Цинк относится к основным цветным металлам и по объему потребления занимает третье место. Цинковые литейные сплавы в виде легирующих элементов содержат, в основном, алюминий, медь и магний. Иногда применяют никель, хром и титан. Качество цинковых сплавов определяется минимальным содержанием вредных примесей и соблюдением жесткого интервала содержания основных элементов. Во всех странах самое широкое применение для производства отливок получили сплавы типа ЦАМ. Тройные сплавы имеют специфические особенности в результате образования эвтектики состава, %: Zn - 89, Al - 7, Cu - 4. При охлаждении сплава в определенном интервале температур происходит распад твердого раствора алюминия в цинке, приводящий к изменению размеров литого изделия из этих сплавов. Кроме того, эти сплавы склонны к межкристаллитной коррозии, которая приводит к разрушению кристаллов, разупрочняет изделие и даже разрушает его. Межкристаллитная коррозия усиливается в результате выделения по границам зерен присутствующих в сплаве примесей свинца, кадмия и олова. Вот почему рафинирование сплавов типа ЦАМ 4-1в от свинца, кадмия и олова обязательна при производстве цинковых сплавов. Литейные сплавы используют для изготовления деталей автомобилей (карбюраторы, решетки радиаторов, рамы спидометров и др.), деталей бытовых приборов (стиральных машин, пылесосов) и т.п. На заводах по производству вторичного алюминия осуществляют ручную выборку цинксодержащего лома, из которого производят низкокачественный вторичный цинковый сплав ЦАМ 4-1в. Имеется технология производства сплавов ЦАМ 4-1в и ЦАМ 9-1,5в из лома карбюраторов двигателей внутреннего сгорания путем оплавки их в жидкой солевой ванне с выделением железных приделок. Железосодержащий лом помещают в перфорированную корзину и помещают в флюсовую ванну с температурой 650-795 градусов Цельсия. Наиболее оптимальным вариантом для действующих производств является использование флюса определенного развеса (2,5- 5,0 кг) уже с готовой рецептурой в герметичной упаковке. На первом этапе (до получения флюса, уже готового к применению) возможно использование флюса, состоящего их 60% ZnCl2, 10% Na3AlF6 и 30% NaCl. Флюс также может состоять из хлористых солей калия, натрия, сильвинита и 10% Na3AlF6. После расплавления сплав рафинируют хлористым аммонием (1-2% от массы сплава) для снижения содержания неметаллических включений. Механические свойства сплавов из лома и отходов значительно уступают сплавам из первичных металлов. Проведенные исследования показали принципиальную возможность переработки лома ЦАМ для производства вторичного сплава. Однако необходимо осуществлять при этом тщательную очистку от неметаллических примесей свинца, кадмия и железа до допустимых пределов. Цинк и его сплавы легко окисляются (особенно в присутствии паров воды) с образованием ZnO2 и шпинеля ZnAl2O4. В цинковых сплавах могут быть включения кремнезема (SiO2), иногда глинозема (Al2O3), источником которых являются загрязненные шихтовые материалы. Для исключения обогащения сплавов цинка железом плавку ведут в индукционных тигельных печах или канальных печах; разливку проводят из керамических тиглей. Если плавка ведется в чугунных тиглях, то их внутреннюю поверхность покрывают слоем обмазки, состоящей из каолина и жидкого стекла. Перегрев цинковых сплавов приводит к увеличению потерь цинка и обогащению их неметаллическими включениями, а также способствует образованию столбчатой структуры (такая структура является причиной образования трещин при затрудненной садке). Следовательно, температура нагрева не должна превышать 480 градусов Цельсия. Очистку цинковых сплавов от металлических и неметаллических примесей проводят отстаиванием, обработкой хлоридами, продувкой инертными газами, фильтрованием. Наиболее эффективным способом очистки цинковых сплавов от оксидов и интерметаллидов является фильтрование через мелкозернистые фильтры. Средний диаметр зерен магнезита 2-3 мм; толщина фильтрующего слоя 100 мм. Эффективность очистки составляет, % : по оксидным включениям до 90 и по интерметаллидным — 85. Фильтрование ведут через нагретый фильтр (~ 500 оС), который помещают в специальный стакан, погружаемый в раздаточную печь, или при переливе металла из печи — в ковш или изложницу. Особенно эффективно фильтрование типографического цинка перед заливкой сплава в изложницу. Особенность плавки сплавов цинка со свинцом [0,67-1,25 % (мас. доля)] состоит в возможности ликвации свинца. Поэтому свинец вводят не в чистом виде, а в виде соединения с хлором. В оборот цинка не возвращается, металл, использованный, %: на цинкование ~ 36-40, в химической промышленности на производство белил ~ 18, на производство латуней, бронз, алюминиевых сплавов ~ 16 и др. Поэтому цинк, как и магний, относится к металлам с малой скоростью рециркуляции. Доля рециркулируемого материала в общей потребности в цинксодержащем сырье составляет ~ 12%. Даже тщательное разделение лома и отходов не гарантирует от попадания в партии лома изделий с высоким кадмием и свинцом, которые переведут всю партию в низкосортные отходы. Поэтому необходимо организовать отдельный сбор лома изделий, изготовленных с применением цинка марок Ц2 и Ц3. Из цинка марки Ц2 изготавливают цинковые листы, медно-цинковые сплавы, бронзы, проволоку, цинковый порошок и применяют для цинкования изделий и полуфабрикатов. Цинк марки Ц3 применяется для производства цинковых листов в полиграфической промышленности, литейных и свинцовистых бронз, цинкового порошка, применяемого в металлургической промышленности.
|