Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
1.9.3. Промышленное освоение центробежного рафинирования олова
Промышленные плавки по рафинированию чернового олова от железа и мышьяка проводились на аппаратах ПАВФС-650 и ЦП-450.
В рафинировочный котел загружаются блоки чернового олова или заливается расплавленный металл из ковша. Черновое олово разогревается в котле до температуры 350–460 °С и перемешивается в течение 15–30 мин. Затем обогрев отключается и включается обдув для охлаждения металла до 320–350 °С. При температуре 280–300 °С под мешалку добавляют 10–20 кг древесных опилок и проводят фильтрацию до прекращения снятия съёмов [34]. После прекращения разгрузки съемов из транспортера центрифуги, процесс считается законченным центрифуга снимается с котла. После центрифугирования содержание железа в олове не должно превышать 0,05 %.
После предварительной фильтрации основной массы от железа с мышьяком в виде FeAs остаточный мышьяк и железо удалялся с марганцем фильтрацией с древесными опилками. В промышленных условиях способ осуществлялся следующим образом. В расплав олова при температуре 450 °С при работающей мешалке загружалось расчетное количество марганцевой лигатуры. После образования пены в расплав вмешивалась порция 20–30 кг древесных опилок и температура снижалась до 300 °С. Фильтр центрифуги погружается в расплав, заполняется съемами, поднимается над поверхностью металла и съемы разгружались на транспортер. Циклы центрифугирования повторяются до тех нор, пока поверхность расплава не очистится от съемов. В табл. 1.31 приведены результаты промышленных плавок фильтрации олова от мышьяка с марганцем погружаемым центробежным фильтром с получением кондиционного содержания 0,001 % Fe и As [18].
Средний статистический состав отфильтрованных съемов 3,1 % Fe; 15,6 % As; 18,4 % Mn; 62,9 % Sn; удельный выход олова в съемы на единицу удаленных примесей Sn/(Fe + As) = 3,5 [17].
Содержание As в отрафинированном олове с достаточно высокой достоверностью зависит от соотношения железа к мышьяку по уравнению:
(As)отр м = 0,3 – 0,066∙(Fe/As) с корреляцией 0,87. (1.34)
Таблица 1.31
Результаты промышленных плавок фильтрации олова от мышьяка
|
Плавка |
Исходный Sn |
Мышьяковистые съемы |
Mn, % |
Выход съемов, % |
Sn/(Fe + As) |
|||
|
Fe, % |
As, % |
Sn, % |
Fe, % |
As, % |
||||
|
1.9. |
0,33 |
1,64 |
66,1 |
4,7 |
20,6 |
8,6 |
6,9 |
2,6 |
|
1.11. |
0,26 |
1,06 |
70,3 |
4,1 |
12,7 |
12,9 |
6,1 |
4,2 |
|
1.12. |
0,17 |
0,96 |
71,0 |
3,3 |
13,8 |
11,9 |
4,8 |
4,1 |
|
1.28. |
0,2 |
1,3 |
68,6 |
2,4 |
14,3 |
14,7 |
7,9 |
4,1 |
|
1.2. |
0,25 |
1,13 |
64,7 |
3,4 |
12,3 |
19,6 |
7,0 |
4,1 |
|
1.3. |
0,27 |
1,58 |
69,3 |
3,5 |
17,8 |
9,4 |
7,5 |
3,3 |
|
1.40. |
0,14 |
2,73 |
65,0 |
0,7 |
12,9 |
21,4 |
19,5 |
4,8 |
|
1.43. |
0,05 |
4,1 |
65,5 |
0,2 |
18,5 |
15,8 |
21,0 |
3,5 |
|
2.5. |
0,74 |
3,65 |
57,4 |
4,1 |
19,4 |
19,1 |
17,8 |
2,4 |
|
1.27. |
0,45 |
1,07 |
67,5 |
5,8 |
10,9 |
15,8 |
7,6 |
4,0 |
|
1.1. |
0,18 |
2,55 |
65,9 |
1,4 |
18,9 |
13,8 |
12,2 |
3,2 |
Выход олова в съемы составил 3,5–8 %, меньше чем выход в пену хотя и больше, чем по варианту откачивания металла из под пены..
Статистика промышленных плавок подтвердила целесообразность удаления мышьяка с марганцем в присутствии остаточного железа с обработкой древесными опилками [19, 26, 30].
В табл. 1.32 приведены среднемесячные показатели центробежного рафинирования чернового олова. Статистическая обработка таких результатов за три года показала, что выход олова в съемы на один процент суммы (Fe + As) в черновом металле связан с абсолютной величиной арифметической разницы процентного содержания (Fe + As) следующим соотношением:
BSn /(Fe + As) = 5,91 – 1,86∙∆, (1.35)
где BSn /(Fe + As) – приведенный выход олова в съемы, % (отнесенный к сумме, % (Fe + As) в черновом олове); ∆ – абсолютная величина арифметической разницы процента содержания (Fe + As) в черновом олове); BSn – выход олова в съемы, %; (Fe + As) – к сумме процента содержания (Fe + As) в черновом олове.
Промышленные плавки по рафинированию чернового олова от железа и мышьяка проводились на аппарате ЦП-450 (рис. 1.44) [31].
Таблица 1.32
Среднемесячный выход олова и примесей в съемы центробежного рафинирования
|
Месяц |
Содержание в черновом олове, % |
Содержание в съемах, % |
|||||
|
Fe |
As |
Fe/As |
Sn |
As |
Fe |
Sn/(Fe + As) |
|
|
I |
1,14 |
0,73 |
1,6 |
61,9 |
5,1 |
7,9 |
4,8 |
|
II |
0,53 |
0,57 |
0,9 |
67,3 |
6,3 |
5,8 |
5,6 |
|
III |
0,67 |
0,67 |
1,0 |
64,8 |
6,8 |
6,8 |
4,8 |
|
IV |
0,67 |
0,72 |
0,9 |
66,2 |
6,8 |
6,9 |
4,8 |
|
V |
0,68 |
0,67 |
1,0 |
67,1 |
6,65 |
6,6 |
5,1 |
|
VI |
0,6 |
0,55 |
1,1 |
69,6 |
6,36 |
5,8 |
5,7 |
|
VII |
0,49 |
0,48 |
1,0 |
67,2 |
5,7 |
5,7 |
5,9 |
|
VIII |
0,59 |
0,7 |
0,8 |
56,3 |
6,96 |
5,8 |
4,4 |
|
IX |
0,4 |
0,5 |
0,8 |
65,8 |
6,3 |
5,1 |
5,8 |
|
X |
0,52 |
0,67 |
0,8 |
70,1 |
7 |
5,5 |
5,6 |
|
XI |
0,16 |
0,63 |
0,3 |
62,6 |
6,5 |
5,4 |
5,3 |
|
XII |
0,74 |
0,61 |
1,2 |
64,2 |
6,1 |
7,1 |
4,9 |
Рис. 1. 44. Центрифуга модели ЦП-500 для отходов сплавов
Технология рафинирования олова центробежной фильтрацией с автоматической разгрузкой съемов (рис. 1.45) значительно улучшают условия труда при сравнении с традиционной ручной разгрузкой съемов (рис. 1.21). После промышленных испытаний способ и аппарат центробежной фильтрации внедрен и освоен на Новосибирском оловянном комбинате для очистки олова от железа и мышьяка и на заводе Рязцветмет для очистки оловянно-свинцовых сплавов от меди [33]. Экспонат центрифуги выставлялся на международных выставках и отмечен серебряной медалью в Брюсселе (1995 г.).
Рис. 1.45. Разгрузка съемов из фильма демонстрации японским специалистам
Аппарат центробежной фильтрации запатентован в странах: Пат. (США), № 3780864; пат. (ФРГ), № 2206475; пат. (Англия), № 1385799; пат Австралии № 523907; пат Мексики № 178556; пат Испании № 463679.
По лицензиям центробежная фильтрация и вакуумная дистилляция олова успешно используются мексиканской фирмой «Эстаньо-Электра» и комбинатом в Фрайберге. Центробежная фильтрация внедрена также боливийской «Корпорацией «Енаф» и австралийской фирмой «Австралиан Тин Смелгерс» [74].