2.2 Плавка катодного цинка

2.2.1 Транспортировка катодного цинка в плавильное отделение

Содранный катодный цинк толщиной δ = (6−8) мм складывают в пачки весом не более 900 кг, взвешивают, опробуют и транспортируют электрокарами в плавильное отделение.

Опробование катодного цинка производит представитель ОТК для ежедневного определения содержания Zn, Cu, Fe, Pb, Cd, Sn, As. Из ежедневных проб составляют месячную пробу.

Дендриты цинка, сбиваемые при сдирке, и куски катодного цинка сметают, и загружают в ванну растворения.

2.2.2 Переплавка катодного цинка

Плавка катодного цинка ведется в индукционных канальных печах, в которых жидкий цинк служит вторичной обмоткой понижающего трансформатора. Печь имеет глубокую ванну, чтобы поверхность жидкого цинка по отношению к массе металлического расплава была малой (для снижения окисления металла кислородом воздуха).

Катодный цинк переплавляют с добавкой флюса – хлористого аммония NH4Cl (0,9 кг/т чушкового цинка). Хлористый аммоний разрушает оксидную пленку на поверхности катодных листов и способствует слиянию корольков с расплавленным металлом. В результате на поверхности расплава образуется порошковый продукт, называемый дроссами.

Они содержат (80−90) % Zn, (1−2,5) % Cl. Цинк в дроссах находится на (35−40) % в виде металла, а остальное (60−65) % в виде ZnO, ZnCl2, ZnCl2·ZnSO4, ZnS. Кроме того, дроссы содержат примеси оксидов марганца и железа, что придает бурый цвет севкой части дроссов.

Реакция образования дроссов:

ZnO + 2NH4Cl = ZnCl2 + 2NH3 + H2O;

ZnSO4 + 4Zn = ZnS + 4ZnO;

ZnSO4 + ZnCl2 = ZnCl2·ZnSO4.

Благодаря образованию ZnCl2 (tпл = 322 °C) и эвтектики ZnCl2 c ZnCl2·ZnSO4 (tпл = 300 °C) оплавляется оксидно-сульфидно-сульфатная оболочка всплывающих капель цинка, из которых высвобождается металлический цинк.

Извлечение цинка, %:

• чушковый цинк около 98,0

• дроссы до 2,5

• потери (на угар) до 0,1.

2.2.3 Загрузка цинка в печи

Катодный цинк загружают в печи автоматически загрузчиком равномерно небольшими пачками (по 60 листов, чтобы не снижать температуру расплава) с сохранением столба листов катодного цинка в загрузочной коробке печи, находящейся над печью.

Загрузка катодного цинка непосредственно в ванны электропечи (без наличия столба в загрузочной коробке) разрешается в исключительных случаях и во избежание взрывов производится только сухим катодным цинком.

Для переплавки цинка предназначены 6 индукционных печей №№ 1−6 (см. аппаратную схему Приложения).

Корпус печи представляет собой прочную сварную конструкцию из стального листа, снабженную ребрами. Ванна печи разделена перегородкой на две части: плавильное отделение и разгрузочный зумпф. Перегородка предотвращает переход дроссов из плавильной части в разгрузочную.

Производительность печей 100 т в сутки, емкость плавильной ванны одной печи 30 т, напряжение 500 В.

На одном торце печи имеется дверца для удаления дроссов, а на другом – для выпуска расплавленного цинка.

Плавку цинка ведут при температуре ванны (450−500) °C. При этом удельный вес расплавленного цинка в печи составляет 6,59 тн/м³ («Справочник металлурга по цветным металлам», т. 1, под ред. Н.Н. Мурача, изд. 2, 1953, стр. 1126). Для уменьшения потерь цинка в дроссе, через дроссовое окно забрасывают около 30 % от необходимого количества NH4CL.