RU2267546C1

RU2267546C1 - Method for processing of zinc scale

Info

Publication number: RU2267546C1
Application number: RU2004125320A
Authority: RU
Inventors: Борис Николаевич Кодочигов (RU); Борис Николаевич Кодочигов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Нижнесергинский метизно-металлургический завод"
Priority date: 2004-08-18
Filing date: 2004-08-18
Publication date: 2006-01-10

Abstract

FIELD: non-mechanical processing of nonferrous metals, in particular, processing of zinc-containing materials.

SUBSTANCE: method involves heating zinc scale lumps of 50-300 mm size to temperature of 540-560 C.

EFFECT: increased efficiency by maximal utilization of zinc separated from scale in hot zincing process.

1 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к обработке цветных металлов немеханическими способами и может быть использовано в технологии переработки цинксодержащих материалов.The present invention relates to the processing of non-ferrous metals by non-mechanical methods and can be used in the technology of processing zinc-containing materials.

Известен способ переработки изгари цинка, состоящей из окиси цинка, и корольков металлического цинка и заключающийся в механическом отделении окиси цинка от корольков металлического цинка с использованием специального грохота. При этом получена фракция -2,5 мм в виде окиси цинка и фракция +2,5 мм в виде корольков металлического цинка, анализ последней показал наличие в ней железа до 1,5%. Выделенную фракцию авторы предлагают без дополнительной переработки возвращать в ванну горячего цинкования [Тарасов А.В. "Переработка отходов горячего цинкования" Сталь №6 стр.57-58, 1989 г.].A known method of processing zinc izgari, consisting of zinc oxide, and kings of metallic zinc and consisting in the mechanical separation of zinc oxide from the kings of metallic zinc using a special screen. At the same time, a -2.5 mm fraction was obtained in the form of zinc oxide and a +2.5 mm fraction in the form of kings of metallic zinc; analysis of the latter showed the presence of iron in it up to 1.5%. The authors propose that the isolated fraction be returned to the hot-dip galvanizing bath without additional processing [Tarasov A.V. "Recycling of hot dip galvanizing" Steel No. 6 p.57-58, 1989].

К недостаткам данного способа следует отнести:The disadvantages of this method include:

1. Трудность полного разделения фракции +25 и -25 мм, на что указывают сами авторы.1. The difficulty of complete separation of the fractions +25 and -25 mm, as indicated by the authors themselves.

2. В корольках всегда присутствуют примеси (окись цинка) в виде вкраплений, которые возникают при застывании изгари цинка и образовании корольков.2. In kings, impurities (zinc oxide) are always present in the form of impregnations that occur during the solidification of the zinc fence and the formation of kings.

3. Железо в корольках цинка представляет собой интерметаллические кристаллы состава Fe_хZn_у, которые назвали гартцинк, возникающие в виде твердой фазы на поверхности основы (железа) в процессе горячего цинкования [А.Г.Смирнов "Горячее цинкование" М.: Изд. литературы по черной и цветной металлургии, 1953 г., с.94-95].3. Iron in zinc kings is an intermetallic crystals of Fe _x Zn _y composition, which are called hartzinc, which appear as a solid phase on the surface of the base (iron) during hot dip galvanizing [A. G. Smirnov, “Hot dip galvanizing” M .: Ed. literature on ferrous and non-ferrous metallurgy, 1953, pp. 94-95].

Часть гартцинка в процессе горячего цинкования попадает в расплав цинка и находится в нем в виде взвеси, которая частично осаждается на дно ванны и частично захватывается изгарью цинка. При этом нужно отметить, что кроме интерметаллических соединений в изгари цинка появляется окись цинка как результат окисления цинка на поверхности ванны. Изгарь периодически снимают механическим способом. После охлаждения изгари цинка кристаллы гартцинка остаются в корольках.During hot-dip galvanizing, part of the hartzinc enters the zinc melt and is in it in the form of a suspension, which is partially deposited on the bottom of the bathtub and partially captured by the zinc fume. It should be noted that, in addition to intermetallic compounds, zinc oxide appears in zinc ugly as a result of zinc oxidation on the surface of the bath. The outburst is periodically removed mechanically. After cooling the zigar of zinc, hartzink crystals remain in the kings.

При использовании корольков цинка в горячем цинковании кристаллы гартцинка, имеющие температуру плавления выше температуры цинкования (460-470°С), не плавятся, а остаются в расплаве в виде взвеси, засоряя ванну, ухудшая процесс цинкования, что отмечается в появлении на оцинкованной проволоке наплывов и отслаивании цинка от основы (железа) ("Руководство по горячему цинкованию". - М.: Металлургия, 1975 г., с.111).When using zinc kings in hot galvanizing, hartzink crystals having a melting point above the galvanizing temperature (460-470 ° C) do not melt, but remain in the melt in the form of a suspension, clogging the bath, worsening the galvanizing process, which is noted in the appearance on the galvanized wire sag and peeling zinc from the base (iron) ("Guide to hot dip galvanizing." - M .: Metallurgy, 1975, p.111).

Известен взятый в качестве прототипа способ переработки изгари цинка с использованием плавильной печи, из которой расплавленный цинк разливали в чушкиKnown taken as a prototype is a method of processing zinc izgari using a melting furnace from which molten zinc was poured into ingots

["Руководство по горячему цинкованию" под редакцией Огинского. - М.: Металлургия 1975 г., с.154]. По данному способу изгарь цинка, содержащую в основном цинк, окись цинка и примеси железа (до 1,5%), загружали в тигель плавильной печи, после чего загружали (700-800°С). При этом цинк плавился и стекал на дно тигля, а остаток в виде окиси цинка всплывал и его механическим способом (ковшом) снимали с поверхности расплава. Процесс добавления изгари цинка, ее переплава и снятия окислов цинка с поверхности повторяли до наполнения тигля расплавленным цинком на 80%. После указанного заполнения расплавленный цинк сливали в изложницы с получением чушек 20-25 кг.["Guide to Hot Dip Galvanizing," edited by Oginsky. - M.: Metallurgy 1975, p.154]. According to this method, a zinc calcine, containing mainly zinc, zinc oxide and iron impurities (up to 1.5%), was loaded into a crucible of a melting furnace, and then loaded (700-800 ° C). In this case, the zinc melted and flowed to the bottom of the crucible, and the residue in the form of zinc oxide surfaced and was removed mechanically (by a bucket) from the surface of the melt. The process of adding zinc calcareous, remelting it and removing zinc oxides from the surface was repeated until the crucible was filled with molten zinc by 80%. After this filling, molten zinc was poured into the molds to obtain ingots of 20-25 kg.

Чушки анализировали на содержание железа, которое в среднем составило 1,33%. Данный способ позволяет переработать изгарь цинка и получить металлический цинк, содержащий 1,0-2,0% железа. Железо в металлическом цинке представляет собой кристаллы гартцинка (Fe_xZn_y), которые при температуре ведения процесса плавления изгари цинка (700-800°С) плавились вместе с цинком ["Руководство по горячему цинкованию" под редакцией М.И.Огинского. - М.: Металлургия, 1975 г., с.100-101]. В случае использования полученного цинка в процессах горячего цинкования (Т=460-480°С) кристаллы гартцинка, имея более высокую температуру плавления ["Руководство по горячему цинкованию" под ред. М.И.Огинского, М.: 1975 г., с.100-101] в виде твердой фазы (взвеси) оставались в расплаве цинка, ухудшая процесс горячего цинкования. Это выявлялось в отслаивании цинка от основы, в появлении наплывов, в ухудшении внешнего вида покрытия.Pigs were analyzed for iron content, which averaged 1.33%. This method allows you to process the calcareous zinc and get metallic zinc containing 1.0-2.0% iron. The iron in metallic zinc is hartzinc (Fe _x Zn _y ) crystals, which at the temperature of the melting process of the zinc izgar (700-800 ° С) were melted together with zinc [Hot Galvanizing Guide edited by M.I. Oginsky. - M .: Metallurgy, 1975, p.100-101]. In the case of using the obtained zinc in the processes of hot galvanizing (Т = 460-480 ° С), hartsink crystals, having a higher melting point ["Guide to hot galvanizing", ed. MI Oginsky, M .: 1975, p.100-101] in the form of a solid phase (suspension) remained in the zinc melt, worsening the process of hot galvanizing. This was revealed in the peeling of zinc from the base, in the appearance of sagging, in the deterioration of the appearance of the coating.

Задачей предполагаемого изобретения является разработка способа переработки изгари цинка, который позволит получить максимальное количество цинка, пригодного для использования в технологии горячего цинкования металлических изделий. Это достигается тем, что в способе изгарь цинка нагревают до температуры 540-560°С.The objective of the alleged invention is to develop a method for processing zinc izgar, which will allow to obtain the maximum amount of zinc suitable for use in the technology of hot-dip galvanizing of metal products. This is achieved by the fact that in the method the calcine of zinc is heated to a temperature of 540-560 ° C.

Техническим результатом от применения предлагаемого изобретения является выделение цинка из изгари с возможностью максимального использования его в технологии горячего цинкования.The technical result from the application of the present invention is the allocation of zinc from izgari with the possibility of maximum use in hot dip galvanizing technology.

Предлагаемый способ заключается в следующем: изгарь цинка, возникающую в процессе цинкования металлических изделий (проволоки) на поверхности расплава цинка и далее снимаемую с нее, охлаждали. Изгарь цинка после охлаждения представляла собой куски от 20 до 300 мм и немного (до 1%) золы от сгорания древесного угля, который насыпали на поверхность расплава для снижения окисления цинка. Изгарь цинка содержала в основном окислы цинка, металлический цинк и примеси главным образом железа (1,5%-2.0%). Перед использованием изгари цинка ее разбирали и в виде кусков (50-300 мм) загружали в тигель в количестве 450-460 кг. Тигель имел на внутренней поверхности защитное покрытие, например, керамическое, а в центре дна отверстие диаметром 50 мм. Тигель с изгарью взвешивали и ставили на изложницу квадратной формы. Внутренняя поверхность изложницы имела защитное покрытие, например керамическое. Тигель ставили на изложницу, крепили к ней и всю сборку устанавливали в электрическую печь. Печь закрывали крышкой, ставили термопару, после чего печь включали. По мере нагрева, начиная с температуры плавления цинка (419°С), цинк выплавлялся из его изгари и стекал через отверстие в тигле в изложницу. После нагрева изгари цинка до определенной температуры печь отключали. Сборку выдерживали в печи (3-4 часа) и далее убирали термопару, снимали крышку, сборку вынимали и разбирали. Остатки изгари цинка в тигле увозили на склад, а слиток цинка взвешивали, анализировали на содержание железа и использовали вместо покупного цинка на участке горячего цинкования, добавляя в ванну цинкования.The proposed method consists in the following: zinc calcine, which occurs in the process of galvanizing metal products (wire) on the surface of the zinc melt and then removed from it, was cooled. After cooling, the zinc calcine was pieces from 20 to 300 mm and a little (up to 1%) ash from the combustion of charcoal, which was poured onto the surface of the melt to reduce zinc oxidation. The zinc outburst contained mainly zinc oxides, metallic zinc and impurities mainly of iron (1.5% -2.0%). Before using the zinc fence, it was disassembled and in the form of pieces (50-300 mm) was loaded into the crucible in an amount of 450-460 kg. The crucible had a protective coating on the inner surface, for example, ceramic, and in the center of the bottom a hole with a diameter of 50 mm. The crucible with outburst was weighed and placed on a square mold. The inner surface of the mold had a protective coating, for example ceramic. The crucible was placed on the mold, attached to it and the entire assembly was installed in an electric furnace. The furnace was closed with a lid, a thermocouple was placed, after which the furnace was turned on. As it was heated, starting from the melting point of zinc (419 ° C), zinc was smelted from its cinder and flowed through the hole in the crucible into the mold. After heating the zinc fence to a certain temperature, the furnace was turned off. The assembly was kept in an oven (3-4 hours) and then the thermocouple was removed, the cover was removed, the assembly was removed and disassembled. The remains of the zinc fence in the crucible were taken to a warehouse, and the zinc ingot was weighed, analyzed for iron content and used instead of purchased zinc in the hot-dip galvanizing section, adding to the galvanizing bath.

Результаты опытов даны в таблице 1.The results of the experiments are given in table 1.

Таблица 1.Table 1. № п/пNo. p / p СпособыWays Температура, °С.Temperature, ° С. Вес слитка цинка, кг.Weight of zinc ingot, kg. Среднее содержание железа в слитке, %The average iron content in the ingot,% % извлечения цинка% zinc recovery ПримечаниеNote 1one Предложенный способProposed method 540540 133133 0,0740,074 2929th 22 -″-- ″ - 560560 146146 0,0780,078 3232 33 ГраничныеBoundary 620620 168168 0,180.18 3737 условияconditions 4four 500500 110110 0,0730,073 2424 55 Способ-прототипPrototype method 720720 184184 1,331.33 4040

Как видно из таблицы 1, ведение процесса по предложенному способу (опыт 1-2), позволяет, по сравнению со способом-прототипом (опыт 5), снизить содержание железа в слитке цинка в 17 раз (с 1,33% до 0,076%) и весь полученный цинк использовать в технологии горячего цинкования железных изделийAs can be seen from table 1, the process according to the proposed method (experiment 1-2) allows, in comparison with the prototype method (experiment 5), to reduce the iron content in the zinc ingot by 17 times (from 1.33% to 0.076%) and use all zinc obtained in the technology of hot galvanizing of iron products

Эффект достигается за счет отсекания от цинка, выплавляемого из изгари, при определенной температуре, которая оказалась 540-560°С, интерметаллических соединений железа (гартцинка), которые имеют температуру плавления выше 560°С из-за высокого содержания в них железа. Это дало возможность получить максимальное количество цинка, содержащего железо в количествах существующих в ваннах горячего цинкования (не более 0,1%) [Л.Г. Смирнов "Горячее цинкование", М.: Изд. литература по черной и цветной металлургии, М., 1953 г., с.118].При температуре переработки изгари цинка по способу-прототипу (700-800°C) практически все интерметаллические соединения железа (гартцинк) выплавлялись из изгари цинка; что; хотя и приводит к увеличению извлечения цинка, но высокое содержание железа (1,33%) существенно снижало возможность использования цинка, выплавленного из изгари, в технологии горячего цинкования. В этом случае (способе-прототипе) появляется большое количество взвесей кристаллов гартцинка, что ухудшает в процессе горячего цинкования наложение цинка на основу (железо), вызывая отслаивание его от основы, на поверхности появляются наплывы цинка. Однако небольшое количество кристаллов гартцинка в расплаве цинка (до содержания железа 0,1%) не сказывается на качестве наложения цинка на основу и допускается [А.Г.Смирнов "Горячее цинкование". - М., Изд. литература по черной и цветной металлургии. - М.: 1953 г, с.118]. Поиск путей по переработке изгари цинка привел к мысли выделения цинка из его изгари путем выплавления только кристаллов гартцинка, имеющих небольшое содержание железа и, следовательно низкую температуру плавления. Это позволило решить поставленную цель, а именно получить в выплавляемом из изгари цинке, максимальное его количество с содержанием железа в концентрациях, допустимых в ваннах горячего цинкования (менее 0.1% по железу).The effect is achieved by cutting off from zinc, smelted from the cinder, at a certain temperature, which turned out to be 540-560 ° C, intermetallic compounds of iron (hartsink), which have a melting point above 560 ° C due to the high content of iron in them. This made it possible to obtain the maximum amount of zinc containing iron in the amounts existing in hot dip galvanizing baths (not more than 0.1%) [L.G. Smirnov "Hot dip galvanizing", M.: Publishing House. literature on ferrous and non-ferrous metallurgy, M., 1953, p.118]. At a temperature for processing zinc izgari according to the prototype method (700-800 ° C), almost all intermetallic iron compounds (hartzinc) were smelted from zinc izgar; what; although it leads to an increase in zinc recovery, a high iron content (1.33%) significantly reduced the possibility of using zinc smelted from izgari in hot dip galvanizing technology. In this case (prototype method), a large number of suspensions of hartzinc crystals appear, which impairs the application of zinc on the substrate (iron) during hot dip galvanizing, causing it to peel off from the substrate, zinc deposits appear on the surface. However, a small number of hartzinc crystals in the zinc melt (up to an iron content of 0.1%) does not affect the quality of the zinc deposition on the substrate and is allowed [A.G. Smirnov "Hot dip galvanizing". - M., Ed. literature on ferrous and non-ferrous metallurgy. - M .: 1953 g, p.118]. The search for ways to process zinc izgari led to the idea of separating zinc from its izgari by smelting only hartzinc crystals having a low iron content and, therefore, a low melting point. This made it possible to solve the set goal, namely, to obtain the maximum amount with the iron content in the concentrations admissible in hot dip galvanizing baths (less than 0.1% for iron) in zinc smelted from izgari.

При повышении температуры нагрева (опыт 3) увеличивается доля расплавленного гартцинка и за счет этого возрастает извлечение цинка, но содержание железа при этом становится намного больше (в 2,5 раза) того количества, которое допускается в ваннах горячего цинкования. При снижении температуры нагрева (опыт 4), наоборот, снижается извлечение цинка из его изгари.With an increase in the heating temperature (experiment 3), the fraction of molten hartzinc increases and, as a result, zinc extraction increases, but the iron content in this case becomes much larger (2.5 times) than the amount allowed in hot dip galvanizing baths. With a decrease in the heating temperature (experiment 4), on the contrary, the extraction of zinc from its izgari decreases.

Предлагаемое изобретение внедрено в производство в 2003 г. Его использование позволит снизить потребление покупного цинка на 120-140 тонн в год.The present invention was introduced into production in 2003. Its use will reduce the consumption of purchased zinc by 120-140 tons per year.

Claims

A method of processing zinc calcareous, including its heating, characterized in that the heating is carried out to a temperature of 540-560 ° C.