RU2261925C1 - Способ очистки цинка от оксидов примесных металлов и печь для осуществления способа - Google Patents
Способ очистки цинка от оксидов примесных металлов и печь для осуществления способа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2261925C1 RU2261925C1 RU2004105766A RU2004105766A RU2261925C1 RU 2261925 C1 RU2261925 C1 RU 2261925C1 RU 2004105766 A RU2004105766 A RU 2004105766A RU 2004105766 A RU2004105766 A RU 2004105766A RU 2261925 C1 RU2261925 C1 RU 2261925C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zinc
- furnace
- melt
- crucible
- height
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для очистки отходов горячего цинкования стальных полос (цинкового дросса) от оксидов примесных металлов с получением цинка, который может быть использован для горячего цинкования стальных полос, получения сухих цинковых белил, получения различных сплавов на основе цинка. Предложенный способ и печь для его осуществления включают загрузку цинка в клети в расплав натрия тетраборнокислого, содержащий 3-7 мас.% ангидрида борной кислоты и имеющий температуру 750-800°С. Печь, в которой осуществляют очистку цинка от оксидов примесных металлов, имеет карман, являющийся затвором из расплава очищенного цинка, предотвращающий слив расплава натрия тетраборнокислого. От кармана отведен патрубок для слива очищенного расплава цинка в изложницы. Способ можно осуществлять в непрерывном режиме. Обеспечивается увеличение производительности печи, содержание цинка в очищенном цинке не ниже 99,55%, исключение получения вторичного отхода, содержащего цинк, и образования настыля на стенках тигля печи. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для очистки отходов горячего цинкования стальных полос (цинкового дросса) от оксидов примесных металлов с получением цинка, который может быть использован для горячего цинкования стальных полос, получения сухих цинковых белил, получения различных сплавов на основе цинка.
Известен способ получения цинка из цинкового дросса, выбранный в качестве прототипа, включающий загрузку цинкового дросса в печь, его расплавление при температуре 700-800°С, выдержку при данной температуре в течение 0,25-0,5 ч, охлаждение расплава до температуры 460-500°С, выдержку при данной температуре в течение 0,5-0,7 ч и затем слив расплава цинка в изложницы (Патент РФ 2188244, 11.04.2001, БИПМ №24, 27.08.2002, с.303.) Недостатками известного способа являются:
- низкий выход очищенного цинка;
- низкая производительность печи;
- образование настыля на стенках тигля печи, что является причиной трудоемкой операции периодической чистки печи от настыля;
- образование значительной массы (больше 40%) вторичного отхода - гартцинка, имеющего высокое содержание примесей (до 10%);
- высокая себестоимость очищенного цинка, являющаяся следствием значительных энергетических затрат из-за частых остановок печей на чистку от настыля и низкого выхода очищенного цинка (до 55%). Известны печи для выплавки цинка из цинковых отходов, выбранные в качестве прототипа, содержащие тигли с выпускными отверстиями, снабженными затворами, обеспечивающими перекрытие выпускных отверстий и смонтированными на основании печей ограничителями места положения изложницы, а направляющие передвижения изложниц расположены параллельно продольной оси ряда нагревательных печей, при этом ограничители места положения изложницы связаны с механизмом перемещения платформы (Патент РФ 2189398, 16.08.1999, БИПМ №26, 20.09.2002, с.342).
Недостатками известных печей являются:
- сложное аппаратурное оформление;
- сложность в управление операциями в процессе очистки цинка от примесей.
Задачами предлагаемого способа очистки цинка от оксидов примесных металлов и печи для осуществления способа являются повышение коэффициента выхода очищенного цинка, производительности печи, устранение образования на стенках тигля печи настыля, уменьшение массы образующегося вторичного отхода в процессе очистки цинка, упрощение аппаратурного оформления печи и управления операциями в процессе очистки цинка от примесей, создание технологии очистки цинка от примесей и устройства печи, позволяющих вести процесс очистки цинка в непрерывном режиме, снижение себестоимости очищенного цинка.
Указанные задачи достигаются тем, что плавление цинка осуществляют в расплаве натрия тетраборнокислого, содержащего 3-7 мас.% ангидрида борной кислоты, при температуре 750-800°С. Загрузку цинка в расплав натрия тетраборнокислого осуществляют в клети из металлических прутков, обшитой металлической сеткой с размерами ячеек 10×10 мм. Оксиды примесных металлов, содержащихся в цинке, взаимодействуют с натрием тетраборнокислым и ангидридом борной кислоты с образованием метаоборнокислых солей примесных металлов, которые спекаются в пористую твердую массу и которые удаляют из расплава натрия тетраборнокислого вместе с клетью после полного расплавления цинка и стекания его на дно тигля печи.
Реакции оксидов примесных металлов с натрием тетраборнокислым и ангидридом борной кислоты протекают по схемам:
МеО+Na2B4O7=Me(BO2)2+2NaBO2
Me2O3+Na2B4O7+2B2O3=2Me(BO2)3+2NaBO2
2NaBO2+B2O3=Na2B4O7,
где МеО и Me2O3 - оксиды примесных двух- и трехвалентных металлов.
Для осуществления способа очистки цинка от оксидов примесных металлов используют вертикальную печь с установленным в нее тиглем, который имеет пристенный карман для образования затвора из расплава цинка, препятствующий сливу расплава натрия тетраборнокислого из тигля и обеспечивающий непрерывность процесса очистки цинка от оксидов примесных металлов, а отводной патрубок для слива очищенного расплава цинка в изложницы встроен в карман на уровне высоты слоя расплава цинка в затворе. Высоту слоя затвора из расплава цинка определяют по заданным значениям высоты слоя расплава цинка на дне тигля печи и высоты слоя расплава натрия тетраборнокислого в тигле печи в соответствии с формулой:
h1=(h2·P1+h3·Р2):Р1,
где h1 - высота слоя расплава цинка в затворе, м;
h2 - высота слоя расплава цинка на дне тигля печи, м;
h3 - высота слоя расплава натрия тетраборнокислого в тигле печи, м;
P1 - удельная масса расплава цинка, кг/м3;
Р2 - удельная масса расплава натрия тетраборнокислого, кг/м3.
Совокупность признаков заявляемого технического решения - способа очистки цинка от оксидов примесных металлов и печи для осуществления способа имеет отличия от прототипов и не следует явным образом из изученного уровня техники, поэтому автор считает, что способ и печь для осуществления способа являются новыми и имеют изобретательский уровень.
Способ очистки цинка от оксидов примесных металлов и печь для осуществления способа позволяют повысить коэффициент выхода очищенного цинка, производительность печи, устранить образование на стенках тигля печи настыля, уменьшить образование вторичного отхода процесса очистки цинка, снизить себестоимость очищенного цинка, упростить аппаратурное оформление печи и управление операциями в процессе очистки цинка от примесей, создать технологию и устройство печи для непрерывного процесса очистки цинка от примесей.
Печь для очистки цинка от оксидов примесных металлов представлена на чертеже.
Печь включает в себя следующие элементы:
- корпус печи из огнеупорного и теплоизоляционного материала (поз.1.);
- тигель печи из огнеупорной стали (поз.2.);
- отводной патрубок для слива очищенного расплава цинка в изложницы, представляющий собой трубу из огнеупорной стали (поз.4.);
- опорная решетка из огнеупорной стали для установки на нее металлической клети с цинком (поз.5.);
- карман для затвора из расплава цинка, представляющий собой трубу из огнеупорной стали (поз.6.);
- крышка печи из огнеупорной стали, которая сдвигается в сторону во время загрузки в печь клети с цинком (поз.7.);
- расплав цинка, постоянно содержащийся на дне печи (поз.8.) и в кармане (поз.3.);
- расплав натрия тетраборнокислого, содержащий 3-7 мас.% ангидрида борной кислоты (поз.9.).
На чертеже показаны высота слоя расплава цинка в тигле печи, образующего затвор (h1), заданная высота слоя расплава цинка на дне тигля печи (h2) и заданная высота слоя расплава натрия тетраборнокислого, содержащего 3-7 мас.% ангидрида борной кислоты (h3).
Совокупность признаков заявляемого технического решения - способа очистки цинка от оксидов примесных металлов и печи для осуществления способа - имеет отличия от прототипов и не следует явным образом из изученного уровня техники, поэтому автор считает, что способ и печь для осуществления способа являются новыми и имеют изобретательский уровень.
Способ очистки цинка от оксидов примесных металлов и печь для осуществления способа позволяют повысить коэффициент выхода очищенного цинка, производительность печи, устранить образование на стенках тигля печи настыля, уменьшить образование вторичного отхода процесса очистки цинка, снизить себестоимость очищенного цинка, упростить аппаратурное оформление печи и управление операциями в процессе очистки цинка от примесей,
создать технологию и устройство печи для непрерывного процесса очистки цинка от примесей.
Способ очистки цинка от оксидов примесных металлов осуществляют следующим образом.
Для осуществления способа очистки цинка от оксидов примесных металлов применяют печь специальной конструкции, представленной на чертеже. Тигель печи (поз.2) представляет собой обечайку, выполненную из огнеупорной стали и имеющей дно в нижней части также из огнеупорной стали, а в верхней части - поворачивающуюся крышку из огнеупорной стали (поз.7). В дно тигля печи вмонтирован патрубок с краном для опорожнения тигля на случай ремонта печи (не показан).
В тигель печи вмонтирован пристенный карман, представляющий собой трубу из огнеупорной стали (поз.6).
Между трубой и дном тигля печи имеется зазор 20-40 мм.
В трубу на высоте h1, рассчитанную по заданным значениям высоты слоя расплава цинка на дне тигля печи (h2) и высоты слоя расплава натрия тетраборнокислого (h3), а также удельных масс расплава цинка (Р1) и расплава натрия тетраборнокислого (Р2) согласно формуле
h1=(h2P1+h3P2):P1,
встроен патрубок из огнеупорной стали (поз.4), необходимый для слива очищенного расплава цинка в изложницы.
На расстоянии 20-30 мм от поверхности расплава цинка, находящегося на дне тигля печи, встроена опорная решетка из огнеупорной стали (поз.5), необходимая для установки на нее клети с загружаемым в печь цинком.
Для разогрева печи и поддержания заданной температуры в печи применяют электрообогрев с автоматическим устройством (не показано).
Корпус печи (поз.1) выполнен из огнеупорного материала, облицованного металлическим кожухом.
В режиме готовности печи для очистки цинка от оксидов примесных металлов на дне тигля печи (поз.2) образуется слой расплава цинка (поз.8), постоянно имеющий заданную высоту h2, в кармане (поз.6) образуется слой расплава цинка (поз.3), постоянно имеющий высоту h1, и над расплавом цинка, находящимся на дне тигля печи, образуется слой расплава натрия тетраборнокислого (поз.9), постоянно имеющий заданную высоту h3.
Первоначально печь приводят в рабочее состояние. Для этого в тигель печи (поз.2) загружают буру (Na2В4O7·10Н2O) и борную кислоту в массовом соотношении в пересчете на натрий тетраборнокислый (Na2B4О7) и ангидрид борной кислоты (В2O3) 97:3-93:7.
Загрузку смеси буры и борной кислоты производят до половины высоты тигля печи. Затем производят медленный нагрев печи до 450°С. После прекращения вспучивания буры температуру в тигле печи постепенно поднимают до 750-800°С и расплавляют натрий тетраборнокислый, содержащий 3-7 мас.% ангидрида борной кислоты.
В расплав натрия тетраборнокислого продолжают загружать небольшими порциями смесь буры и борной кислоты до тех пор, пока из отводного патрубка (поз.4) начнет вытекать расплав натрия тетраборнокислого, который собирают в специальную емкость.
Затем на опорную решетку (поз.5) устанавливают клеть с такой массой загрязненного цинка, чтобы он был погружен в расплав натрия тетраборнокислого. После расплавления и стекания цинка на дно тигля печи клеть убирают из печи, а загрузку загрязненного цинка в тигель печи производят в другой клети. После остывания первой клети из нее убирают спекшуюся массу метаборнокислых солей примесных металлов.
Операции загрузки загрязненного цинка в печь повторяют до тех пор, пока из отводного патрубка от кармана печи начнет вытекать расплав цинка в изложницу.
С этого момента в тигель печи производят загрузку в клети собранного плава натрия тетраборнокислого, затем небольшими порциями продолжают загрузку в клети смеси буры и борной кислоты до тех пор, пока расплав натрия тетраборнокислого достигнет установленного уровня по высоте тигля печи, который равен сумме заданных высот h2 и h3 (см.чертеж). После этого печь находится в режиме непрерывной очистки загрязненного цинка (дросса) от оксидов примесных металлов.
Периодически в тигель печи загружают определенную массу борной кислоты вместе с загрязненным цинком для восстановления заданного состава расплава натрия тетраборнокислого (содержание в расплаве натрия тетраборнокислого 3-7 мас.% ангидрида борной кислоты).
Данные технологических параметров известного (Патент РФ 2188244, 11.04.2001, БИПМ №24, 27.08.2002, с.303) и предложенного способов очистки цинка от примесей представлены в таблице 1.
Пример. Состав загрязненного цинка, мас.%:
цинк - 98,34;
примеси (сумма металлов алюминия, железа и их оксидов) - 1,66.
Результаты технологического процесса предлагаемого способа очистки цинка от оксидов примесных металлов при указанных в формуле изобретения параметрах и граничных параметрах представлены в таблице 2.
Таким образом, использование предлагаемого способа очистки цинка от оксидов примесных металлов и печи для осуществления способа позволяет выполнить поставленные задачи и получить положительные результаты технического решения.
| Таблица 1. | |||||||||
| Температура в печи, °С | Время выплавки загруженного цинка, ч | Суммарная масса примесей в очищенном цинке, % | Производительность печей, кг/м3·ч | Коэффициент выхода очищенного цинка | |||||
| по известному способу | по предлагаемому способу | по известному способу | по предлагаемому способу | по известному способу | по предлагаемому способу | по известному способу | по предлагаемому способу | по известному способу | по предлагаемому способу |
| 460-780 | 750 | 2,50 | 0,50 | 0,47 | 0,35 | 250 | 1000 | 0,55 | 0,98 |
| 460-780 | 780 | 2,50 | 0,45 | 0,47 | 0,40 | 250 | 1100 | 0,55 | 0,98 |
| 460-780 | 800 | 2,50 | 0,40 | 0,47 | 0,45 | 250 | 1250 | 0,55 | 0,98 |
| Таблица 2. | ||||
| №№ опыта | Наименование параметров процесса | Един. измерения | Значение параметра | Результаты технологического процесса |
| 1. | Температура в печи | °С | 750 | Время выплавки загруженного цинка - 0,45 ч. |
| Массовая доля ангидрида борной кислоты в расплаве | % | 5,7 | Суммарная масса примесей в очищенном цинке - 0,40% | |
| натрия тетраборнокислого | Коэффициент выхода очищенного цинка - 0,98% | |||
| 2. | Температура в печи | °С | 800 | Время выплавки загруженного цинка - 0,4 ч. |
| Массовая доля ангидрида борной кислоты в расплаве | % | 5,3 | Суммарная масса примесей в очищенном цинке - 0,45% | |
| натрия тетраборнокислого | Коэффициент выхода очищенного цинка - 0,98 | |||
| 3. | Температура в печи | °С | 740 | Процесс очистки цинка осуществить невозможно из-за |
| Массовая доля ангидрида борной кислоты в расплаве натрия тетраборнокислого | % | 5,5 | высокой вязкости расплава натрия тетраборнокислого | |
| 4. | Температура в печи | °С | 850 | Суммарная масса примесей в очищенном цинке - 0,55 мас. % |
| Массовая доля ангидрида борной кислоты в расплаве натрия тетраборнокислого | % | 5,6 | Ухудшение качества очищенного цинка. | |
| 5. | Температура в печи | °С | 780 | Суммарная масса примесей в очищенном цинке - 0,67% |
| Массовая доля ангидрида борной кислоты в расплаве натрия тетраборнокислого | % | 2.1 | Ухудшение качества очищенного цинка. | |
| 6. | Температура в печи | °С | 780 | Коэффициент выхода очищенного цинка - 0.93. |
| Массовая доля ангидрида борной кислоты в расплаве натрия тетраборнокислого | % | 8,3 | Уменьшение коэффициента выхода очищенного цинка. | |
Claims (5)
1. Способ очистки цинка от оксидов примесных металлов путем плавления цинка и отделения твердой фазы оксидов примесных металлов от расплава цинка, отличающийся тем, что плавление цинка осуществляют в расплаве натрия тетраборно-кислого, содержащего 3-7 мас.% ангидрида борной кислоты, при температуре 750-800°С.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что загрузку цинка в расплав натрия тетраборно-кислого осуществляют в клети из металлических прутков, обшитой металлической сеткой с размерами ячеек 10×10 мм.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что оксиды примесных металлов, содержащиеся в цинке, взаимодействующие с натрием тетраборно-кислым и ангидридом борной кислоты с образованием метаборно-кислых солей примесных металлов, которые спекаются в пористую твердую массу, удаляют из расплава натрия тетраборно-кислого вместе с клетью после полного расплавления цинка и отекания его на дно печи.
4. Печь для очистки цинка от оксидов примесных металлов, содержащая вертикально установленный тигель, патрубок для слива в изложницы очищенного расплава цинка, отличающаяся тем, что тигель имеет пристенный карман, являющийся затвором из расплава очищенного цинка, а отводной патрубок для слива очищенного расплава цинка в изложницы встроен в карман на уровне высоты слоя затвора из расплава цинка в кармане.
5. Печь по п.4 отличающаяся тем, что высоту слоя затвора из расплава цинка определяют по заданным значениям высоты слоя расплава цинка на дне тигля печи и высоты расплава натрия тетраборно-кислого в тигле печи в соответствии с формулой:
h1=(h2·P1+h3·Р2):Р1,
где h1 - высота слоя расплава цинка в затворе, м;
h2 - высота слоя расплава цинка на дне тигля печи, м;
h3 - высота слоя расплава натрия тетраборно-кислого в тигле печи, м;
P1 - удельная масса расплава цинка, кг/м3;
P2 - удельная масса расплава натрия тетраборно-кислого, кг/м3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004105766A RU2261925C1 (ru) | 2004-02-26 | 2004-02-26 | Способ очистки цинка от оксидов примесных металлов и печь для осуществления способа |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004105766A RU2261925C1 (ru) | 2004-02-26 | 2004-02-26 | Способ очистки цинка от оксидов примесных металлов и печь для осуществления способа |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004105766A RU2004105766A (ru) | 2005-08-27 |
| RU2261925C1 true RU2261925C1 (ru) | 2005-10-10 |
Family
ID=35846526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004105766A RU2261925C1 (ru) | 2004-02-26 | 2004-02-26 | Способ очистки цинка от оксидов примесных металлов и печь для осуществления способа |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2261925C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU206008U1 (ru) * | 2020-10-27 | 2021-08-16 | Общество с ограниченной ответственностью "ПК "Беллит" | Печь для рафинирования гартцинка |
| RU2829048C1 (ru) * | 2023-08-15 | 2024-10-22 | Виталий Евгеньевич Дьяков | Аппарат для извлечения цинка из отходов гартцинка и способ его использования |
-
2004
- 2004-02-26 RU RU2004105766A patent/RU2261925C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Журнал "Сталь", 1995, № 5, с.82. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU206008U1 (ru) * | 2020-10-27 | 2021-08-16 | Общество с ограниченной ответственностью "ПК "Беллит" | Печь для рафинирования гартцинка |
| RU2829048C1 (ru) * | 2023-08-15 | 2024-10-22 | Виталий Евгеньевич Дьяков | Аппарат для извлечения цинка из отходов гартцинка и способ его использования |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004105766A (ru) | 2005-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100439547B1 (ko) | 알루미늄괴(塊)의 용해 유지로 | |
| US8580036B2 (en) | Method and apparatus for refining a molten material | |
| AU2008339930C1 (en) | Arrangement for casting metal anodes in an anode casting plant | |
| RU2489506C2 (ru) | Способ и устройство электронно-лучевой или плазменной плавки металла из кристаллизатора в кристаллизатор | |
| CN106756090B (zh) | 粗铅连续脱铜的方法 | |
| CN107289782A (zh) | 一种生产高洁净度镁或镁合金的多炉联合式熔铸设备和工艺 | |
| CN201583139U (zh) | 高效连续生产再生铝合金熔炼炉组 | |
| CN108677023B (zh) | 锌渣熔化熔析的方法及装置 | |
| RU2261925C1 (ru) | Способ очистки цинка от оксидов примесных металлов и печь для осуществления способа | |
| RU2360014C2 (ru) | Вакуумная дуговая гарнисажная печь | |
| RU2411297C2 (ru) | Способ очистки алюминия от примесей и печь для осуществления способа | |
| RU2436854C1 (ru) | Способ очистки отходов цинка от примесей и печь для осуществления способа | |
| RU2389809C1 (ru) | Способ очистки цинкосодержащего сырья от оксидов примесных металлов, примесных металлов и печь для осуществления способа | |
| JP5776178B2 (ja) | ガラス溶融炉の堆積物除去方法 | |
| RU2305712C1 (ru) | Способ очистки алюминия от оксидов примесных металлов | |
| US4363653A (en) | Method and apparatus for melting solid pieces of metal | |
| RU2363747C1 (ru) | Способ извлечения цинка из гартцинка и печь для его осуществления | |
| RU2440431C1 (ru) | Способ очистки отходов алюминия от примесей и печь для осуществления способа | |
| RU2483128C2 (ru) | Способ очистки отходов алюминия от примесей и печь для осуществления способа | |
| RU2660784C2 (ru) | Устройство для плавки в вакууме тугоплавких и химически активных металлов | |
| RU2793619C1 (ru) | Способ получения непрерывнолитой медной заготовки методом верхней тяги и технологический комплекс для осуществления этого способа | |
| SU817069A1 (ru) | Способ индукционного переплаваМЕТАллОВ и СплАВОВ | |
| JPH08267199A (ja) | 開閉可能な堰を備えたタンディッシュを使用した高清浄度鋼の連鋳方法 | |
| RU2267546C1 (ru) | Способ переработки изгари цинка | |
| SU670786A1 (ru) | Электрическа солева печь |