УДК 669.04

Жолдубаева Ж.Д.

рафинирование цинка фильтрованием

В цветной металлургии, так же как и в черной, актуальной задачей является получение высококачественной продукции с минимальными затратами. Одним из путей повышения качества металлов является повышение его чистоты по вредным примесям, неметаллическим и газовым включениям.

В связи с этим применяются разнообразные методы рафинирования, такие как вакуумирование, обработка синтетическими шлаками, флюсами, продувка нейтральными газами и специальными порошками и др. Для внедрения этих методов в действующие производства требуются дополнительные производственные площади, значительные финансовые вложения, при этом существенно удлиняется производственный цикл получения металлопродукции.

В настоящее время в странах Европы, США, Японии, России все более широкое применение находит фильтрационный метод рафинирования главным образом литейных сплавов на основе алюминия, меди, цинка, магния, никеля, железа и др. металлов. Суть данного метода состоит в пропускании соответствующего расплава через специальное устройство (фильтр), в котором, в результате протекания в нем адсорбционных, физико-химических явлений, а также механического улавливания частиц, происходит очищение расплава от вредных примесей и их соединений, интерметаллидов, неметаллических и газовых включений.

Конструктивно используемые фильтры можно разделить на два типа: двумерные и объемные. Двумерный фильтр представляет собой сетку из керамики (толщиной 10-20 мм, диаметр отверстий 2-8 мм) или стекловолокна (размеры ячеек от 06х0,6 до 1,7х1,7 мм). Объемный фильтр представляет собой либо слой фильтрующих элементов (гранул, кусков и др.) из огнеупорного материала определенного размера и высоты, размещенных в специальном корпусе между двух пластин с отверстиями на входе и выходе расплава из фильтра, либо - пористый блок определенной толщины, получаемый путем пропитки вспененного полиуретана шликеро-керамической суспензией, огнеупорную основу которой составляют оксиды алюминия или хрома с последующим выжиганием полиуретана.

Объемные фильтры по сравнению с двумерными значительно эффективнее по своей рафинирующей способности. В зависимости от соотношения размеров удаляемых из расплава частиц и ширины каналов в фильтре принято различать сеточный и адгезионный механизмы фильтрационного рафинирования [1].

При сеточном механизме взвешенные в расплаве частицы механически задерживаются на входе в фильтр вследствие большего их размера по сравнению с шириной проходного канала фильтра.

При адгезионном механизме удаляемые частицы, размер которых меньше ширины каналов в фильтре, осаждаются на всей его поверхности.

В сравнении с известными способами рафинирования фильтрационный метод является экономически и технологически оправданным, так как, во-первых, не требует капитальных затрат на приобретение оборудования и подготовку соответствующих материалов (например, синтетических шлаков, флюсов, тонкодисперсных порошков и т.д.); во-вторых, не требуется дополнительных дефицитных производственных площадей; в-третьих, он легко вписывается в действующую технологическую цепочку, существенно сокращая продолжительность рафинирования в сравнении с действующими на производстве технологиями; в-четвертых, обеспечивает стабильное удаление вредных примесей, неметаллических, интерметаллических и газовых включений, вследствие того, что при фильтрационной очистке рафинированию подвергается весь объем металлического расплава.; в-пятых, все вышеперечисленное обуславливает высокую экономическую эффективность при ее внедрении на действующих предприятиях цветной и черной металлургии.

Необходимо также отметить малоотходность данной технологии, заключающейся в многократном (повторном) использовании фильтрующих элементов[3].

Применение данного метода при рафинировании сталей (турбинной, шарикоподшипниковой, конструкционной), чугунов (серого, высокопрочного, доменного) обеспечило[4]: повышение чистоты по неметаллическим включениям на 50-80 %; снижение содержание кислорода до 50 %, серы на 30-50 %, фосфора до 45 %; повышение механических и пластических характеристик.

Анализ отечественной и иностранной периодики показывает об отсутствии публикаций по исследованию фильтрационного рафинирования цинка. Учитывая все вышесказанное можно с большей долей вероятности утверждать об эффективности применения фильтрационного рафинирования для этих металлов, т.к. в них всегда содержатся взвешенные, нерастворимые соединения вредных примесей, являющихся результатом существующих технологий рафинирования. Например, для чернового свинца - это продукты операций обезмеживания, щелочного рафинирования, обезвисмучивания и др. При этом, помимо реализации сеточного и адгезионного механизмов фильтрационного рафинирования следует ожидать непосредственного снижения вредных примесей по адсорбционно-химическому (подложечному) механизму. Результаты предварительных лабораторных экспериментов по фильтрованию чернового свинца это подтверждают.

Список использованных источников

1 Курдюмов А.В., Инкин С.В., Чулков В.С. и др. Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых сплавов. –М.: Металлургия, 1980. – 196 с.

2 Тен Э.Б., Романов С.П,, Киманов Б.М. и др. Рафинирующий эффект фильтрования стали, раскисленной марганцем // Известия ВУЗов. Черная металлургия.- 1988. - № 1. –С. 39-43.

3 Киманов Б.М., Тен Э.Б. Малоотходная технология фильтрационного рафинирования литейных сталей // Труды науч.-техн. конф. «Литейное производство и окружающая среда». – Минск, 1992. – С.61.

4 Киманов Б.М. Фильтрационное рафинирование стали от неметаллических включений // Труды междунар. науч.-практ. конф. «Научно-технический прогресс в металлургии». – Темиртау, 2003. – С. 257-260.