Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Глава 6. Сопоставление результатов центобежной фильтрации расплавов металлов и сплавов от примесей

В настоящем проведено обобщение результатов испытаний центробежной фильтрации расплавов разных металлов от примесей и оценка совместного влияния свойств расплава и центробежный фактор разных центрифуг. В табл. 32 приведено сравнение результатов очистки разных металлов от твердых примесей центробежной фильтрацией.

Таблица 32

Сравнение результатов очистки разных металлов от твердых примесей центробежной фильтрацией на лабораторных и промышленных центрифугах

№ п/п

 

1

2

3

4

5

6

7

8

1

Рафинируемый металл

Zn

Zn

Sn

Sn

Sn

Sn

Sn

Pb

2

Примесь элемент Х

Fe

Fe

Fe

As

As

As

Cu

Cu

3

[Х] исходный

0,27

2,23

3,53

2,13

0,42

0,4

0,5

0,76

4

[Х] конечный

0,06

0,21

0,14

0,2

0,1

0,01

0,006

0,08

5

Твердое соединение

FeZn7

FeAl3

FeSn2

FeAs

FeAs

 

Cu2S

Cu2S

6

Т, °С, фильтрации

450

513

520

350

450

350

300

400

7

Диаметр фильтра

110

650

650

450

450

650

100

650

8

Разница плотностей

1,18

1,22

0,42

0,85

0,85

0,8

0,22

3,49

9

Фо = R∙ω2/g = Цен. факт.

0,81

0,52

0,5

0,58

0,58

0,52

0,88

0,52

10

Выход дроссов, %

12,6

27,4

39,2

15

2,84

5,9

10,3

6,2

11

Степень удаления примесей, %

93,2

76,0

97,6

92

82,9

97,5

98,9

64,4

12

Выход металла в отходы

11

27,4

9,1

1,84

2,54

13,4

17,9

9,4

13

KрспрX = [Хдрос] / [Храсп]

87,8

36,1

62,8

65,4

119

661

800

99

14

Источник публикации

[40] п. 5.8 т. 1.4

[40] т. 12.5

[1] т. 1.2

[1] т. 1.9

[40] т. 1.10

[40] т. 23

[40] т. 1.25.

[1] рис. 1.9

Продолжение табл. 32

№ п/п

 

9

10

11

12

13

14

15

16

15

Рафинируемый металл

Pb

Pb

Pb

Pb

Pb

Pb

Pb

Pb

16

Примесь элемент Х

Cu

Cu

As

As

Sn

Sb

Bi

Ag

17

[Х] исходный

2,7

0,27

1,3

0,2

0,15

0,3

1

1,2

18

[Х] конечный

     

0,007

 

0,007

0,35

0,9

19

Твердое соединение

Cu2S+AsCu3

Cu2S

AsCu3

FeAsO4

CaSnO3

Ca3(SbO4)2

CaMg2Bi2

AgZn3

20

Т, °С фильтрации

400

340

500

350

350

350

480

480

21

Диаметр фильтра

110

110

110

200

200

200

650

650

22

Разница плотностей

 

3,49

8,0

7,51

4,65

4,39

2,29

1,49

23

Фо = R∙ω2/g фактор

 

0,81

 

1,47

1,47

1,47

0,52

0,52

24

Выход дроссов, %

8,5

3,42

5,7

1,92

1,92

1,92

4,5

2,1

25

Процент удаления примеси

91

91,2

 

96,5

96

97,7

33,4

26,3

26

Выход металла в отходы

 

9,8

2,5

0,71

1,60

0,57

5,5

3,5

27

KрспрX = [Хдрос] / [Храсп]

120

3280

41

3443

1767

4229

42

16

28

Источник публикации

[1] т. 2.2

[1] т. 8.2

[1] т. 5.2

[1] т. 615.2

[1] п. 2.3.

[1] с. 110

[1] гл. 5.2

[1] гл. 4.2

Окончание табл. 32

№ п/п

 

17

18

19

20

21

   

29

Рафинируемый металл

Al

AlSi

AlCu

In

Ga

   

30

Примесь элемент Х

Fe

Fe

Fe

Ni

As

   

31

[Х] исходный

5,35

3,8

10

5

18,6

   

32

[Х] конечный

0,9

0,6

1,3

0,1

0,1

   

33

Твердое соединение

FeAl3

FeAl3

FeAl3

 

AsGa

   

34

Т, °С фильтрации

680

590

650

170

30

   

35

Диаметр фильтра

110

650

650

110

110

корел

корел

36

Разница плотностей

4,81

2,43

2,43

5,25

5,81

1

 

37

Фо = R∙ω2/g фактор

1,51

3,50

3,5

1,0

0,241

 

1

38

Выход дроссов, %

19,6

25,7

42

11,4

63,7

 

0,18

39

Процент удаления примеси

84

88,7

92,8

98,6

99,6

0,19

0,22

40

Выход металла в отходы

3,35

5,1

2,4

0,6

2,2

 

–0,26

41

KрспрX = [Хдрос] / [Храсп]

26

22

17

598

290

0,38

0,08

42

Источник публикации

[40] т. 21

[40] т. 24

[40] т. 25

[40] т. 17

[40] т. 26

   

В качестве основного показателя взята разность плотностей соединений примесей и жидкого металла от которого зависит эффект разделения твердых кристаллов от жидкого металла.

Коэффициент распределения примеси «Х» определялся как отношение концентрации примеси Х в отходах к концентрации примеси в рафинированном металле по уравнению:

KрспрX = [Хдрос] / [Храсп]. (6.1)

Оценено взаимное влияние разности плотностей твердых примесей и жидкого металла на выход металла в отходы на единицу удаленной примеси с корреляцией K = –0,52 и коэффициент распределения примеси между дроссом и очищенным металлом с корреляцией K = 0,38.

Основным показателем сравнения центрифуг принят центробежный фактор на отжиме, зависящий диаметра фильтра центрифуг и скорости его вращения:

dyakov34.wmf (6.2)

где R – радиус фильтра (м); n – скорость вращения (с–1).

Центробежный фактор влияет на выход металла в отходы дроссов с K = –0,26 и на степень удаления примесей с K = 0,22.

Степень корреляционной зависимости невелика, но и массив фильтруемых сред значительно разнородный и масштаб оборудования также значительно различается.

Лабораторные модели центрифуг оснащены приводом с изменяющимися скоростями вращения фильтра и съемными фильтрами и развивались с целью улучшению удобств проведения опытов. Причем, модели изменялись под задание из имеющихся узлов и более существенно изменялись по желанию заказчиком – фирм с малым объемов производства. В табл. 33 приведены характеристика основных моделей лабораторных центифуг.

Таблица 33

Характеристика основных моделей лабораторных центифуг

         
           
           
           
           
         

Лабораторные модели снабжена двигателями постоянного тока и сменными тарелями.

Модель ЦП100с в последней модификации в упрощенном виде, предназначена для малых предприятий и снабжена сменными шкивами.

Модель ЦП-80 со сменными фильтрами из стали, графита, фторопласта и использовалась для фильтрации галлия, фильтрации меди от никеля.

Приведено сравнение характеристики базовой промышленной модели центрифуги ПАФВС-650 с другими вариантами моделей. Последующие модели изменялись в соответствии с опытом эксплуатации базовой модели, требований изготовителей и пожеланием перспективных заказчиков малых предприятий по снижению веса центрифуг и габаритов. Более трудной задачей было распространение центрифуг для свинцовых заводов, в сотни раз большими объемами производства. Поэтому СКБ ГИТ СО РАН разработали для УКСЦК центрифугу ПАФВС-1200-2 с диаметром фильтра 1200 мм. Тем не менее Австралийская фирма с непрерывным циклом рафинирования свинца приобрела пять центрифуг модели ПАФВС-650. Характеристика промышленных центрифуг приведена в табл. 34.

Таблица 34

Сравнение характеристик промышленных центрифуг с погружным фильтром

           
             
             
           
             
             
             
             
             
             
           
           
           

Базовая модель ПАФВС-650, разработанная СКБ ГИТ СО РАН, освоенная в изготовлении механическим заводом «Труд», принята в эксплуатацию на Новосибирском оловянном комбинате, Рязанском заводе цветных металлов, Магнитогорском металлургическом комбинате. Испытана на зарубежных заводах Чехии, ГДР. Приобретены по лицензии в Австралию, Боливию, Мексику.


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