[go: up one dir, main page]

RU2829048C1 - Apparatus for extracting zinc from hard zinc wastes and method of using said apparatus - Google Patents

Apparatus for extracting zinc from hard zinc wastes and method of using said apparatus Download PDF

Info

Publication number
RU2829048C1
RU2829048C1 RU2023121407A RU2023121407A RU2829048C1 RU 2829048 C1 RU2829048 C1 RU 2829048C1 RU 2023121407 A RU2023121407 A RU 2023121407A RU 2023121407 A RU2023121407 A RU 2023121407A RU 2829048 C1 RU2829048 C1 RU 2829048C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zinc
hard
boiler
aluminum
drosses
Prior art date
Application number
RU2023121407A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Евгеньевич Дьяков
Original Assignee
Виталий Евгеньевич Дьяков
Filing date
Publication date
Application filed by Виталий Евгеньевич Дьяков filed Critical Виталий Евгеньевич Дьяков
Application granted granted Critical
Publication of RU2829048C1 publication Critical patent/RU2829048C1/en

Links

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to a method and apparatus for extracting zinc from hard zinc. Apparatus consists of a heated boiler with a spherical bottom and a horizontal perforated partition. On the boiler flange there is a vertical partition with a ledge in the lower level, equipped with siphon openings, dividing the boiler volume into an accumulation zone and a reaction zone, in which a grate in the form of a perforated sector is installed on the ledge, which rests on the spherical part of the boiler, for separation of solid and liquid phases. Hard zinc is melted, mixing with aluminum and separating solid iron compounds in form of dross. On the surface of liquid hard zinc in the reaction zone of the apparatus, aluminum is loaded at rate of 0.54–0.77 kg per kg of weight of iron in hard zinc, heated to 560–640 °C and stirred until dry drosses are formed, then cooled to 460–540 °C to remove drosses from the liquid zinc surface, purified zinc is drained from the accumulation zone through siphon windows.
EFFECT: inventions make it possible to increase purity of zinc melted from hard zinc.
2 cl, 3 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к металлургии цинка. Значительная доля цинка используется для горячего цинкования поверхности стального листа, труб. В процессе горячего цинкования образуются отходы- гартцинк с содержанием 1-3% железа.The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular to zinc metallurgy. A significant proportion of zinc is used for hot-dip galvanizing the surface of steel sheets and pipes. In the process of hot-dip galvanizing, waste is formed - hard zinc with an iron content of 1-3%.

Известен способ рафинирования цинка от железа [Авт. св. СССР №102174, C22b19\32;1952 г], включающий расплавление, вмешивание алюминия при температуре 775-780°С и отделение дроссов.A method for refining zinc from iron is known [Auth. certificate of the USSR No. 102174, C22b19\32;1952], which includes melting, mixing in aluminum at a temperature of 775-780°C and separating drosses.

Недостатком известного аналога является высокая температура, что требует защиты от коррозии оборудования, летучести цинка окисления и при этой температуре.The disadvantage of the known analogue is the high temperature, which requires protection against corrosion of equipment, zinc volatility and oxidation at this temperature.

Известен также способ рафинирования цинка от железа [Пат России №1005480, C22b19\32, опуб 10.03.12], заключающийся в том, что в расплав гартцинка вмешивают алюминий до содержания 3-9%, подвергают центробежной фильтрации при 690-420°С, затем обрабатывают карналитовым флюсом. Недостаток этого аналога заключается в том, что обработка флюсом из карналлита создает газо-выделение в виде образующегося летучего AlCl3.A method for refining zinc from iron is also known [Patent of Russia No. 1005480, C22b19\32, published 10.03.12], which consists of mixing aluminum into the hard zinc melt to a content of 3-9%, subjecting it to centrifugal filtration at 690-420°C, and then treating it with carnallite flux. The disadvantage of this analogue is that treatment with carnallite flux creates gas emission in the form of volatile AlCl 3 .

Известен также способ [Пат России 2585874, М.кл. C22b19\32, Опуб Бюл.№16-2016], выбранный в качестве прототипа, включающий, нагрев гартцинка до температуры 700-740°С, с добавкой алюминия 1,9-3,9% на % железа в загружаемом гартцинке, охлаждения до 690-650°С, удаления дроссов центрифугой из слоя алюминия, охлаждения до 470-440°С и удаления остаточных дроссов с поверхности расплава цинка. Недостаток прототипа заключается в следующем:Also known is a method [Patent of Russia 2585874, IPC C22b19\32, Published by Bulletin No. 16-2016], selected as a prototype, which includes heating hard zinc to a temperature of 700-740°C, with the addition of 1.9-3.9% aluminum per % of iron in the loaded hard zinc, cooling to 690-650°C, removing drosses from the aluminum layer with a centrifuge, cooling to 470-440°C and removing residual drosses from the surface of the zinc melt. The disadvantage of the prototype is as follows:

1. Процесс осуществляется при высоком расходе алюминия 1,9-3,9% на % железа в загрузке и фильтрация осуществляется в слое алюминиевой пены с целью получения отходов с минимальным содержанием цинка, хотя и не являются отвальными.1. The process is carried out with a high consumption of aluminum 1.9-3.9% per % of iron in the load and filtration is carried out in a layer of aluminum foam in order to obtain waste with a minimum zinc content, although it is not waste.

2. Процесс проводится при высоких температурах 740-650°С, при которой проходит интенсивное растворение железа из поверхности контакта с оборудованием и конечный продукт цинк содержит повышенное содержание 0,2% железа.2. The process is carried out at high temperatures of 740-650°C, at which intensive dissolution of iron from the surface of contact with the equipment occurs and the final zinc product contains an increased content of 0.2% iron.

3. Удаление дроссов осуществляется центрифугой (дорогостоящее производительное оборудование, оправданное для больших объемов отходов). Обычно гартцинк перерабатывают сопутствующие малые фирмы.3. Dross removal is carried out by a centrifuge (expensive, productive equipment, justified for large volumes of waste). Usually, hard zinc is processed by associated small companies.

Известен аппарат осуществления рафинирования жидкого металла от твердых примесей, принятый за прототип [Пат России №753149; МПК С22В 13/06; Опубл 10.11.2011], содержащий ванну с лотком заливки металла, сифон слива отфильтрованного металла, погружную фильтрующую центрифугу, отличающаяся тем, что верхняя часть ванны отделена решеткой от нижней, а ванна в зоне поступления исходного металла снабжена холодильником. Решетка разделяет котел на зону перемешивания и удаления твердых дроссов и зону накопления и слива жидкого металла. Недостатком прототипа аппарата является недостаточный высота отстоя для накопления жидкого свинца Поэтому использование аппарата для более легкого цинка еще более уменьшит расслоение твердых соединений от металла. Кроме того, в аппарате твердые дроссы удаляются только дорогостоящей центрифугой, что затрудняет использование его малыми фирмами.A known apparatus for refining liquid metal from solid impurities is adopted as a prototype [Patent of Russia No. 753149; IPC C22B 13/06; Published 10.11.2011], comprising a bath with a metal pouring tray, a siphon for draining filtered metal, a submersible filter centrifuge, characterized in that the upper part of the bath is separated from the lower part by a grate, and the bath in the zone of receiving the original metal is equipped with a refrigerator. The grate divides the boiler into a zone of mixing and removing solid drosses and a zone of accumulation and draining of liquid metal. A disadvantage of the prototype of the apparatus is the insufficient height of the sludge for accumulation of liquid lead. Therefore, the use of the apparatus for lighter zinc will further reduce the stratification of solid compounds from the metal. In addition, in the apparatus, solid drosses are removed only by an expensive centrifuge, which complicates its use by small firms.

Целью изобретения является -повышение качества цинка, получаемого из гартцинка при снижении капитальных затрат.The aim of the invention is to improve the quality of zinc obtained from hard zinc while reducing capital costs.

Решение поставленной цели достигается тем, что процесс осуществляется в аппарате из котла, разделенном вертикальной перегородкой с образованием реакционного отсека с горизонтальным перфорированным дном. На поверхность жидкой ванны цинка реакционного отсека загружается алюминии с расходом 0,54-0,77% к весу железа в загружаемого гартцинка при температуре 560-640°С, перемешивается до реакции образования сухих дроссов, удаляемых при температуре 460-540°С, а готовый жидкий цинк сливается из разгрузочного отсека через сифон.The solution to the set goal is achieved by the fact that the process is carried out in an apparatus from a boiler, divided by a vertical partition with the formation of a reaction compartment with a horizontal perforated bottom. Aluminum is loaded onto the surface of the liquid zinc bath of the reaction compartment at a rate of 0.54-0.77% of the iron weight in the loaded hard zinc at a temperature of 560-640 ° C, mixed until the reaction of dry dross formation, removed at a temperature of 460-540 ° C, and the finished liquid zinc is drained from the unloading compartment through a siphon.

Описание аппарата показного на фиг 1-3: Аппарат состоит из обогреваемого чугунного котла 1 с обогревом 2, в котором по оси установлена креплением 3 на фланце котла вертикальная перегородка 4 с уступом 5 от верха на расстоянии «h». Перегородка 4, установленная с минимальным зазором от стенок котла, снизу опирается на сферическое дно котла и снабжена сифонными окнами 6 с образованием уровня «c»-сифона. Перегородка выполнена из чугуна или из кипящей стали. Вертикальная перегородка 4 разделяет объем котла на реакционный и накопительный зоны. В реакционной зоне на упомянутый уступ 5 вертикальной перегородки 4 свободно установлена решетка 7 (из чугуна или кипящей стали) в виде перфорированного сектора. Решетка 7 опирающаяся на упомянутый уступ 5 и на сферическую часть котла. Реакционная зона предназначена для загрузки отходов гартцинка и в него погружена мешалка 8. После реакции железа с алюминием и отстоя металла из реакционной зоны разгружаются дроссы.Description of the apparatus shown in Figs. 1-3: The apparatus consists of a heated cast iron boiler 1 with a heater 2, in which a vertical partition 4 with a step 5 from the top at a distance of "h" is installed along the axis by means of a fastening 3 on the boiler flange. The partition 4, installed with a minimum gap from the boiler walls, rests on the spherical bottom of the boiler from below and is equipped with siphon windows 6 to form a "c"-siphon level. The partition is made of cast iron or boiling steel. The vertical partition 4 divides the boiler volume into a reaction zone and an accumulation zone. In the reaction zone, a grate 7 (made of cast iron or boiling steel) in the form of a perforated sector is freely installed on the said step 5 of the vertical partition 4. The grate 7 rests on the said step 5 and on the spherical part of the boiler. The reaction zone is intended for loading waste hartzinc and a mixer 8 is immersed in it. After the reaction of iron with aluminum and the settling of the metal, drosses are unloaded from the reaction zone.

Способ осуществляется в аппарате следующим образом. В обогреваемый котел 1 наполняется исходная ванна цинка с содержанием 0,1% железа до нижнего уровня «h», покрывая решетку 7 в реакционной зоне. Металл в ванне нагревается до температуры 460-540°С. В реакционную зону ванны загружается металлический алюминия в количестве (0,54-0,77) кг на кг железа в подготовленной к загрузке партии отходов гартцинка. Затем загружается сама партия отходов гартцинка загружается в количестве в соответствии объемом реакционного отсека. Температура в котле поднимается до 550-640°С для повышения растворимости алюминия в оплавляемом гартцинке. После расплавления гартцинка в реакционной зоне включается мешалка 8 в минимальном расстоянии от решетки и масса расплава над решеткой 8 медленно перемешивается (20-30 об\мин) для растворения алюминия в гартцинке и прохождения реакции цинката железа с алюминием с образованием алюмината железа Fe2Al5 плотностью 5,04 кг\дм3:The method is implemented in the apparatus as follows. The heated boiler 1 is filled with the initial zinc bath containing 0.1% iron to the lower level "h", covering the grid 7 in the reaction zone. The metal in the bath is heated to a temperature of 460-540°C. Metallic aluminum is loaded into the reaction zone of the bath in the amount of (0.54-0.77) kg per kg of iron in the batch of hard zinc waste prepared for loading. Then the batch of hard zinc waste itself is loaded in an amount corresponding to the volume of the reaction compartment. The temperature in the boiler rises to 550-640°C to increase the solubility of aluminum in the melted hard zinc. After the hard zinc has melted in the reaction zone, the stirrer 8 is turned on at a minimum distance from the grate and the mass of melt above the grate 8 is slowly stirred (20-30 rpm) to dissolve the aluminum in the hard zinc and to undergo a reaction of the iron zincate with aluminum to form iron aluminate Fe 2 Al 5 with a density of 5.04 kg/dm 3 :

2FeZn7+5Al=Fe2Al5+14Zn 2FeZn7 +5Al= Fe2Al5 + 14Zn

Медленное перемешивание ведут чтобы жидкую поверхность металла не вмешивать в твердые кристаллы Fe2Al5 продукта реакции, а только ворошить твердую фазу для освобождения капель цинка. Повышенная скорость или длительность снижает всплывание твердой фазы. Одновременно металл охлаждается до 540-460°С для коагуляции капель и расслаивания суспензии. Твердые легкие кристаллы дроссов алюмината железа (Fe2Al5 с температурой растворения 1173°С) всплывают в жидком цинке плотностью 6,02 кг\дм3. По истечении заданной длительности (пропорционально высоте отстоя) отстоя твердый дросс выгружается с поверхности жидкого металла, например, шумовками. С разгрузочной зоны чистого металла выгружается расплавленный цинк ложками или центробежным насосом до уровня «m». Цикл загрузки повторяется.Slow stirring is carried out so that the liquid surface of the metal does not interfere with the solid crystals of Fe 2 Al 5 of the reaction product, but only stirs the solid phase to release zinc droplets. Increased speed or duration reduces the floating of the solid phase. At the same time, the metal is cooled to 540-460 °C for coagulation of the droplets and stratification of the suspension. Solid light crystals of iron aluminate drosses (Fe 2 Al 5 with a dissolution temperature of 1173 °C) float in liquid zinc with a density of 6.02 kg / dm 3 . After a specified duration (proportional to the settling height) of settling, the solid dross is unloaded from the surface of the liquid metal, for example, with skimmers. Molten zinc is unloaded from the unloading zone of pure metal with spoons or a centrifugal pump to level "m". The loading cycle is repeated.

При недостаточном расходе алюминия менее 0,54 кг на кг Fe в загружаемой партии гартцинка не обеспечивается полное связывание железа в легкое тугоплавкое соединение и получается цинк с повышенным содержанием железа.If the consumption of aluminum is insufficient (less than 0.54 kg per kg of Fe in the loaded batch of hard zinc), the iron is not fully bound into a light refractory compound and zinc with an increased iron content is obtained.

При расходе алюминия более 0,77 кг на кг Fe в загружаемой партии гартцинка образуется алюминиевая пена содержащая железо, которая и при длительном перемешивании плохо разделяется и жидкий цинк имеет повышенное содержание железа.When the consumption of aluminum is more than 0.77 kg per kg of Fe in the loaded batch of hard zinc, aluminum foam containing iron is formed, which is poorly separated even with prolonged mixing, and the liquid zinc has an increased iron content.

При нагреве гартцинка до температуры менее 560°С получаются дроссы с повышенным содержанием цинка из за плохого расслаивания вязкой суспензии.When heating hard zinc to a temperature of less than 560°C, drosses with an increased zinc content are obtained due to poor stratification of the viscous suspension.

При нагреве гартцинка до температуры более 640°С получается цинк с повышенным содержанием железа вероятно из за коррозии мешалки. Приведены примеры осуществления способа в аппарате.When heating hard zinc to a temperature of over 640°C, zinc with an increased iron content is obtained, probably due to corrosion of the stirrer. Examples of the implementation of the method in the apparatus are given.

Пример 1: В котле (фиг. 1) емкостью 100 кг наплавили при температуре 500°С исходную ванну 20 кг цинка, содержащего 0,1%железа. В реакционную зону ванны загружен металлический алюминия в количестве 2,02 кг, т.е. с расходом 0,7 кг на кг железа в подготовленной партии отходов гартцинка. Затем загружено 100 кг подготовленной партии гартцинка, содержащего 2,89% железа. Включением обогрева массу в котле нагревается до 650°С.По достижении температуры расплав медленно перемешивается 30 об\мин. Отключен обогрев расплава для охлаждения до температуры 500°С с одновременным перемешиванием до образования сухих дроссов над расплавом. Полученные сухие дроссы разгружены шумовкой. Получено 42,8 кг дроссов, с содержанием 12,2% железа; 8,69% алюминия и 79,1%цинка. Отлито 78,8 кг цинка, содержащего 0,08% железа; 0,23%алюминия. Под решеткой остается цинковая ванна для следующих плавок.Example 1: In a boiler (Fig. 1) with a capacity of 100 kg, an initial bath of 20 kg of zinc containing 0.1% iron was melted at a temperature of 500°C. Metallic aluminum in an amount of 2.02 kg was loaded into the reaction zone of the bath, i.e. with a consumption of 0.7 kg per kg of iron in the prepared batch of hard zinc waste. Then 100 kg of the prepared batch of hard zinc containing 2.89% iron were loaded. By turning on the heating, the mass in the boiler was heated to 650°C. Upon reaching the temperature, the melt was slowly stirred at 30 rpm. The heating of the melt was turned off for cooling to a temperature of 500°C with simultaneous stirring until dry dross was formed above the melt. The resulting dry dross was unloaded with a skimmer. 42.8 kg of dross were obtained, containing 12.2% iron; 8.69% aluminum and 79.1% zinc. 78.8 kg of zinc containing 0.08% iron; 0.23% aluminum are cast. A zinc bath remains under the grate for subsequent melts.

В таблице приведены результаты подобных примеров в измененных условиях и в сравнении с прототипомThe table shows the results of similar examples under modified conditions and in comparison with the prototype.

Технико-экономическая эффективность предполагаемого изобретения заключается в снижении капитальных затрат и повышение чистоты цинка выплавляемого из гартцинка.The technical and economic efficiency of the proposed invention consists in reducing capital costs and increasing the purity of zinc smelted from hard zinc.

Claims (2)

1. Аппарат для извлечения цинка из гартцинка, состоящий из обогреваемого котла со сферическим дном и с горизонтальной перфорированной перегородкой, отличающийся тем, что на фланце котла закреплена вертикальная перегородка с уступом в нижнем уровне, снабженная сифонными окнами, разделяющая объем котла на накопительную зону и реакционную зону, в которой на уступ установлена решетка в виде перфорированного сектора, опирающаяся на сферическую часть котла, для разделения твердых и жидких фаз. 1. An apparatus for extracting zinc from hard zinc, consisting of a heated boiler with a spherical bottom and a horizontal perforated partition, characterized in that a vertical partition with a step at the lower level is fixed to the boiler flange, equipped with siphon windows, dividing the boiler volume into a storage zone and a reaction zone, in which a grate in the form of a perforated sector is installed on the step, resting on the spherical part of the boiler, for separating solid and liquid phases. 2. Способ извлечения цинка из гартцинка, включающий расплавление гартцинка, смешивание с алюминием и отделение твердых соединений железа в виде дроссов, отличающийся тем, что используют аппарат для извлечения цинка из гартцинка по п. 1, на поверхность жидкого гартцинка в реакционной зоне аппарата загружают алюминий с расходом 0,54-0,77 кг на кг веса железа в гартцинке, нагревают до 560-640°С и перемешивают до образований сухих дроссов, затем охлаждают до 460-540°С для удаления дроссов с поверхности жидкого цинка, очищенный цинк сливают из накопительной зоны через сифонные окна.2. A method for extracting zinc from hard zinc, which includes melting the hard zinc, mixing it with aluminum and separating solid iron compounds in the form of drosses, characterized in that an apparatus for extracting zinc from hard zinc according to paragraph 1 is used, aluminum is loaded onto the surface of the liquid hard zinc in the reaction zone of the apparatus at a rate of 0.54-0.77 kg per kg of iron weight in the hard zinc, heated to 560-640°C and mixed until dry drosses are formed, then cooled to 460-540°C to remove drosses from the surface of the liquid zinc, and the purified zinc is drained from the accumulation zone through siphon windows.
RU2023121407A 2023-08-15 Apparatus for extracting zinc from hard zinc wastes and method of using said apparatus RU2829048C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2829048C1 true RU2829048C1 (en) 2024-10-22

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU13041U1 (en) * 1999-08-16 2000-03-20 Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" (ОАО "НЛМК") FURNACE FOR SIZING ZINC FROM ZINC WASTE
RU2206846C2 (en) * 2000-04-25 2003-06-20 Франценюк Людмила Ивановна Dross processing furnace in line of continuous hot-dip galvanizing unit
RU2261925C1 (en) * 2004-02-26 2005-10-10 Гончаров Алексей Иванович Method of purification of zinc from oxides of foreign metals and furnace for realization of this method
CN102181664A (en) * 2011-05-12 2011-09-14 大庆高新区北油创业科技有限公司 Method for recovering zinc by smelting zinc ash and smelting device for implementing method
RU206008U1 (en) * 2020-10-27 2021-08-16 Общество с ограниченной ответственностью "ПК "Беллит" Hartzinc Refining Furnace

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU13041U1 (en) * 1999-08-16 2000-03-20 Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" (ОАО "НЛМК") FURNACE FOR SIZING ZINC FROM ZINC WASTE
RU2206846C2 (en) * 2000-04-25 2003-06-20 Франценюк Людмила Ивановна Dross processing furnace in line of continuous hot-dip galvanizing unit
RU2261925C1 (en) * 2004-02-26 2005-10-10 Гончаров Алексей Иванович Method of purification of zinc from oxides of foreign metals and furnace for realization of this method
CN102181664A (en) * 2011-05-12 2011-09-14 大庆高新区北油创业科技有限公司 Method for recovering zinc by smelting zinc ash and smelting device for implementing method
RU206008U1 (en) * 2020-10-27 2021-08-16 Общество с ограниченной ответственностью "ПК "Беллит" Hartzinc Refining Furnace

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106555087A (en) A kind of 7 line aluminium alloy melting and casting methods
EP2047002B1 (en) Method for metal purification and separation of purified metal from a metal mother liquid such as aluminium melt
US4277280A (en) Apparatus and method for removal of alkali and alkaline earth metals from molten aluminium
RU2829048C1 (en) Apparatus for extracting zinc from hard zinc wastes and method of using said apparatus
ZA200607288B (en) Method for the purification of a molten metal
US7892318B2 (en) Crystallisation method for the purification of a molten metal, in particular recycled aluminium
US4075008A (en) Method for the reclamation of zinc from galvanizing baths
US3846123A (en) Aluminum recovery from scrap materials
Neff et al. Melting and melt treatment of aluminum alloys
US2327153A (en) Recovery of magnesium from halide fluxes
RU2585874C2 (en) Method of refining hard zinc by centrifugal filtration and device therefor
RU2049130C1 (en) Method for processing aluminium wastes
US8313554B2 (en) Method for the separation of molten aluminium and solid inclusions
JPS5935641A (en) Aluminum refinement
Bell et al. Final report on refining technologies of magnesium
SU1766999A1 (en) Furnace for metallic melt filtration
GB2030597A (en) Filtering Aluminium
RU2110595C1 (en) Device for removal of impurities from liquid metal lithium
SU1747520A1 (en) Method of processing zinc alloy slags
SU355242A1 (en) METHOD OF CONTINUOUS MAGNESIUM REFINING
RU2159822C2 (en) Method of refining minor wastes and non-ferrous metal chips
SU449951A1 (en) Foil melting method
RU2668640C1 (en) Method of vacuum processing of aluminum and aluminum alloys
RU2156815C1 (en) Method for processing waste and chips of non-ferrous metals and alloys
KR0121747B1 (en) Metal refining method and apparatus using fractional melting