Установка для удаления цинка с отходов оцинкованной стали

Установка  для удаления цинка с  отходов оцинкованной стали
Решение относится к области цветной металлургии и  представляет собой установку для снятия цинкового покрытия с отходов оцинкованной стали. Установка  состоит из двуполостной ёмкости барабанного типа, приводимой во вращение с помощью электродвигателя, в которой происходит отделение цинкового покрытия от стальной основы химическим способом под действием слабого раствора кислоты в воде.
Полезная модель представляет собой установку для удаления цинка с 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 позволяет использовать их в качестве вторичных материалов для выплавки черных металлов в индукционных плавильных агрегатах. Кроме того, оцинкованные стальные отходы - это ценный сырьевой материал для получения цинка, поэтому восстановление цинка из оцинкованных стальных отходов экономически целесообразно. В связи с этим разработаны различные методы, приспособления  и установки для отделения цинка от стальной основы отходов оцинкованной стали. Для снятия цинка со стальных отходов используется метод, разработанный авторами [1] и заключающийся в обработке отходов оцинкованной стали водным раствором соляной кислоты с концентрацией 250 г/л с добавлением гексаметилентетрамина в количестве 2,5 г/л для защиты стальной основы от окисления.
Известен вариант удаления цинка из цинксодержащих стальных отходов методом испарения в специальных нагревательных камерах [2]. Для этого отходы сначала помещаются в камеру предварительного нагрева, где доводятся до температуры 200-500°С для удаления органических остатков.   Затем их перемещают через промежуточную камеру в камеру обработки, где отходы выдерживаются при температуре 500-950°С  в защитной атмосфере до момента испарения цинка со стальной подложки. После этого испарённый цинк конденсируется в специальном приёмнике, откуда может поступать на переработку, а стальные отходы могут направляться на брикетирование и переплав.Недостатком данного оборудования  являются большие финансовые затраты на нагревательные установки, а также большой расход энергии, затрачиваемой на нагрев отходов и испарение цинка.
Известен также вариант очистки оцинкованных стальных отходов от цинка в специальной емкости, содержащей гидроксид натрия или калия электролитическим методом [3] . Стальной лом погружается и транспортируется через электролит с помощью электрически изолированного от земли конвейера, содержащего катодный материал для протекания процесса гальванической коррозии цинка с поверхности стальных отходов.
Недостатки этой конструкции состоят в том, что требуется постоянный контроль за протеканием реакции, необходимо применять специальные меры для недопущения неравномерности снятия цинкового покрытия. Кроме того, необходимо добавлять на ленту конвейера к стальным отходам специальный катодный материал для обеспечения быстрого протекания процесса снятия цинкового покрытия со стальных отходов.
Наиболее близким вариантом  по технической сущности является установка для  удаления покрытий  со стальных отходов [4], состоящая из последовательно расположенных модулей, каждый из которых имеет резервуар для обработки отходов, соединенных конвейером для непрерывной подачи стального лома.  Стальной лом непрерывно подается в последовательно расположенные резервуары, где происходит снятие покрытий со стальной основы и возможная промывка отходов.
Недостатками  данной установки являются  высокие финансовые вложения, затрачиваемые на оборудование, в том числе на конвейер, который на некоторых своих участках контактирует с агрессивными средами, а также  необходимость больших производственных площадей для организации многоступенчатого процесса очистки по причине громоздкости конструкции, что зачастую нецелесообразно в условиях действующего производства.
Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.
Решается задача разработки компактной экономичной установки для подготовки отходов оцинкованной стали к использованию в качестве шихтового материала при выплавке черных металлов в индукционных плавильных агрегатах.
Техническое результат упрощение оборудования для удаления цинка с оцинкованной стали в условиях литейных цехов машиностроительных производств.
Техническое решение достигается тем, что установка для удаления цинка с отходов оцинкованной стали, содержит ёмкость барабанного типа, состоящую из неподвижной части, закреплённой на станине и подвижной части сетчатого вида, которая приводится в инверторное вращение реверсивным электродвигателем через редуктор
Разработана очистная установка следующей конструкции (фиг. 1). Установка представляет собой ёмкость барабанного типа, состоящую из станины 1, закреплённой на ней неподвижной части 2, и подвижной части сетчатого вида 3, которая приводится в инверторное вращение реверсивным электродвигателем через редуктор (на рисунке не показаны). Инверторное вращение позволяет повысить скорость химической реакции при перемешивании стальных отходов внутри барабана за счёт увеличения площади контакта отходов с водным раствором кислоты. С целью защиты от агрессивного воздействия кислотного раствора реактор изготавливается из коррозионно-стойкого сплава, например ХН65МВ или Н70МФ, или полимера, стойкого к химическому воздействию водных растворов кислот.
Габаритные размеры подвижной и неподвижной части рассчитываются, исходя из объёма отходов, который нужно обработать за один цикл работы установки. Процент заполнения установки отходами и реакционным раствором представляется целесообразным заполнять на 70-80% от общего объёма установки с целью более полного протекания реакции между цинковым покрытием и кислым раствором. Расстояние между внутренней поверхностью неподвижной части и внешней поверхностью подвижной части должно быть минимальным. Целесообразно принимать его не более 50 мм.
Новым в предлагаемом варианте установки является использование подвижной двуполостной конструкции барабанного типа, приводимой в инверторное вращение реверсивным электродвигателем через редуктор.
Преимущества разработанной установки перед аналогами и прототипом заключаются в следующем:
- компактность установки позволяет устанавливать ее непосредственно в цехе, не требуя дополнительных производственных площадей;
-  экономичность установки ввиду низких затрат на материалы для удаления цинка со стальных отходов и отсутствие затрат на подогрев раствора.
Процесс рафинирования стальных отходов протекает следующим образом: через загрузочный люк 4 в подвижную часть установки 3, выполненную из стальной сетки либо полимерного материала, загружается оцинкованный стальной лом. Далее с помощью насоса 5 в установку подается водный  раствор соляной кислоты с уротропином, после чего подвижная часть приводится в инверторное вращение реверсивным электродвигателем через редуктор. После окончания процесса очистки при помощи сливного насоса 6 из рабочей полости установки удаляется отработанный раствор, после этого очищенные  стальные отходы выгружается через разгрузочный люк 7. После просушки  они могут использоваться в качестве шихтового материала для выплавки чугуна в индукционных плавильных агрегатах. Образующийся в результате протекания реакции водный раствор соли цинка в дальнейшем может быть использован в качестве электролита в ваннах цинкования, то есть возвращен в производственную цепочку предприятия, если в его структуре имеются гальванические цеха или участки, или отправлен на переработку по другим вариантам.
Цитируемые источники:
1. RU2599061C1 Способ удаления цинка с оцинкованной стали, ФГБОУ ВО "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева".
2. US5350438A Method and apparatus for removing plated metal from steel sheet scraps, Toyokin Kabushiki Kaisha, Japan.3. EP0996774B1 Process for dezincing galvanized steel using an electrically isolated conveyor, William A. c/o Metals Investment Trust Lt MORGAN.4. DE 102009058011A1 Anlage zum Ablösen metallischer oder organischer Beschichtungen von Stahlschrotten, Drt Deutsche Rohstofftechnik Gmbh.