Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ЦИНКА С ОЦИНКОВАННОЙ СТАЛИ

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для переработки отходов оцинкованной стали. Отходы загружают в водный раствор соляной кислоты и в присутствии гексаметилентетрамина при температуре 10-40°С выдерживают 20-30 мин, после этого полученный раствор с ионами цинка может быть направлен на дальнейшую переработку, а обработанные отходы могут быть использованы в качестве шихты при выплавке чугуна.

Изобретение представляет собой способ удаления цинка из отходов оцинкованной стали в растворе, содержащем кислоту. Цинк используется в качестве защитного покрытия от коррозии в машиностроении, а также других отраслях. Переработка оцинкованных стальных отходов затруднена по ряду причин. Например, использование таких отходов при плавке в индукционных печах приводит к снижению качества выплавляемого металла, ухудшению экологической обстановки и негативно влияет на обслуживающий персонал. С другой стороны, это ценный сырьевой материал для получения цинка, поэтому восстановление цинка из оцинкованных стальных отходов экономически целесообразно. В связи с этим разработаны различные методы отделения цинка от стального основания отходов.

Известен способ удаления цинка из цинксодержащих стальных отходов методом испарения [1]. Для этого отходы выдерживаются при температуре 500-950°С в защитной атмосфере в специальном устройстве до момента испарения цинка со стальной подложки. После этого испаренный цинк конденсируется в специальном приемнике, откуда может поступать на переработку, а стальные отходы могут направляться на брикетирование и переплав.

Недостатком данного способа являются большие финансовые затраты на оборудование для испарения цинка, а также значительный расход энергии, затрачиваемой на нагрев отходов и испарение цинка.

Другим способом очистки оцинкованных стальных отходов является электролитический метод [2]. Цинксодержащие отходы, играющие роль анода, погружаются в раствор едкого натра и едкого калия при PH 11-15.5, затем они электрически подключаются к катоду без применения внешнего источника напряжения. В результате электрохимической реакции цинковое покрытие с анода (стальные отходы) осаждается на катоде.

Недостаток способа - требуется постоянный контроль за протеканием реакции, также необходимо применять специальные меры для недопущения неравномерности снятия цинкового покрытия.

Наиболее близким по технической сущности является способ удаления цинка с оцинкованных стальных отходов в растворе кислоты [3], заключающийся в обработке отходов раствором серной кислоты концентрацией 100-300 г/л. Для ускорения протекания реакции с целью недопущения растворения железа стальной основы в раствор добавляются ионы цинка в количестве 10-70 г/л. Реакция протекает при температуре 15-70°С в течение промежутка времени порядка 90 с.

Недостатком способа является необходимость использовать относительно большое количество ионов цинка, а также невозможность полностью защитить стальную основу от растворения железа.

Задача данного изобретения состоит в подготовке отходов оцинкованной стали для использования в качестве шихтового материала при индукционной плавке, разработка экономически целесообразного способа удаления цинка с оцинкованной стали до содержания не более 5% от исходного в условиях литейных цехов машиностроительных производств, с учетом защиты металлической основы отходов от растворения в кислоте в течение протекания реакции.

Технический результат - удаление цинка с оцинкованной стали до содержания не более 5% от исходного в условиях литейных цехов машиностроительных производств, с учетом защиты металлической основы отходов от растворения в кислоте в течение протекания реакции.

Технический результат достигается тем, что отходы оцинкованной стали загружают в агрегат в виде емкости необходимого объема для одного цикла обработки. Потом добавляют в требуемом количестве воду с температурой 10-40°С. Затем в воду с отходами добавляют необходимое количество гексаметилентетрамина из расчета 2,5 г/л. Далее в воду наливают техническую соляную кислоту в количестве 250 г/л.

Количество обрабатываемых отходов рассчитывается таким образом, чтобы цикл обработки при средней температуре 20°С не превышал 30 мин. После выдержки в течение заданного времени раствор сливают и отправляют на дальнейшую переработку, а стальные отходы могут использоваться в качестве шихты для выплавки чугуна в индукционных печах литейных цехов машиностроительных предприятий.

По результатам опытов получены следующие результаты.

При обработке 0,529 кг оцинкованной стали раствором, содержащим 120 мл воды и 40 мл технической соляной кислоты в присутствии 0,4 г гексаметилентетрамина, снято 11 г цинка. При этом остаточная масса стали составила 0,518 кг. Время протекания реакции составило 22 мин.

Предложенное техническое решение позволяет извлечь весь металлический цинк из оцинкованных стальных отходов за относительно короткое время, тем самым подготовив отходы для дальнейшего использования в индукционной плавке. При этом получившийся насыщенный солями цинка раствор может использоваться в качестве электролита в ваннах цинкования, если в производственной цепочке предприятия присутствуют гальванические цеха или участки или отправлен на дальнейшую переработку.

Достоинство указанного способа в том, что процесс осуществляется в условиях собственного производства литейных цехов машиностроительных предприятий в одном агрегате с низкими временными затратами (продолжительность полного цикла очистки не превышает 30 мин). Использование гексаметилентетрамина позволяет полностью защитить стальную основу отходов от растворения в кислой среде. Получившийся в процессе очистки оцинкованных стальных отходов раствор, содержащий ионы цинка, может быть использован для восстановления металлического цинка или использован в процессе цинкования.

Новым в данном процессе является:

- использование в растворе соляной кислоты в количестве, безопасном для обслуживающего персонала;

- использование гексаметилентетрамина в качестве ингибитора для защиты металлической основы отходов от растворения в кислоте.

Пример.

Отходы оцинкованной стали в количестве 200 кг загружают в емкость объемом 150 л. Потом добавляют воду в количестве 45 л с температурой 20°С. Затем в воду с отходами добавляют гексаметилентетрамин в количестве 150 г. Далее в воду наливают техническую соляную кислоту в количестве 15 л.

Обработка производится 25 мин. После выдержки раствор сливают и отправляют на дальнейшую переработку, а стальные отходы могут использоваться в качестве шихты для выплавки чугуна.

Источники информации

1. US 5350438 A, Method and apparatus for removing plated metal from steel sheet scraps, TOYOKIN KABUSHIKI KAISHA, JAPAN.

2. US 5302260 A, Galvanic dezincing of galvanized steel, NORANDA INC. A CORPORATION OF ONTARIO, CANADA.

3. WO 2011038746 A1, Acidic dezincification, Drt Deutsche Rohstofftechnik Gmbh, GERMANY.