Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

5.1. Кинетика удаления железа из гартцинка

Опыты по рафинированию гартцинка от железа проводили центробежной фильтрацией на погружаемой центрифуге модели ЦП-200 (рис. 37). Аппарат представляет собой ротор 1 с фильтром 2 из двух конусообразных тарелей 3 сжатых большими основаниями с образованием фильтрующей щели 4. Основание конуса у ротора снабжено заборными окнами 5. В верхней части ротор 1 снабжен пружиной 6 для сжатия тарелей и укреплен на траверсе 7, соединенной с приводами вращения 8 и подъема ротора 9. Размер фильтрующей щели 4 регулируется сжатием пружины 6 и обычно составляет 0,1 мм. С помощью привода 9 ротор 1 с фильтром 2 погружается в расплав и приводится во вращение.

37.tif

Рис. 37. Центрифуга модели ЦП-200. Основные узлы:1 – ротор; 2 – фильтр тарельчатый; 4 – фильтрующая щель; 5 – заборные окна; 6-пружина; 8 – привод вращения; 9 – привод подъема ротора; 10 – скребковый транспортер; 13-положение фильтра при отжиме; 14 – положение фильтра при выбросе дроссов

Во время вращения фильтра в расплаве через заборные окна 5 расплав всасывается во внутреннюю полость тарелей, образованную торцами оснований тарелей и под действием центробежных сил жидкая фаза (очищенный металл) продавливается через фильтрующую щель 4 и выбрасывается в общий расплав в котле, а твердые кристаллы примесей в виде дроссов остаются в полости фильтра у кромки фильтрующей щели 4. Фильтр диаметром 200 мм с емкостью полости 0,56 л изображен на рис. 38 с наполненными дроссами. По истечении заданного времени вращающийся ротор с фильтром не прекращая вращения поднимался над поверхностью рафинируемого металла выбрасывая жидкую фазу через фильтрующую щель.

38.tif

Рис. 38. Фильтр от ЦП-200. Основные узлы: 1 – ротор; 2 – фильтр в целом; 3 – верхняя тарель; 4 – фильтрующая щель; 5 – заборные окна; 6 – собранные дроссы

При подъеме до фиксированного уровня «уровень отжима» 13 (рис. 37) процессор переключает привод на увеличение числа оборотов на задаваемое время для удаления остатков расплавленной фазы из осадка в полости фильтра и происходит до удаление остатков жидкого металла оставшегося между кристаллами дроссов т. е. происходит «досушка» осадка от жидкой фазы. Брызги жидкого расплава стекают по конусу отбойника в котел. После осушки осадка через 15–30 с, задаваемое процессором время, вращающийся фильтр поднимается до зоны выброса дроссов «уровня 14 скребкового транспортера 10» на рис. 37, где с помощью сжатия пружины 6 тарели раскрываются и осадок под действием центробежных сил выбрасывается из полости раскрывшихся тарелей фильтра на движущийся скребковый транспортер 10, который выгружает их в тару. Количество погружений фильтра на заполнение осадком фиксировалось по счетчику [6].

Скорость вращения ротора центрифуги изменялась подачей напряжения на двигатель постоянного тока и измерялась тахометром ТЧ-10Р и периодически контролировалась строботахометром ТС 32. Длительность вращения фильтра в расплаве и над расплавом регулировалась установкой датчика реле УТ23-PIС. Котел снабжен электрообогревом с регулятором температуры ТРМ201 с ТХА термопарой. Центрифуга устанавливалась на чугунный котел емкостью 80 л, диаметром 500 мм, глубиной 400 мм. В котел загружались по весу слитки гартцинка, расплавлялись, расплав перемешивался пропеллерной мешалкой и устанавливалась заданная температура и проводилось отделение твердых дроссов из расплава фильтрации.

Разгруженный дросс взвешивался и после проборазделки на приборе Fritsch – проба анализировалась атомно адсобционным методом на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно связанной плазмой IRIS Intrepid компании INTERTECH Corporation.

В первую очередь исследовали процесс степени удаления железа. В табл. 21. показана кинетика удаления железа и выход цинка в дроссы [6].

39.tif

Рис. 39. Кинетика удаления железа из гартцинка. Абсцисса – длительность очистки, мин; ардината: 1 – выход % Fe в дроссы; 2 – доля (Zn/Fe) выхода цинка в дроссы на единицу удаленного железа

Кинетика очистки гартцинка от железа при температуре 400 °С на рис. 39 показала, что с увеличением длительности фильтрации выход % Fe в дроссы повышается в степенной зависимости по уравнению:

(Вых % Fe)др = 11,65∙(мин)0,54 с корреляцией 0,99, (5.1)

где (Вых %Fe)др – выход железа в дроссы в %; (мин) – длительность фильтрации в мин.

Таблица 21

Кинетика удаления железа из гартцинка центробежной фильтрацией

Bfil, мин

Вес дроссов, кг

Анализы

SFe, %

Zn/Fe

дроссы

дроссов

расплава

Fe, %

Al, %

Fe, %

Al, %

1

1,25

3,99

1,90

0,60

0,60

10,1

23,6

2

1,12

3,63

1,94

0,55

0,58

18,4

26,0

4

0,99

3,83

1,95

0,50

0,56

26,2

24,6

6

0,86

3,36

1,99

0,46

0,54

32,0

28,1

8

0,73

3,33

2,03

0,43

0,53

37,0

28,4

10

0,6

3,54

2,04

0,40

0,51

41,3

26,7

11

0,45

3,18

2,05

0,38

0,50

44,2

29,8

13

0,46

3,25

2,10

0,36

0,49

47,3

29,1

15

0,58

3,46

2,12

0,34

0,48

51,4

27,3

17

0,51

3,00

2,16

0,32

0,47

54,5

31,7

19

0,49

3,00

2,16

0,30

0,46

57,5

31,7

22

0,43

2,57

2,26

0,28

0,45

59,7

37,0

23

0,25

2,82

2,25

0,27

0,44

61,1

33,6

24

0,1

2,40

2,25

0,26

0,43

61,6

39,7

Обозначения: Bfil – длительность фильтации, мин; SFe – степень % удаления железа.

Доля выхода цинка (Zn/Fe)dr (это показатель, характеризующий выход цинка на единицу удаленного железа) по мере увеличения длительности фильтрации медленно повышаются по уравнению:

(Zn/Fe)др = 0,53∙(мин) + + 23,2 с корреляцией 0,81, (5.2)

где (Zn/Fe)др – выход цинка в дроссы на еденицу удаленного железа; (мин) – длительность фильтрации в мин [6].


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252