waste 23, the drive of the pusher 18 supports the spring mechanism 17 in a compressed position with an offset rod 16.

Центрифуга работает следующим образом. The centrifuge operates as follows.

На ванну 1 (рис.1) с расплавом 21 и слоем флюса 22 мешалкой 2 устанавливается корпус 3 с подвешенным на траверсе 5 ротором 6 с фильтром 7. Ротор 6 приводится во вращение приводом 8 и погружается в расплав на необходимую глубину механизмом перемещения 4 траверсы 5 с ротором 6. Вращающийся фильтр 7 увлекает расплав через заборные окна 12 в полость фильтра и под действием центробежных сил выбрасывается через фильтровальную щель 9 промывая отходы, находящиеся в полость 10 фильтра. По мере необходимости фильтр 7 может устанавливаться по вертикали в положения, показанные схематично на фиг.2, 4, 5, 6. В положении фильтра на фиг.2 флюс втягивается через заборные окна 12 в полость 10 фильтра и выбрасывается через фильтровальную щель 9, промывая отходы. В положении фиг.4 из вращающегося фильтра под действием центробежных сил выбрасываются с поверхности отходов остатки флюса и расплава (осушка) через фильтровальную щель 9. На фиг.5 фиг.7 поднят в верхнее положение, и пружинный механизм 17 штока 16 вжат по оси ротора 6 (фиг.1) и шатунным механизмом 15 раздвинуты сектора 13. Отходы деталей, очищенные от ценных металлов, ссыпаются на поддон 20 (рис.5), предварительно вдвинутый механизмом 19. Ротор 6 с фильтром 7 (рис.1) опускается с траверсой 5 с поджатым пружинным механизмом 17 с помощью толкателя 18 на поверхность расплава, набирая новую порцию отходов деталей (рис.6). A body 3 is mounted on a bath 1 (Fig. 1) with a melt 21 and a flux layer 22 with a mixer 2; a housing 3 with a rotor 6 with a filter 7 suspended on a crosshead 5. with a rotor 6. A rotating filter 7 carries the melt through the intake windows 12 into the filter cavity and, under the action of centrifugal forces, is ejected through the filter slot 9 washing the wastes located in the filter cavity 10. If necessary, the filter 7 can be installed vertically in the positions shown schematically in FIGS. 2, 4, 5, 6. In the filter position in FIG. 2, the flux is drawn through the intake windows 12 into the filter cavity 10 and is ejected through the filter slot 9, washing waste. In the position of FIG. 4, the remains of the flux and melt (drying) are ejected from the rotary filter under the action of centrifugal forces through the filter slot 9. In FIG. 5, FIG. 7 is raised to the upper position and the spring mechanism 17 of the rod 16 is pressed along the rotor axis 6 (Fig. 1) and connecting rod mechanism 15, sectors 13 are spaced apart. Waste parts cleaned of valuable metals are poured onto the pallet 20 (Fig. 5), previously retracted by the mechanism 19. The rotor 6 with the filter 7 (Fig. 1) is lowered with a traverse 5 with a spring-loaded mechanism 17 with a pusher 18 on the surface melt, gaining a new portion of waste parts (Fig. 6).

Способ снятия цветных металлов из кусковых отходов центрифугой осуществляется следующим образом. The method of removing non-ferrous metals from lumpy waste by centrifuge is as follows.

В электрообогреваемую ванну загружается сплав, способный растворять цветные металлы гальванопокрытий, как-то свинец, олово, висмут с температурой расплава 125 350 град. С или их сплавы. Наиболее экономична ванна из свинца. Сверху заливается термостойкий флюс, как-то глицерин (320 град. С), полиметилсилоксановая жидкость 280 град. полифенилсилоксановая жидкость 360 град. С. Предпочтительно использовать в качестве расплава свинцовый сплав с 48 63% висмута с температурой 125 150 град. С. Сплав легко растворяет цветные и благородные металлы и не растворяет железо-никелевую основу. Сплав позволяет использовать глицерин в качестве флюса. Предпочтительно использован термостойкий полифенилсилаксановую жидкость с температурой 360 град. С. В этом случае может использоваться свинцовая ванна. An alloy heated to dissolve non-ferrous metals of electroplating, such as lead, tin, bismuth with a melt temperature of 125,350 degrees, is loaded into an electrically heated bath. C or their alloys. The most economical bath is lead. A heat-resistant flux is poured from above, such as glycerin (320 degrees C), polymethylsiloxane liquid 280 degrees. polyphenylsiloxane fluid 360 degrees C. It is preferable to use as a melt a lead alloy with 48 63% bismuth with a temperature of 125 150 degrees. C. The alloy easily dissolves non-ferrous and noble metals and does not dissolve the iron-nickel base. The alloy allows the use of glycerin as a flux. Preferably, a heat-resistant polyphenylsilaxane liquid with a temperature of 360 degrees is used. C. In this case, a lead bath may be used.

В ванну со сплавом и флюсом мешалкой вмешиваются кусковые отходы детали и перемешиваются в течение времени, необходимом для растворения гальванопокрытий. Флюс позволяет предотвратить окисление поверхности деталей при перемешивании нагретой ванны расплава. В расплав погружают фильтр центрифуги с раскрытыми секторами и при вращении полость фильтрата заполняется кусковыми отходами. Длительность заполнения в общем цикле составляет всего 1/10 часть, что обеспечивает достаточно высокую производительность. В течение 20 60 сек фильтр вращается в расплаве для промывки поверхности кусковых отходов металлическим расплавом. Затем фильтр поднимают над уровнем расплава и вращают фильтр в слое флюса. Флюс захватывают в заборные окна, промывают кусковые отходы от остатков расплава и выбрасывается через фильтровальные щели. In the bath with alloy and flux, the mixer interferes with the lumpy waste of the part and mixes for the time necessary to dissolve the electroplating. The flux allows you to prevent oxidation of the surface of the parts while stirring a heated melt pool. A centrifuge filter with open sectors is immersed in the melt and during rotation, the filtrate cavity is filled with lumpy waste. The filling time in the general cycle is only 1/10 part, which provides a fairly high performance. For 20-60 seconds, the filter rotates in the melt to wash the surface of lumpy waste with a metal melt. Then the filter is raised above the melt level and the filter is rotated in the flux layer. The flux is captured in the intake windows, washed lumpy waste from the remnants of the melt and is thrown through the filter slots.

После этого фильтр поднимают над уровнем флюса и вращают фильтр в течение 10 20 сек, чтобы под действием центробежных сил отделить остатки флюса из кусковых отходов. Кусковые отходы выгружают из полости фильтра и цикл повторяют. Так как кусковые отходы при повышенной температуре не соприкасаются с воздухом, а смочены флюсом, то луженные поверхности не окисляются и более полно растворяются в расплаве. В поле центробежных сил с кусковых отходов, покрытых флюсом легко отделяются капли металлического расплава, обеспечивая высокое отделение цветных металлов. After that, the filter is raised above the level of the flux and the filter is rotated for 10 to 20 seconds, so that under the action of centrifugal forces to separate the remains of the flux from lumpy waste. Lump waste is discharged from the filter cavity and the cycle is repeated. Since lumpy wastes at elevated temperatures do not come in contact with air, but are moistened with flux, tinned surfaces do not oxidize and dissolve more completely in the melt. In the field of centrifugal forces, droplets of metal melt are easily separated from lumpy waste coated with flux, providing high separation of non-ferrous metals.

Пример. В ванну загружено 44 кг свинцового сплава с содержанием 50% висмута, догружено флюса 1,4 л глицерина. При температуре 150 град. С мешалкой вмешивается 1,5 кг кусковых отходов (бракованных деталей) с медно-никелевыми посеребренными выводами и луженных оловянно-индиевым припоем, содержащих 9,7% индия, 10,5% олова, 1,74% серебра. Перемешивание ведется 2 часа. В расплав погружается фильтр центрифуги диаметром 110 мм с раскрытыми секторами и при вращении 100 об/мин фильтр заполняется деталями, сектора закрываются. В течение 40 сек. фильтр в расплаве вращается со скоростью 500 об/мин, затем фильтр поднимается на уровень слоя флюса и продолжают вращать 20 сек. После этого фильтр поднимают над уровнем флюса, скорость фильтра увеличивают до 700 об/мин и через 20 сек фильтр останавливают, подставляют противень, раскрывают сектора для разгрузки очищенных отходов. После этого цикл погружения фильтра для наполнения деталей повторяется 12 раз. Получают 1300 гр очищенных кусковых деталей, содержащих 3% свинца, 0,6% висмута, 0,02% олова, 0,01% индия, 0,003% серебра. Сплав в ванне пригоден для очистки следующих партий отходов до накопления ценных металлов, которые извлекают обычными способами. Степень очистки кусковых отходов от индия 99,8% олово 99,7% серебра 99,8% Предлагаемая центрифуга обеспечивает отделение олово-индиевого покрытия с бракованных деталей до содержания 0,010% Вторичные микросхемы с серебросодержащими гальванопокрытиями выводов, вмешанные в свинцовый и отфильтрованные центрифугой, содержат 0,003% серебра. Извлечение цветных металлов в сравнении с прототипом повышается на 9 11% Example. 44 kg of lead alloy with a content of 50% bismuth are loaded into the bath, 1.4 l of glycerin is loaded with flux. At a temperature of 150 degrees. 1.5 kg of lumpy waste (defective parts) with copper-nickel silver plated leads and tin-indium solder containing 9.7% indium, 10.5% tin, 1.74% silver interferes with the mixer. Stirring is 2 hours. A centrifuge filter with a diameter of 110 mm with open sectors is immersed in the melt and when rotating 100 rpm, the filter is filled with parts, the sectors are closed. For 40 sec. the filter in the melt rotates at a speed of 500 rpm, then the filter rises to the level of the flux layer and continue to rotate for 20 seconds. After that, the filter is raised above the flux level, the filter speed is increased to 700 rpm and after 20 seconds the filter is stopped, the pan is inserted, the sectors for unloading the treated waste are opened. After that, the filter dipping cycle for filling parts is repeated 12 times. Get 1300 g of purified lumpy parts containing 3% lead, 0.6% bismuth, 0.02% tin, 0.01% indium, 0.003% silver. The alloy in the bath is suitable for cleaning the following batches of waste prior to the accumulation of valuable metals that are recovered by conventional methods. The degree of purification of lumpy waste from indium 99.8% tin 99.7% silver 99.8% The proposed centrifuge ensures separation of the tin-indium coating from the defective parts to a content of 0.010%. Secondary microcircuits with silver-plated leads intervened in a lead and filtered centrifuge contain 0.003% silver. Extraction of non-ferrous metals in comparison with the prototype increases by 9 11%

Claims

1 1. A centrifuge for separating molten metals, containing a melting bath, a rotor mounted above it, connected to a rotation and vertical movement drive with a fixed filter on it, consisting of two compressed cones, characterized in that the lower cone is made of sectors articulated by a connecting rod a mechanism with a central rotor rod and a mechanism for its displacement along the axis of the rotor. 2 2. A method for separating non-ferrous metals from lumpy waste, including the intervention of waste in a metal melt, heating the waste in metal melt and filtering, characterized in that the filtration is carried out by centrifugation in a layer of coating flux, while collecting waste into the filter cavity and before unloading the waste, rotate the filter outside the flux layer. 2. 3. The method according to claim 2, characterized in that as a metal The melt is used lead-bismuth with 48 63% bismuth. 2 4. The method according to claim 2, characterized in that polymethyl- and phenylsiloxane liquids are used as flux.