Переплавка катодного цинка
|
Получаемые при электролизе листы катодного цинка, хотя и отвечают по своему химическому составу требованиям ГОСТа, но неудобны для транспортировки и плато пригодны для потребителей, так как при переплавке их возникает угар. Поэтому общесоюзный стандарт предусматривает выпуск цинка в виде чушек определенной формы и массы (рис. 112). Катодный цинк переплавляют в печах с добавкой флюса — хлористого аммония. Расход хлористого аммония 0,5—0,6% от массы чушкового цинка. Для переплавки цинка на заводах установлены отражательные печи или электропечи. На всех старых зарубежных цинковых заводах установлены отражательные печи производительностью 100—180 т/сутки, отапливаемые мазутом или натуральным газом, расход которого равен 25—28 м3/т цинка. В последние годы электропечи все более вытесняют пламенные.  Электроплавка цинка обладает рядом преимуществ. Она облегчает условия труда, сокращает его затраты и позволяет автоматизировать поддержание теплового режима. При индукционном нагреве электроэнергия трансформируется в самом переплавляемом металле, отсутствует воздействие высокой температуры топочных газов, и поэтому металл окисляется в незначительной степени. Отсутствие топочных газов устраняет необходимость в сооружении громоздкой системы для очистки газов (улавливание окиси цинка). Извлечение цинка из катодного в чушковый при электроплавке составляет 97—97,8%, а при отражательной плавке 94—96%. Это вполне компенсирует дополнительный расход электроэнергии на переплавку, который составляет 100—110 квт*ч/т цинка. На всех цинкэлектролитных заводах Советского Союза установлены низкочастотные индукционные печи для переплавки цинка. За рубежом электрические печи установлены на цинковых заводах в Ля-Оройя (Перу), Носса, Косако (Япония), Трейл (Канада), Файнцинк (ГДР). Принцип работы этих печей основан на индукционном действии переменного тока при расположении первичной обмотки с большим числом витков вокруг сердечника, внутри которого помещена обмотка из одного витка. Сердечник состоит из расплавленного металла и замкнут накоротко, так что вследствие магнитосилового поля в нем индуцируется сильный ток, превращающийся в тепло. Конструкция индукционной печи представлена на рис. 113. Внешние размеры; длина 3720 мм, ширина 1940 мм, высота 2270 мм. 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 и тепла из плавильного пространства в разгрузочное. Кроме того, это устройство предохраняет разливальщика цинка от брызг металла, которые могут образоваться при загрузке больших количеств катодного цинка. Емкость ванны 20 т, производительность 100—120 т/сутки. На одной длинной стороне печи имеется дверца для удаления дроссов, а на торцовой стенке разгрузочной части — двойная дверца для разливки переплавленного цинка.  К кожуху печи приварено шесть корпусов трансформаторов, которые, кроме того, опираются на специальные консоли. Печной трансформатор состоит из катушки с 40 или 80 витками, железного сердечника внутри катушки и цинкового кольца, образованного в результате заполнения кольцевого канала трансформатора расплавленным цинком, и являющегося вторичной обмоткой. В этом плавильном кольце индуцируется переменный ток, по силе превышающий первичный соответственно в 40 или 80 раз и с напряжением во столько же раз меньшим. При возникновении тока в кольцевом канале цинк перегревается и в силу разности температур в ванне печи и в канале выталкивается из канала в печь. Надежность в эксплуатации и продолжительность кампании электрической низкочастотной индукционной печи зависит от стойкости футеровки плавильного канала, так как в этом месте толщина футеровки наименьшая, а количество выделяемого тепла наибольшее. Первичная катушка трансформатора охлаждается воздухом, подаваемым от вентилятора распределительными трубами с дросселями и регулировочными клапанами. На отечественных заводах ведут работы по освоению мощности индукционных печей ПЦ-40 производительностью 300 т/сутки. В последние годы на заводах проведены большие работы по механизации процессов загрузки катодного цинка в индукционную печь, разливки металла, штабелирования и транспортировки чушкового цинка. Индукционные печи оборудованы загрузочными машинами, с помощью которых осуществляется порционная загрузка катодного линка. Пачки катодного цинка, доставляемые из электролизного отделения автопогрузчиками с вилочными захватами, устанавливаются на приемную платформу загрузочной машины и, поднимаясь на специальном подъемнике, сдвигаются кареткой с толкающей рейкой в загрузочное устройство печи. Разливку цинка проводят или вручную, или с помощью разливочных машин. На отечественных заводах все печи оборудованы разливочными машинами. На большинстве заводов установлены карусельные разливочные машины (рис. 114). Машина имеет 22 тангенциально расположенные водоохлаждамые изложницы, укрепленные на карусели диаметром 3850 мм. Металл заливают в изложницы графитовым черпаком, кинематически связанным с каруселью машины системой рычагов с цепной передачей. Избыток металла стекает обратно в зумпф. В узле разгрузки цинка изложница набегает на специальные кривые, опрокидывается и после опорожнения возвращается в исходное положение.  При переходе на плавку цинка в печах большой емкости выгоднее проводить разливку на прямолинейных разливочных машинах. Конструкция такой машины в комплексе с устройством для клеймения и штабелирования чушек разработана и внедряется. Эта машина производительностью 15 т/ч имеет 36 двойных изложниц, шарнирно закрепленных на цепи прямолинейного непрерывно действующего цепного конвейера. Расплавленный цинк из зумпфа печи специальным дозирующим устройством — графитовым стаканом — выливается в стальные желоба, футерованные асбестом, и затем в водоохлаждаемые изложницы. Дозирующее устройство работает по принципу компрессорных машин для литья под давлением. Это устройство представляет собой неподвижный стакан, погруженный в ванну и наполняемый через отверстие снизу. Расплавленный металл из стакана периодически выдавливается сжатым воздухом или нейтральным газом. В конце конвейера имеется ударный кулачковый механизм клеймения. После клеймения изложницы опрокидываются и чушки цинка выпадают на каретку, подающую их к штабелеукладчику. Трудоемкий и немеханизированный процесс на разливочных машинах — съем пенки (слоя окислов с поверхности металла в изложнице). Наибольшие трудности вызывает механизация штабелирования чушкового цинка. Имеется несколько систем, внедренных на заводах. Наиболее простой и надежный в работе — штабелеукладчик системы И.И. Котова. Работает он следующим образом: с разливочной машины чушки поступают на приемный стол штабелеукладчика, затем системой цепных транспортеров передаются на рольганг и укладываются в штабель из 12 рядов по 4 чушки в каждом ряду (рис. 115).  На заводе «Электроцинк» работает штабелеукладчик с кинематической схемой грейферного типа, укладывающий чушки попарно крест накрест. Оба типа штабелей удовлетворяют требованиям перемещения и хранения их в цехе, но не обладают достаточной устойчивостью для транспортировки потребителям по железной дороге и хранения на складах. В будущем форма штабеля будет унифицирована на всех цинковых заводах с применением обвязки их стальной лентой, что сделает штабели транспортабельными. |
