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

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица 7

Толщина и масса кабельной свинцовой оболочки

Диаметр ка-

Толщина свин-

Масса свинцовой

Вид кабеля

беля под

цовой обо-

оболочки (1м),

Вид кабеля

оболочкой, мм

лочки, мм

кг

Силовой с резиновой

1,6

2,3

изоляциеи

>40 1,6

2,3

Контрольный с изоляци-

еи:

резиновой ....

>40

1,6

2,3

бумажной ....

>20 1,5

1,12

Телефонный для местных

7,5

сетей

>60 3,0

7,5

Активная масса на положительных пластинах содер-

жит 90% РЮ

, 7% РЬО, 3% PbS0

а на отрицательных

пластинах 95% РЬ, 3% РЬО, 2% PbS0

. В процессе экс-

плуатации аккумуляторов и особенно при их разделке

активная масса осыпается и образует шлам.

Компоненты аккумуляторного лома резко отличаются

по плотности. Так, плотность свинцовых решеток состав-

ляет 9,4 г/см

, аккумуляторного шлама 3,3 г/см

, неме-

таллического материала 1,44 г/см

. Соответственно объем

металлической части лома равен 10%, сульфатно-окисной

40% и неметаллического материала 50% от общего объе-

ма лома.

На заводы вторичной цветной металлургии аккуму-

ляторный лом может поступать в разделанном или не-

разделанном виде. Морские аккумуляторы поступают,

как правило, в виде отдельных секций, автомобильные —

иногда в виде целых батарей. Значительное количество

лома поступает в виде отдельных пластин и полублоков

с осыпавшейся активной массой. Пластины и мелочь ча-

ще всего пропитаны серной кислотой.

Промышленность выпускает большое количество ка-

белей различного типа. Многие виды кабеля покрывают

свинцовой оболочкой. Наибольшее количество свинца

расходуется для защиты силового, контрольного, слабо-

точного, морского, высоковольтного, сигнализационного

и блокированного кабелей. Толщина и масса свинцовой

оболочки некоторых видов кабелей приведены в табл. 9.

Для изготовления оболочек применяют свинец марки

не ниже СЗ (99,9% РЬ). Иногда с целью увеличения ме-

ханической прочности и предохранения оболочки от рас-

трескивания при вибрациях к свинцу добавляют 0 4

0,6% Sb или 0,05—0,08% Си.

Среднее содержание свинца в ломе неразделенного

освинцованного слаботочного кабеля составляет 50—

53%, силового голого кабеля 45%, силового брониро-

ванного 30—35%.

Поверхность оболочки обычно загрязнена маслом,

пылью, окислами. Засоренность составляет 2—6%.

Баббиты — антифрикционные сплавы, применяемые

для изготовления подшипников. Имеют мягкую, пласти-

ческую основу (свинцовую, оловянную), которая обеспе-

чивает приработку подшипника к вращающемуся валу.

В мягкой основе равномерно распределены твердые кри-

сталлы, сообщающие баббиту достаточную механическую

прочность для восприятия нагрузки вала и сил трения.

Промышленность выпускает следующие сплавы на

свинцовой основе: свинцовооловянные, в состав которых

входит олово, и безоловянные — кальциевые. Химиче-

ский состав свинцовооловянных и кальциевых баббитов

приведен в табл. 10. Кальциевые баббиты БКА и БК-2

применяют для изготовления букс железнодорожных ва-

гонов, а свинцовооловянные БН1, БТ и Б16 — для вкла-

Таблица 10

Химический состав некоторых марок свинцовооловянных и

кальциевых баббитов, %

Марка

Sb Си

As Fe

Sn Ca Na

сплава

Си Ca

БКА

БК-2

Свинцовооловянные

БН1

13-15

1,5-

2,0

1,25-

1,75

0,75—

1,25

0,5—

0,9

—

9—10

—

БТ

14—16 0,7—

1,1

—

— 0,05-

2,0

9-11

•—•

—

Б16

15-17

1,5-

2,0

— —

—

15-17

— —

Кальциевые

— — —

—

— —

1,5-

2,5

0,85-

1,15

0,35-

0,55

Примечание. Свинец — остальное.

0,6—

0,9

0,25—

0,50

дышей подшипников. Для производства баббитов ис-

пользуют главным образом вторичное сырье — лом и от-

ходы свинца и свинцовых сплавов с добавками неболь-

ших количеств первичных металлов. Лом и отходы баб-

битов поступают на заводы вторичных цветных металлов

в виде вкладышей подшипников, слитков и стружки. За-

соренность лома и отходов достигает 10%.

Оловосодержащее сырье

Основное количество олова используют для производ-

ства белой жести и луженой тары. Поэтому важное зна-

чение имеет извлечение олова из лома и отходов, пред-

ставляющих собой жестяной скрап, отходы белой жести

и оловосодержащие продукты, образующиеся при горя-

чем лужении.

Стандартом выделены в отдельный класс — АК—лом

и кусковые отходы белой жести и луженой тары. Класс

АК включает две группы: I группа — олово в покрытиях,

II группа — лом и низкокачественные кусковые отходы

олова в покрытиях. Минимальное содержание олова в

I группе составляет 0,4%, во II группе 0,3%.

К отходам белой жести относятся следующие виды

сырья: обрезки белой жести; бракованные банки жестя-

нобаночного производства; жестяные банки и крышки,

являющиеся браком готовой продукции; бывшие в упо-

треблении консервные банки и крышки от стеклянной

тары.

Кроме того, следует выделить оловосодержащие от-

ходы, образующиеся при производстве белой жести го-

рячим лужением. К ним относятся: флюсовый скраф,

масляный скраф, тяжелый металл.

Жестяной скрап

На производство консервной тары в настоящее вре-

мя поступает около 70% всей производимой белой жес-

ти. В процессе изготовления консервных банок, крышек

и других изделий из белой жести образуется до 20% от-

ходов. Эти отходы значительно отличаются друг от дру-

га по внешнему виду. Часть их представляет собой от-

дельные кусочки или полоски с насыпной массой 0,4 т/м

другая часть — высечку, образующуюся при штамповке

деталей из листов белой жести с насыпной массой

0,2 т/м

. Отходы белой жести, как правило, незначитель-

но загрязнены машинным маслом. Основная масса об-

резков скапливается на предприятиях, изготавливаю-

щих жестяную тару.

Расход олова на производство белой жести зависит

от способа лужения. При горячем лужении он составляет

21 кг/т жести, при электролитическом 7,6 кг/т. Удельный

вес жести электролитического лужения в общем ее вы-

пуске постоянно растет. Если в 1967 г. в Советском Сою-

зе производство белой жести составляло 26%, в 1970 г.

66%, то в 1980 г. составило около 80%. Средняя норма

расхода олова на 1 т белой жести снизилась с 16,65 кг/т

в 1965 г. и 12,2 кг/т в 1970 г. до 10,8 кг/т в 1980 г. С уче-

том постоянно возрастающего производства белой жес-

ти приведенные цифры свидетельствуют о значительных

ресурсах олова в отходах жести, несмотря на то что

среднее его содержание в отходах снизилось с 1,25% в

1970 г. до 0,98% в 1980 г.

Если 20% белой жести составляют отходы жестяно-

баночного производства, то 80% идет на изготовление

собственно консервной тары, которая скапливается у на-

селения и частично в организациях общественного пи-

тания.

В потребительскую сеть страны в 1970 г. поступило

263,5 тыс. т банок. На их производство было израсходо-

вано 2,6 тыс. т олова. Все эти банки и являются источ-

ником ломообразования.

Для оценки содержания олова в жестяном скрапе,

поступающем на регенерацию, следует учитывать ряд

факторов, снижающих его содержание в скрапе: раство-

рение олова в пищевых продуктах при их хранении и

коррозию жестяной тары при хранении в местах сбора.

По первой причине потери составляют 5—10% [пред-

положительная скорость растворения олова в различ-

ных продуктах изменяется от 0,01 до 1,0 мг/(дм

-сут)].

Потери, связанные с коррозией отходов, обусловлены об-

разованием гальванической пары Fe—Sn при нарушении

слоя олова р оголении поверхности железа во влажной

атмосфере. Олово является более электроположитель-

ным металлом по сравнению с железом. Процесс корро-

зии, начавшийся на одном участке, быстро распростра-

няется по всей поверхности. Для уменьшения этих потерь

шалк

ЯН

Крап 11еобх

°Димо держать на закрытых пло-

Щ дках с минимальным сроком хранения.

3—800

Снижение количества олова, которое может быть из-

влечено из отходов жести, может произойти в резуль-

тате образования при лужении жести промежуточного

железооловянного сплава FeSn

, на который отлагается

слой чистого олова. В сплаве FeSn

связано около 5—

10% олова. Часть олова, входящего в этот сплав, теря-

ется из-за трудности извлечения его при регенерации.

С учетом всех видов потерь можно считать, что безвоз-

вратно теряется 20—25% олова от первоначального ко-

личества, нанесенного на жесть.

Значительно меньше потери олова из отходов от про-

изводства консервной тары. В Советском Союзе белую

жесть горячего лужения выпускают двух марок: ЖК —

жесть консервную и ЖР — жесть разную (ГОСТ

9488—60). Количество олова, нанесенное на 100 см

лис-

та, с учетом двусторонней полуды составляет в зависи-

мости от класса жести 0,23—0,45 г.

Как отмечалось выше, средний расход олова при го-

рячем лужении в 2,5—3,0 раза выше, чем при электроли-

тическом. Существующая тенденция к увеличению вы-

пуска электролитически луженой жести приводит к сни-

жению среднего содержания олова в 1 т жести (за счет

снижения толщины слоя олова), однако масса олова в

1 т жести даже при этом условии останется высокой —

на уровне 12 кг/т.

Особенностями жестяного скрапа, представляющего

собой бракованную консервную тару, являются невысо-

кая насыпная масса (0,085 т/м

) и наличие свинца в

связи спайкой продольного шва банок припоем, содержа-

щим 40% Sn и 60% РЬ. Количество свинца, содержаще-

гося в консервных банках, может достигать 18—19% от

массы олова. Этот фактор необходимо учитывать при,

организации технологии регенерации олова с этого вида

сырья.

С целью увеличения коррозионной стойкости белой

жести, используемой в консервной промышленности, по-

следнюю покрывают защитными лаками, которые изго-

товляют из бутилфенолформальдегидных смол, смеси

полимеризованных льняного и тунгового масла. Исполь-

зуют также лаки на основе эпоксидных смол. Для уве-

личения стойкости в лаки добавляют окись цинке

или алюминиевую пудру. Толщина слоя лаковых

покрытий различна и колеблется в пределах 9—

12 мкм.

Наличие лаковых покрытий на жести затрудняет

процесс регенерации олова, поэтому лаковую пленку пе-

ред регенерацией олова следует удалять.

Отходы, образующиеся в производстве

белой жести горячим лужением

Горячее лужение жести осуществляют в лудильных

автоматах, в которых протравленные в слабом растворе

соляной кислоты листы проходят через слой флюса, на-

ходящегося на поверхности расплавленного олова, затем

через слой расплавленного олова и, наконец, через жи-

ровую ванну, заполненную хлопковым маслом. В ванне

происходят окончательное формирование покрытия, сте-

кание избыточного олова и охлаждение до температуры

ниже температуры плавления металла.

В качестве флюса применяют хлористый цинк. При

прохождении листа жести через флюс удаляется влага:

2пС1

2(флюс)

+ 2H

0+Zn(0H)

+ 2НС1

и образующейся соляной кислотой растворяется пленка

закиси железа:

FeO + 2HCl-»-FeCl

+ Н

Таким образом, происходит очистка поверхности же-

лезного листа и его подготовка к последующей опера-

ции — лужению. В оловянной ванне на очищенной по-

верхности листа протекает реакция

Fe + 2Sn-*-FeSn

В местах, покрытых хлористым железом, последнее

взаимодействует с расплавленным оловом по реакции

FeCl

+ 3Sn-»-FeSn

+ SnCl

Происходит обогащение флюса хлористым оловом.

Образующееся хлористое железо частично переходит в

оловянную ванну, а при насыщении ее выделяется в ви-

де так называемого тяжелого металла. Практика пока-

зывает, что через 10—15 дней работы необходимо очи,-

щать ванну от тяжелого металла,

з*

Тяжелый металл представляет собой оловянножелез-

ный сплав, теоретическое содержание олова в котором

составляет 80,6%. Из ванны его вычерпывают дырчатой

ложкой, при этом увлекается часть чистого олова. По-

этому тяжелый металл содержит 90—94% Sn и 6—10%

Fe. В нем также могут присутствовать свинец (от 0,10

до 0,45%), медь (от 0,10 до 0,15%) и другие примеси.

Выход тяжелого металла обычно составляет 0,8 кг/т лу-

женой жести, или 2,8% от количества олова, загружен-

ного в лудильный автомат. С удаляемым тяжелым ме-

таллом уносится около 2,6% олова.

При лужении большое значение имеет качество флю-

са, так как загрязнение его примесями приводит к поте-

ре активности и ухудшению качества покрытия. Исход-

ный состав флюса следующий: 700—800 г/л хлористого

цинка, 4—10 г/л свободной соляной кислоты. Плотность

составляет 1,45—1,55 г/см

. Отработанный флюс пред-

ставляет собой богатые оловосодержащие отходы —

флюсовой скраф. Основными компонентами его являют-

ся хлористый цинк и металлическое олово. Содержание

олова в скрафе колеблется в пределах 20—30%, хлорис-

того цинка — до 80%.

Окончательную обработку поверхности луженой жес-

ти производят в масляной ванне. В качестве жировой

среды применяют хлопковое масло и некоторые живот-

ные жиры. Масло постепенно загрязняется примесями и

его периодически заменяют свежим. Образующийся мас-

ляный скраф в холодном состоянии представляет собой

застывшую асфальтообразную массу частично ококсо-

вавшегося хлопкового масла с застывшими в нем ко-

рольками металлического олова и частиц железооловян-

ного сплава. Пористые куски кокса пропитываются оло-

вом, которое захватывается при выгрузке масляного

скрафа из лудильных ванн. Содержание олова в масля-

ном скрафе колеблется в пределах 20—40%. Выход флю-

сового и масляного скрафа составляет величину поряд-

ка 7—8 кг/т луженой жести.

Глава II

ЗАГОТОВКА И ПЕРВИЧНАЯ

ПЕРЕРАБОТКА ЛОМА И ОТХОДОВ

ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

§ 4. Организация сбора лома и отходов

цветных металлов

Эффективное использование лома и отходов цветных

металлов возможно только при такой организации тру-

да, когда обеспечивается сбор максимального количе-

ства образующихся лома и отходов, исключается сме-

шение отходов разных видов цветных металлов и спла-

вов между собой и с отходами черных металлов, а

также загрязнение, засорение отходов и их окисление.

В народном хозяйстве учитывается образование лома

и отходов. На каждом предприятии в соответствии с пла-

ном выпуска продукции составляют баланс металлов и

определяют количество металла, поступившее в произ-

водстве и в готовой продукции, величину потерь и коли-

чество оборотных и товарных отходов. На основании

баланса составляют планы сдачи, заготовки и перера-

ботки отходов.

Количество образующегося лома можно определить

на основании планов ремонта оборудования, зданий и

сооружений, однако эта оценка весьма приблизительна,

так как учет по этим планам не охватывает всего про-

мышленного лома.

Более точно планируется количество образующегося

лома на основании «металлического фонда», в котором

учтены все количество цветных металлов, вложенное в

настоящее время в народное хозяйство, и их потери. Раз-

меры фонда страны, его отраслевая структура, натураль-

но-вещественный состав, анализ направлений капиталь-

ных вложений на замену и реконструкцию основных фон-

дов промышленности, транспорта и других отраслей на-

родного хозяйства дают возможность планировать ло-

мообразование.

Сбор лома и отходов осуществляют производственно-

заготовительные управления вторичных цветных метал-

лов (Союзвторцветмет). Каждое управление имеет свой

район деятельности и, таким образом, обеспечиваются

полный охват источников образования лома и отходов,

контроль за их учетом и концентрация вторичного сырья.

Качество лома и отходов определяется организацией

их сбора и хранения. Переработка низкокачественного

загрязненного и засоренного вторичного сырья сопро-

вождается значительными потерями цветных металлов,

повышенным расходом топлива и электроэнергии.

При сборе лома и отходов необходимо принимать ме-

ры для предотвращения смешивания различных метал-

лов и сплавов. Смешанные отходы не могут быть под-

вергнуты металлургической переработке для производ-

ства аналогичных или близких по составу сплавов. Так,

смешанная латунная стружка не может быть использо-

вана в производстве слитков, ее направляют для пере-

работки на черную медь. При этом теряются металлы,

увеличиваются энергетические затраты.

Номенклатура сплавов цветных металлов постоянно

увеличивается, поэтому тщательный сбор отходов дол-

жен осуществляться на местах образования. Организа-

ция сбора в цехах, у отдельных станков должна исклю-

чать возможность смешения разнородных отходов и их

«заражение» вредными примесями (алюминиевых спла-

вов — железом, оловянистых бронз — алюминием, лату-

ней, — свинцом и т. д.). Металлообрабатывающие стан-

ки оборудуют поддонами для сбора отходов, загради-

тельными щитками и кожухами, препятствующими их

разлетанию в разные стороны.

При значительном объеме отходов на предприятиях

организуют места их хранения на специально оборудо-

ванных площадках, в закромах, контейнерах или бун-

керах; должны быть исключены смешение различных ви-

дов отходов, их засорение, окисление.

Для сбора отходов применяют разнообразное обору-

дование: краны, электрокары, автопогрузчики. Основное

внимание уделяют таре. Она должна быть компактной

и вместительной, удобной для транспортировки грузо-

подъемными механизмами и для разгрузки.

§ 5. Первичная переработка

лома и отходов

Под первичной переработкой лома и отходов пони-

мают приведение их в состояние, обеспечивающее эф-

фективную последующую металлургическую переработ-

ку. Первичной обработке подвергают амортизационный

лом, засоренные, нетранспортабельные отходы. Ее осу-

ществляют на местах образования лома и отходов,

в цехах Союзвторцветмета, в шихтовых цехах заводов,

производящих цветные металлы и сплавы из вторичного

сырья.

.Тщательная и качественная подготовка лома и отхо-

дов к металлургическому переделу позволяет достигнуть

высоких технико-экономических показателей, получить

минимальные потери металлов, снизить удельные расхо-

ды топлива, электроэнергии, флюсов, эффективно исполь-

зовать металлургическое оборудование, транспортные

средства, повысить производительность труда и качество

получаемых металлов и сплавов.

Первичная обработка лома и отходов предусматрива-

ет проведение следующих основных операций: сортиров-

ки, разделки, пакетирования, брикетирования, дробле-

ния, измельчения, сушки и обезжиривания, обогащения

в тяжелых средах, электромагнитной сепарации и др.

Для первичной переработки специфических видов

вторичного сырья (стружка, аккумуляторы, электродви-

гатели, проводники тока) используют специализирован-

ные линии.

Сортировка

Эта операция первичной обработки лома и отходов

цветных металлов имеет цель разделить лом и отходы

на однородные металлы и сплавы, а также удалить чер-

ные металлы и неметаллические материалы. Поэтому

сортировку называют видовой. Она заключается в ви-

зуальном разделении вторичного сырья по внешним при-

знакам, по маркировке, с помощью спектрального и ка-

пельного методов и специальных приборов.

Видовую сортировку производят главным образом

вручную. Она является одной из самых трудоемких опе-

раций первичной обработки лома и отходов цветных ме-

таллов. Механизмы используют только при транспорти-

ровке сырья к месту сортировки, отсеве мелких или круп-

ных предметов, выделении железных включений или де-

талей с большим количеством железных приделок.

Сортировка по внешним признакам

Сортировка по внешним признакам основана на том,

что отдельные компоненты вторичного сырья имеют раз-