Худяков И.Ф.(ред.)Технология вторичных цветных металлов

Подождите немного. Документ загружается.

низкокачественных лома и отходов сплавов латуни до-

стигает 75%, меди 44% от общего объема заготовки.

Сырье группы XIII требует проведения сложных и доро-

гих процессов обработки (сортировки, разделки, магнит-

ной сепарации и др.), в результате чего удельный вес

низкокачественного сырья снижается до 37% у латуни и

17% У меди.

Медьсодержащие шлаки, печные выломки, сора, про-

пиловка, медная и меднографитовая пыль, лом и отходы

биметалла классифицируются как «прочие отходы».

Содержание меди в данном сырье должно быть не ме-

нее 3%. В Советском Союзе товарные ресурсы вторичного

медьсодержащего сырья располагаются по удельному

весу следующим образом, %: медь 34,3; двойные латуни

18,7 латуни свинцовые 15,6; оловянные бронзы 16,4.

Вторичное медьсодержащее сырье в большинстве

случаев является полиметаллическим. Его переработка

должна предусматривать наиболее полное и комплексное

извлечение всех компонентов. Последнее может быть

достигнуто при условии максимально возможного воз-

врата лома и отходов меди, бронзы, латуни для выплавки

аналогичных сплавов.

В настоящее время цветная металлургия нашей стра-

ны потребляет 95% заготавливаемого медьсодержащего

сырья, в том числе: 43% в производстве литейных спла-

вов, 17% деформируемых сплавов, 3% идет на получение

химических соединений, 39% заготовленного медьсодер-

жащего лома и отходов перерабатывают на черновую

медь. Главная причина малой степени использования

медного вторичного сырья для выплавки сплавов объяс-

няется его низким качеством.

Для производства вторичной черновой меди, как пра-

вило, используют низкокачественное сырье. Для него ха-

рактерна весьма разнообразная крупность и непостоян-

ный химический состав. Так, шлаки, полученные при

производстве первичных и вторичных сплавов на медной

основе, а также шлаки и съемы литейных цехов, содер-

жат, %: 15—38 Си (доля металлической меди составля-

ет— 60—75% от общего содержания), 3—45 Zn (50—

60% в окисленных формах), 0,1—3,5 Sn (90% от общего

содержания в виде металлического сплава). Размер кус-

ков шлаков и съемов изменяется от 300—700 мм в попе-

речнике до 1—5 мм. К этой же группе можно отнести

печные выломки и «козлы», в которых содержание меди

находится на уровне 8—12%. Шлаки, съемы, выломки

больших размеров подвергают разделке. При высоком

содержании мелочи (15% и более —15 мм) шлаки на-

правляют на грохочение, а полученную мелкую фрак-

цию

— на окускование.

Разновидностью низкокачественного сырья являются

сора. Они представляют собой землистую массу с вклю-

ченными в нее корольками и сплесками металлов. К со-

рам относятся использованные формовочные земли, сме-

ты с полов, наждачная пыль, мелкие шлаки цехов, свя-

занных с получением и обработкой меди и ее сплавов.

Среднее содержание цветных металлов в сорах со-

ставляет, %: 20—35 Си, 10—25 Zn, до 0,5 Sn. По грану-

лометрическому составу — это мелкий материал (более

50% — 5 мм), который следует окусковывать. Насыпная

масса соров равна 1,9—2,5 т/м

, влажность 3—8%.

Особое внимание заслуживают отходы кабеля и про-

водов. Это — бракованные или потерявшие эксплуата-

ционную ценность медные провода и проволока «путан-

ка», неразделенные обрезки кабеля в резиновой, хлоп-

чатобумажной, органической изоляции, покрытые

броней и засоренные железом. Отходы кабельной про-

дукции представлены кусками различной длины и бух-

тами, спутанными в клубки. В зависимости от диаметра

медной жилы, толщины слоя изоляции и брони содержа-

ние меди колеблется от 30 до 98% (медные проводники

изготавливают из меди марки МО и Ml). Провода и ка-

бель, поступающие на производство черновой меди, ха-

рактеризуются высокой засоренностью. Засоренность ре-

зиной составляет 20—45%, бумагой, хлопчатобумажной

и полимерной изоляцией 15—60%, железом 18—30%.

В плавку поступает также мелкий засоренный лом и

отходы, состоящие из обрези, высечки, стружки, латун-

ных винтовочных, револьверных и мелкокалиберных

гильз. Содержание меди в этом виде сырья составляет

не менее 50%, цинка 10—30%, засоренность обычно не

превышает 25%. Крупный лом и отходы представлены

автомобильными и тракторными радиаторами, шестер-

нями, теплообменниками, корабельными винтами и др.

Их механическая засоренность составляет 30—50%. Сю-

да же можно отнести электродвигатели (разделанные и не-

разделенные) и пакетированные телевизоры. Содержа-

электродвигателях изменяется в пределах

1о 30 /р, а их механическая засоренность (черные ме-

таллы, алюминий и др.) достигает 80—85%-В ломе теле-

визоров, который представляет сложное полиметалличес-

кое сырье, содержание меди превышает 6 %.

Небольшой удельный вес во вторичном сырье занима-

ет бытовой лом (его доля не превышает 2—3% от сум-

марной заготовки). Он состоит из медной и латунной

посуды, самоваров и других хозяйственных изделий, его

механическая засоренность достигает 15%.

На предприятия вторичной цветной металлургии по-

ступают также отходы биметалла в виде россыпи и в па-

кетах массой 80—140 кг. Биметалл получают в резуль-

тате покрытия основного металла (стали) другим метал<

лом или сплавом. Плакирующий слой на стальную осно-

ву наносят прокаткой, прессованием, наплавкой, сваркой,

взрывом, электролитическим осаждением, напылением.

Обычно защитный слой цветного металла составляет 6—

8% от толщины основы, но может достигать и 50%. Со-

держание меди в биметаллах изменяется от 7—8 до 60—

70%, цинка от 0,1 до 1—3%. Содержание меди в биме-

таллических отходах составляет 7—8%, цинка — до 1%,

железа — до 90%. При выплавке вторичной черновой

меди биметалл в основном выполняет роль железистого

флюса.

Так как вторичная черновая медь подвергается огне-

вому и электролитическому рафинированию, возможна

также переработка низкокачественного лома и отходов,

содержащих благородные металлы. К ним относятся:

1) лом и отходы, в которых менее 5% Ag и менее

1% Аи;

2) посеребренные и позолоченные металические де-

тали, бой стеклофарфоровых изделий;

3) отходы парчи и тканей с позолоченными и посе-

ребренными нитями;

4) обтирочные материалы и продукты очистки произ-

водственных помещений предприятий и организаций, где

технологические процессы связаны с использованием

благородных металлов.

Для производства оловянных бронз используют са-

мые разнообразные виды вторичного сырья, которые от-

вечают требованиям действующего стандарта. Это — лом

и кусковые отходы меди с полудой и пайкой, луженый и

паяный лом латуней, отходы олова и оловянных спла-

вов, лом и отходы никеля и медноникелевых сплавов с

засоренностью железом не более 2% и алюминием до

Таблица 4

Химический состав сырья для выплавки оловянных бронз, %

Сырье

Sn РЬ

Латунные радиаторы

Свинцовистые радиаторы

Медные радиаторы . .

Луженая латунь в паке-

тах

Самовары в пакетах . .

Бронзовые втулки . . .

Подшипники

Нейзильбер (лента, поло-

сы, прутки)

Мельхиор (трубки) . .

Константан (проволока

лента)

Бронзовая стружка . .

» высечка . . .

2,9

5,0

2,9

2,0

1.5

3.6

5.0

3,6

8.1

5,5

11,0

5,5

5,0

12,0

4,5

20,0

5,0

0,1

0,2

0,7

0,3

0,5

1,0

0,5

0,4

0,1

0,2

0,5

15,0

20,0

40,0

0,5

0,1

2,5

16,0

9,0

30,0

4,5

5,5

18,0

7,0

0,1

87,0

66,0

81,0

62,0

55,0

85,0

68,0

65,0

78,0

58,0

62,0

90,0

1%, черновая бронза, отходы свинца и сплавов на его

основе, подготовительные сплавы и оборотные материа-

лы. В состав шихты в небольших количествах входит

олово в чушках марок 03, 04. О некоторых видах сырья

и его химическом составе можно судить по данным

табл.4.

В состав шихтовых материалов для получения без-

оловянных бронз (Бр ВАЖ 9—4, Бр ВАЖ 9—4л, Бр

ВАЖМц 10—3—1,5) входят лом и отходы меди (МО,

Ml—МЗ), безоловянных бронз (Бр ВАЖ 9—4, Бр А5 и

др.), мягкое железо в виде обрезков листов, проволоки,

стружки и отходы биметалла толщиной до 2 мм, чушко-

вый алюминий и металлический марганец. Для лучшего

усвоения ванной металла легирующих элементов и по-

лучения однородного сплава алюминий, железо и мар-

ганец целесообразно вводить в виде двойных или трой-

ных лигатур: медь—алюминий—железо (25—28% А1,

9—П% Fe), медь—железо или алюминий—железо (5—

10% Fe), медь—марганец (25—30% Мп), медь—алюми-

ний (50% А1).

Сырье для выплавки вторичных латуней характери-

зуется большим разнообразием по химическому и грану-

лометрическому составу. Химический состав данного

сырья приведен в табл. 5. Наряду с кусковым ломом мед-

faблицa 5

Химический состав сырья для выплавки свинцовистых латуней, %

Сырье

РЬ Sn Fe Ni Си

Латунные кольца

2,5 0,5

0,5

68 27

Лом, пакеты, выштамповка . .

1,6

0,2 0,5 0,5

Ь9 36

Самовары

3,0

0,5

1,0

0,5

Гильзы

2,5

0,3 0,3 0,2

Торцы латунных радиаторов .

3,5

1,5 0,1

0,1 68

Медно-никелевые подвески . .

0,3

0,1

1,0

2,0

50 45

Латунная стружка

2,0

0,7

1,0

0,5

Латунный «паук»

1,5

0,2

1,0

0,b

Ы 3b

Высечки латуни Л062—1 . .

—

1,0

— —

Некондиционная медь . . .

— — —

0,5 98

—

Цинк (клише)

(

0,8

— — — —

Кабельный свинец

99,0

ноцинковых сплавов, меди, цинка, свинца в шихте содер-

жится значительное количество стружки в россыпи и в

виде брикетов. В зависимости от марки выплавляемой

латуни в состав шихты вводят легирующие добавки:

кристаллический кремний (КрО, Kpl, Кр2), ферросилиций

марки ФС90, чушковый цинк марок Ц2—Ц4 и др.

Никельсодержащее сырье

В отличие, например, от вторичной металлургии алю-

миния или меди в Советском Союзе в настоящее время

нет предприятий, специализирующихся на переработке

только вторичного никелевого сырья. Причиной этого

является значительно меньшее его количество по сравне-

нию с отходами и ломами других цветных металлов. Кро-

ме того, большое количество вторичного никелевого

сырья направляется в черную металлургию для произ-

водства легированных сталей.

Переработку вторичных никелевых материалов осу-

ществляют предприятия первичной никелевой металлур-

гии Урала, Украины и Кольского полуострова. В зави-

симости от химического состава, наличия оборудования

на предприятиях его перерабатывают совместно с пер-

вичным сырьем либо самостоятельно.

Стандарт предусматривает разделение вторичного

никельсодержащего сырья на четыре группы. В I группу

включены чистый и полуфабрикатный никель, во II груп-

пу

никелевые сплавы, в III группу — медноникелевые

гплавы, в IV группу — низкокачественные лом и куско-

вые отходы никеля и никелевых сплавов, а также низко-

качественная стружка.

Лом и отходы могут быть представлены деталями ре-

активных двигателей; частями аппаратуры, работающей

в агрессивных средах; остатками никелевых анодов;

обрезью и высечкой; обрезками труб, прутков, проволо-

ки

нагревательными элементами электропечей и прибо-

ров; стружкой; пришедшими в негодность железо-никеле-

вым'и аккумуляторами; печными выломками; металло-

абразивными отходами; шламами и солями; бытовым

ломом и др.

В зависимости от характера лома и отходов никеля,

никелевых и медноникелевых сплавов содержание в них

основного металла (сплава) изменяется от 25 до 98%, а

засоренность может достигать 75 %.

Большое количество никеля и других цветных метал-

лов переходит в абразивные отходы при зачистке и шли-

фовке проката и заготовок легированных сталей и спла-

вов. Содержание никеля и кобальта в сырье данного ти-

па должно составлять 3%. Благодаря внедрению силовых

и скоростных режимов шлифования высокостойкими аб-

разивными кругами получают отходы, содержащие 80—

95% металлической составляющей.

В образующихся при электролитическом никелирова-

нии шламах содержание никеля доходит до 50%, а в

отработанных электролитах и сточных водах гальвани-

ческих цехов — от единиц до десятков граммов в 1 л ни-

келя и других цветных металлов.

Бытовой никельсодержащий лом включает всевоз-

можные никелированные предметы, а также изделия из

мельхиора.

Химический состав некоторых разновидностей вто-

ричного никельсодержащего сырья приведен в табл. 6.

Особая роль во вторичной металлургии никеля при-

надлежит отработанным щелочным аккумуляторам, про-

изводство которых в стране значительно. Кратковремен-

ный срок их службы оказывает существенное влияние на

количество вторичного никельсодержащего сырья. На

предприятия поступают отработанные аккумуляторы в

собранном виде. Их разновидности: ТЖН (тяговые же-

лезо-никелевые)-500, ТЖН-350, тжн-зоо, тжн-зоов,

Таблица 6

Химический состав вторичного никелевого сырья, %

Сырье

Со

Си

Сг w Мо Fe

Стружка 57,92 0,94 0,27

14,0 5,5 3,1

Стружка

75,85

—

0,12

14,2

6,0

2,5

—

80,73

—

0,16

13,4

4,4

3,2

—

72,62

—

0,04

14,8

2,5

2,2

—

73,50

— —

19,5

— —

48,95

0,28

0,05

17,68 4,35

2,75

—

Сульфатные соли

17,5

17,68

огневой выпарки .

17,5

—

1,0

— — —

1.7

Карбонат никеля 26,0

0,5 2,2

—

— —

Металлическая об-

резь

2,5

ТЖН-250. Они состоят из железного корпуса, положи-

тельных и отрицательных пластин (ламелей), эбонито-

вых крышек, болтов, шайб и стержней.

Интерес представляют положительные пластины. Ак-

тивная их часть содержит, %: 40—44 закиси никеля; 10—

12 графита; 5—7 щелочей (Na0H + Na

); 0,7—1,0

кальция, магния, бария; 0,03—0,05 алюминия; 0,03—0,05

серы. По внешнему виду ламели представляют собой

плоские пластины с перфорированными стенками, в ко-

торые запрессована активная масса. Ширина их 120—

150 мм, толщина 4,0—4,2 мм, длина 220—375 мм. В ак-

тивную массу щелочных аккумуляторов закладывается

от 3,85 до 5,1 кг никеля на 1 А-ч номинальной емкости.

Основной частью отрицательной пластины является

гидрат закиси железа. Она содержит некоторое коли-

чество сульфата никеля (0,2%), сернистого железа

(0,3%) и графита (2%). Как никельсодержащее сырье

отрицательные пластины интереса не представляют.

В лучшем случае они могут быть использованы в каче-

стве железистого флюса при шахтной плавке окисленных

никелевых руд или как твердый окислитель при электро-

плавке. Характеристика некоторых железо-никелевых

аккумуляторов приведена в табл. 7.

Из приведенных в табл. 6 данных следует, что вто-

ричное никелевое сырье в основной массе более богато

по содержанию никеля в сравнении со штейнами, полу-

чаемыми при плавке окисленных и сульфидных руд.

Таблица 7

Характеристика железо-никелевых аккумуляторов

ТЖН-250

тжн-зоов

ТЖН-500

Детали

га*

чв

• ©"-

ЕС ffl

та

•

& .

«Я

• ©-•

2 в

Аккумулятор

Корпус •••••••

Прокладки и эбонитовые

стержни

Болты и гайки ....

Окантовочные рамки:

положительных пла-

стин

отрицательных пла-

стин

Ламели:

положительные . .

отрицательные . . .

Анодная масса . . . .

10,36

1,83

0,30

0,63

0,54

0,52

0,95

0,92

2,74

9,6

0,32

0,4

0,24

0,13

3,64

0,07

34,55

12,0

2,3

0,44

0,65

0,73

0,41

1,11

0,9

2,86

8,12

0,28

0,64

0,47

0,08

0,91

0,5

33,15

10,8

2.72

0,67

1.73

0,61

0,54

2,23

1,95

5,29

10,22

1,16

0,40

0,11

3,5

0,40

37,67

Лом и отходы свинца и его сплавов

Лом и отходы свинца поступают в переработку на

специализированные заводы в виде следующих основных

разновидностей: лом свинцовых аккумуляторов; лом и

отходы прокатного свинца; лом кабельного свинца; лом

кальциевого и свинцовооловянного баббита.

В соответствии со стандартом лом и кусковые отхо-

ды свинца и свинцовых сплавов делятся на следующие

группы: I — чистый свинец, II — сурьмянистый свинец,

III — кальциевые баббиты, IV — низкокачественный лом

и кусковые отходы.

Лом и отходы свинцовых аккумуляторов выделены в

отдельный класс АЛ, объединяющий две группы — сви-

нец аккумуляторный (не менее 90% металла) и свинец

аккумуляторный низкокачественный (не менее 40% ме-

талла).

Ниже рассмотрена характеристика отдельных видов

свинецсодержащего вторичного сырья.

В заготовке вторичного сырья аккумуляторный лом

имеет наибольший удельный вес. Если амортизационный

лом составляет 80% всех товарных ресурсов свинца, то

Таблица 7

Характеристика аккумуляторных батарей некоторых типов

Тип

батареи

Масса бата-

реи, кг

Цветные металлы

Тип

батареи

Масса бата-

реи, кг

РЬ, кг Sb, кг

всего, кг

З-СТ-60

12,0

7,2

0,40

7,6

63,0

З-СТ-70

14,9

8,2

0,30

8,5

57,0

З-СТ-84 18,7 9,7 0,35

10,1

54,0

З-СТ-98 19,7 11,4

0,4

11,8

60,0

3-СТ-135

23,0

15,2 0,7

15,9

69,0

6-СТ-68

28,5

18,0

0,7

18,7

66,0

6-СТ-78 24,5

15,4 0,58

16,0

65,0

на долю аккумуляторного лома приходится 75%. В свя-

зи с увеличением темпов автомобилестроения возраста-

ет количество свинца, расходуемого на производство ак-

кумуляторов. Поэтому очень важное значение для на-

родного хозяйства имеет рациональная переработка ак-

кумуляторного лома.

В настоящее время выпускают аккумуляторы различ-

ных типов: автомобильные, мотоциклетные, морские,

электровозные, стационарные и др. Средний срок их

службы 3 года.

Аккумуляторная батарея представляет собой корпус,

изготовленный из кислотостойких и механически проч-

ных полимеров (эбонит, полиэтилен и др.). В корпусе

помещены положительные и отрицательные электроды

и залит раствор серной кислоты. Для предотвращения

коротких замыканий электроды разделяют микропори-

стыми прокладками-сепараторами, изготовленными из

мипласта, мипора, пластипора, поровинила и др. Пла-

стины одинаковой полярности соединены перемычками,

называемыми баретками.

По технологии изготовления положительные электро-

ды могут быть поверхностными, панцирными и планиро-

ванными. Поверхностные пластины отливают из чисто-

го свинца и подвергают специальной электрохимической

обработке, в результате которой поверхностный слой

свинца превращается на некоторую глубину в окись

свинца. Панцирные пластины отливают в виде штыревой

рамы из сплава свинца с 2—10% сурьмы, которая при-

дает отливке механическую прочность и точную форму.

Сепараторы

Корпуса

Крышки

Прочие

кг

0,14

1,2

2,57

21,4

0,41 3,4

1,28

11,0

0,45

3,0

5,27

35,2 0,28

1,8

0,40

3,0

0,54 2,8

6,00 32,0 0,44 2,3

1,62

8,9

0,63

3,2 6,27

31,0

0,41

2,1

0,59

3,7

0,7

3,0

4,20 18,0 0,44

1,9

1,76 8,1

0,94 3,3

5,50

19,3

0,13 0,4

3,23

11,0

0,78

3,2

4,99

20,2

0,60

2,9

2,13

9,2

Между штырями набивают активную массу из окислов

свинца.

Для увеличения механической прочности пластины

помещают в эбонитовые футляры — панцири. Планиро-

ванные пластины представляют собой решетку, отлитую

из свинцовосурьмянистого сплава. В ячейки решетки

вмазывают активную массу, приготовленную из окислов

свинца и серной кислоты.

Отрицательные пластины могут быть планированны-

ми и коробчатыми. Коробчатые пластины отличаются от

планированных по толщине. Пластина представляет со-

бой решетку, собранную из двух половинок и ограничен-

ную с двух сторон тонкими листами перфорированного

свинца. Внутри решеток помещена указанная выше ак-

тивная масса.

Для производства аккумуляторов используют свинец

и сурьму высших марок или свинцовосурьмянистый

сплав. Присутствие посторонних металлов в пластинах

аккумуляторов даже в небольших количествах приводит

к саморазряду батареи. Крышки аккумуляторов изготав-

ливают из бакелита или эбонита, герметичность обеспе-

чивают путем заливки крышки по периметру специаль-

ной мастикой. Аккумуляторные батареи содержат в

среднем 62% свинца и сурьмы, 38% составляет материал

корпусов, крышек, сепараторов, а также сера и

кислород.

В табл. 8 показано содержание свинца, сурьмы и мас-

совое соотношение элементов в аккумуляторных бата-

реях некоторых типов.