КОМПЛЕКС ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЛАТУНИ, ОКСИДА ЦИНКА И ОКСИДА МЕДИ ИЗ ШЛАКА ЛАТУННОГО ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
COMPLEX FOR EXTRACTION OF BRASS, ZINC OXIDE AND COPPER OXIDE FROM SLAG OF BRASS FOUNDRY

Комплекс для извлечения латуни, оксида цинка и оксида меди из шлака латунного литейного производства относится к области цветной гидрометаллургии и может быть использован для селективного извлечения из шлаков латуни, оксида цинка, оксида меди и побочных продуктов, пригодных для использования в промышленности.
Известна «Печь для получения оксида цинка» по патенту №2026392, МПК C22B 19/34, F27B 15/00, содержащая загрузочное устройство, разделенные перегородкой испарительную и окислительную камеры, горелку с форкамерой для приготовления и подачи продуктов высокотемпературной конверсии, газообразного топлива и шлакоотвод с отверстием.
Данная печь энергозатратна, не предполагает селективной переработки исходного сырья, при помощи нее извлекают только оксид цинка, остальное уходит в отвалы.
Известна «Установка для получения оксида цинка» по патенту №2087569 от 24.04.1995, опубл. 20.08.1997, МПК C22B 19/34. Установка содержит устройство для плавления металлического цинка, связанное с устройством для испарения цинка, коаксиально установленным в полости камеры устройства для окисления паров цинка, которое выполнено в виде параллельно расположенных в горизонтальной плоскости кольцеобразных тарелей, выполненных с выходными отверстиями, размещенными радиально по их образующим, и переливными отверстиями в днище. При этом устройство для окисления имеет приспособление для подачи воздуха, размещенное в боковой стенке камеры, и дополнительно снабжено устройством для подачи газа и воздуха, размещенным в центре верхней торцевой стенки его камеры.
Для получения оксида цинка на данной установке как сырье используют металлический цинк, что экономически менее выгодно, чем получение из шлаков.
Установку отличают большие энергозатраты, большой расход чистого цинка, она не обеспечивает достаточной экономичности и экологической чистоты процесса.
Наиболее близкой является технологическая линия для переработки цинкосодержащего сырья по патенту №2091341 «Способ переработки цинкосодержащего сырья и технологическая линия для переработки цинкосодержащего сырья» от 14.10.1994, опубл. 27.09.1997, МПК C04B 5/00, C03C 10/00, F27B 15/00. Линия для переработки цинкосодержащих материалов включает участок подготовки цинкосодержащего сырья и печь с системой удаления жидкого шлака. Линия дополнительно снабжена участком подготовки шихты, связанным посредством загрузочного устройства с установленной под шлакоотводом ванной печью. Последняя выполнена с изолирующим гидрозатвором и погруженными горелками. За ванной печью установлены формовочное устройство и печь для термической обработки отформованных изделий.
Данная линия позволяет получить из исходного сырья только черновую медь и цинк, но предполагает большой расход энергетических ресурсов, сложное оборудование.
Все известные устройства не позволяют получить из отходов литейного производства латунь и цинковые белила и одновременно.
Задачей предлагаемого технического решения является безотходная переработка промышленного шлака металлургического латунного производства с получением трех дорогостоящих компонентов, латуни, цинковых белил и оксида меди, при минимальном количестве технологических операций и энергоресурсов.
Задача решена за счет комплекса для извлечения латуни, оксида цинка и оксида меди из шлака латунного литейного производства, включающего участок подготовки шлака, содержащий последовательно соединенные печь, дробилку, магнитный сепаратор, вибросито, накопитель обработанного шлака, соединенный с миксером-сепаратором участка подготовки цинкосодержащего сырья, вход которого соединен параллельно с технической водой, химреактивами, оборотной водой, оборотным раствором, источником тепла, а выход которого соединен с участком подготовки мелкодисперсной латуни к переплаву, содержащим сушилку латуни и формовочное устройство, соединенное с печью, и участок разделения оксида цинка и оксида меди, содержащий миксер с вводом химреактивов и фильтр разделения на оксид меди и раствор, содержащий оксид цинка, последовательно соединенный с кристаллизатором, фильтром отделения оксида цинка от раствора, возвращаемого в миксер-сепаратор участка подготовки цинкосодержащего сырья, миксером-сепаратором промывки, фильтром отделения оксида цинка от воды, поступающей в оборот в миксер участка подготовки цинкосодержащего сырья.
Предлагаемый комплекс позволяет безотходно разделить шлак латунного литейного производства на составляющие компоненты, а именно предварительно механически отделить соединения железа и сплес латуни, вернуть ее на переплавку, очистить от оболочки окислов мелкодисперсную латунь и тоже вернуть на переплавку, из раствора регенерировать чистый оксид цинка после отделения оксида меди, использовать оставшийся раствор и промывные воды в обороте или для промышленного применения без дополнительной переработки.
Комплекс для извлечения латуни, оксида цинка и оксида меди из шлака латунного литейного производства изображен на чертеже, где изображено: печь 1, исходный шлак 2, дробилка 3, дробленый шлак 4, магнитный сепаратор 5, черные металлы 6, контейнер 7 для лома черных металлов, шлак 8 без черных металлов, вибросито 9, латунь 10 сплес, накопитель 11 обработанного шлака, участок 12 подготовки шлака и участок 13 подготовки цинкосодержащего сырья, участок 14 подготовки мелкодисперсной латуни к переплаву, участок 15 разделения оксида цинка и оксида меди, миксер-сепаратор 16, вода 17 техническая, химреактивы 18 для отделения мелкодисперсной латуни, источник тепла 19, вода 20 оборотная, латунь 21 мелкодисперсная, сушилка 22 латуни, брикетировочный пресс 23, раствор 24 оксида цинка и оксида меди, миксер 25, фильтр 26, оксид меди 27, раствор 28 оксид цинка, кристаллизатор 29, фильтр 30, оксид цинка 31 на промывку, миксер-сепаратор 32 для промывки оксида цинка, фильтр 33, оксид цинка 34, сушилка оксида цинка 35, фасовка оксида цинка 36, раствор 37, химреактивы 38, миксер-сепаратор 39, сушилка 40 оксида меди, фасовка 41 оксида меди.
Комплекс для извлечения латуни, оксида цинка и оксида меди из шлака латунного литейного производства выполнен следующим образом.
Комплекс для извлечения латуни, оксида цинка и оксида меди из шлака латунного литейного производства состоит из участков: участка 12 подготовки шлака и отделения латуни сплеса и сплавов железа, участка 13 подготовки цинкосодержащего сырья и отделения мелкодисперсной латуни, участка 14 подготовки мелкодисперсной латуни к переплаву, участка 15 разделения оксида цинка и оксида меди.
Участок 12 подготовки шлака и отделения латуни-сплеса и сплавов железа содержит последовательно соединенные печь 1, дробилку 3, магнитный сепаратор 5 для отделения черных металлов, снабженный контейнером 7 для сбора железа, вибросито 9, накопитель 11 обработанного шлака, соединенный с участком 13.
Участок 13 подготовки цинкосодержащего сырья и отделения мелкодисперсной латуни от раствора оксида цинка и оксида меди содержит миксер-сепаратор 16, выполненный в виде центрифуги, вход которой соединен параллельно с технической водой 17, химреактивами 18, оборотной водой 20 и оборотным раствором 37, источником тепла 19, шлаком 11. Выход миксера-сепаратора 16 соединен с участком 14 и участком 15.
Участок 14 подготовки мелкодисперсной латуни к переплаву в печи 1 своим входом соединен с миксером-сепаратором 16 участка 13 и содержит сушилку 22 латуни, формовочное устройство 23 в виде брикетировочного пресса, соединенное с печью 1 переплава латуни участка 13.
Участок 15 разделения оксида цинка 25 и оксида меди 27 своим входом соединен с миксером-сепаратором 16 участка 13 и содержит миксер 25 с вводом химреактивов 38, фильтр 26 разделения на оксид меди 27 для миксера-сепаратора 39 выделения оксида меди, сушилки 40 и фасовки 41 оксида меди, и раствор оксида цинка 28 с кристаллизатором 29, фильтром 30 отделения оксида цинка от раствора 37, возвращаемого в миксер-сепаратор 16 участка 13, миксером-сепаратором 32 промывки, фильтром 33 отделения оксида цинка 34 от воды 20, поступающей в оборот в миксер 16 участка 13, сушкой 35 и фасовкой 36 оксида цинка.
Комплекс для извлечения латуни, оксида цинка и оксида меди из шлака латунного литейного производства работает следующим образом.
На участке 12 из печи 1 шлак 2, который по результатам проведенных исследований содержит латунь-сплес 20-30%, сплавы железа 2-3%, отправляют на дробилку 3. Измельченный шлак 4 поступает на магнитный сепаратор 5, где примеси, сплавы железа 6, отделяют от шлака и направляют в контейнер 7 для сбора черных металлов, а отсепарированный шлак 8 поступает на вибросито 9, на котором от шлака отделяется сплес латуни 10, который отправляют в печь 1 на переплав.
После отделения от шлака латунного сплеса и железа в оставшемся шлаке, собранном в накопителе 11, остается латунь мелкодисперсная 60-70%, оксид цинка 20-30%, оксид меди 5-10%. Этот шлак и подают на участок 13 в миксер-сепаратор 16.
На участке 13 в миксер-сепаратор 16 заливают воду 17, химреактивы 18 растворяют из расчета на 1000 литров воды: 1 кг поверхностно-активного вещества, 300 кг аммония хлорида, добавляют оборотную воду 20, оборотный раствор 37, и смесь подогревают до температуры, близкой к температуре кипения. Засыпают при перемешивании 500 кг шлака из накопителя 11.
Через 20 минут перемешивания из миксера-сепаратора 16 участка 13 полученный раствор, состоящий из оксида цинка и оксида меди 24, отправляют на участок 15 разделения оксида цинка и оксида меди в миксер 25, где продолжают 40 мин перемешивать раствор, сохраняя температуру около 95 градусов. В миксер 25 добавляют химреактивы 44 из расчета 100 г цинковой пыли на 1000 литров раствора. Через 5 мин раствор отправляют на фильтр 26, при этом оксид меди 27 отделяют и отправляют в миксер-сепаратор 39, где оксид меди промывают, сепарируют, отправляют в сушилку 40, затем на фасовку 41.
После отделения оксида меди 27 раствор оксида цинка 28 через фильтр 26 отправляют в кристаллизатор 29, в охлажденном растворе в течение 2-3 часов происходит кристаллизация оксида цинка, который в виде осадка отделяют фильтром 30 от раствора 37, направляемого в оборот в миксер-сепаратор 16 участка 13, или на выделение веществ для промышленного применения, или на протравку древесины. Оксид цинка 31 отправляют в миксер 32 на промывку горячей водой и фильтр 33. Оксид цинка 34 отделяют от промывочной воды 20, которую отправляют в оборот, а оксид цинка отправляют в сушилку 35, где сушат при температуре 100-150 градусов и отправляют на фасовку 36.
Из миксера-сепаратора 16 участка 13, после отделения раствора 24, содержащего оксид цинка и оксид меди, оставшуюся мелкодисперсную латунь 21 промывают горячей водой, сепарируют в миксере 16 и отправляют на участок 14, в сушилку 22, брикетировочный пресс 23, откуда брикеты поступают в печь 1 участка 12 на переплавку.
Комплекс обеспечивает выход готового продукта: латунь 60%-70%,цинковые белила 20%-30%, оксид меди до 10%
Чистый оксид цинка (цинковые белила) применяют как основной компонент при производстве красок, в электронике для изготовления полупроводников, в фармакологии в качестве диетических добавок, в химии в качестве катализатора.
Главное преимущество предлагаемого комплекса заключается в том, что он позволяет выделить из отходов без особых затрат и сложного оборудования три дорогостоящих компонента: латунь, цинковые белила и оксид меди, для производства которых в промышленности используют дорогостоящие медь и цинк. Следовательно, комплекс дает возможность промышленности получить латунь, цинковые белила и оксид меди из отходов простым и доступным способом и сохранить природные дорогостоящие материалы. В комплексе не используются агрессивные и ядовитые вещества, опасные для человека. Комплекс работает по замкнутому циклу и не имеет выбросов в окружающую среду.
Техническим эффектом является безотходная переработка промышленных отходов металлургического латунного производства с получением трех дорогостоящих компонентов, латуни, цинковых белил и оксида меди, при минимальном количестве технологических операций и энергоресурсов, за счет комплекса для извлечения латуни, оксида цинка и оксида меди из шлака латунного литейного производства, включающего участок подготовки шлака, содержащий последовательно соединенные печь, дробилку, магнитный сепаратор, вибросито, накопитель обработанного шлака, соединенный с миксером-сепаратором участка подготовки цинкосодержащего сырья, вход которого соединен параллельно с технической водой, химреактивами, оборотной водой, оборотным раствором, источником тепла, а выход которого соединен с участком подготовки мелкодисперсной латуни к переплаву, содержащим сушилку латуни и формовочное устройство, соединенное с печью, и участок разделения оксида цинка и оксида меди, содержащий миксер с вводом химреактивов и фильтр разделения на оксид меди и раствор, содержащий оксид цинка, последовательно соединенный с кристаллизатором, фильтром отделения оксида цинка от раствора, возвращаемого в миксер-сепаратор участка подготовки цинкосодержащего сырья, миксером-сепаратором промывки, фильтром отделения оксида цинка от воды, поступающей в оборот в миксер участка подготовки цинкосодержащего сырья.