Регенерация цветных металлов из отходов центробежной фильтрацией

В.Е. Дьяков 

РЕГЕНЕРАЦИЯ  
ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ОТХОДОВ 
ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ФИЛЬТРАЦИЕЙ 
монография 

Vitaly E. Dyakov 

REGENERATION 
OF NON-FERROUS METALS 
FROM WASTE 
BY CENTRIFUGAL FILTRATION 
(monograph) 

Moscow, 2018 

Москва 

БИБЛИО-ГЛОБУС 

2018 

УДК 669 
ББК 34.3 
Д93 

Рецензенты: 

Олейникова Н.В. – доктор технических наук, профессор кафедры еталлургии цвет-
ных металлов Института цветных металлов и материаловедения ФГАОУ ВО «СФУ». 

Юхин Ю.М. – профессор, доктор химических наук, главный научный сотрудник 
ФГБУН Института химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Рос-
сийской академии наук. 

Федотов В.А. – старший научных сотрудник, кандидат химических наук, заведую-
щий научно-технологическим отделом  ИHX CO PAH. 

Д93 

Дьяков В.Е. 

Регенерация цветных металлов из отходов центробежной фильтрацией: моногра-
фия / В.Е. Дьяков. – М.: БИБЛИО–ГЛОБУС, 2018. – 116 с. 

ISBN: 978-5-6040673-7-6 
DOI: 10.18334/9785604067376

Монография посвящена обобщению исследований по регенерации цветных металлов из 
отходов центробежной фильтрацией.  
Описаны результаты исследований по применению разработанного метода отделения 
легкоплавких металлов из различных нагретых металлических отходов в поле центробеж-
ных сил. Приведены результаты исследования выделения цинка из отходов цинкования, 
олова из отходов ванн лужения, припоев из отходов консервной промышленности и печат-
ных плат радиоэлектроники. Показаны результаты регенерации индия, серебросодержащих 
припоев и галлия из отходов из паяльных ванн.  
Приведены примеры центробежного выделения олова и его сплавов из отходов автомо-
бильных подшипников и латунных радиаторов.
Описаны лабораторные и промышленные испытания переработки отходов силумина и 
отходов ванн электролиза алюминия, а также переработки щелочных плавов рафинирова-
ния свинца. Проведен обзор 45 изобретений по совершенствованию аппаратов центробеж-
ной фильтрации расплавов. 
Ключевые слова: центрифуга, фильтрация, отходы припоев, цинк, олово, индий, алюми-
ний, галлий, щелочные плавы, печатные платы, отходы подшипников и радиаторов.  

ISBN: 978-5-6040673-7-6 
© Дьяков В.Е., 2018 
© Оформление, дизайн обложки 
ООО Издательский дом «БИБЛИО-ГЛОБУС», 2018 

Оглавление 

Введение .................................................................................................................... 6 

Глава 1. Общие сведения о центрифугах для!фильтрации расплавов ................. 7 

Глава 2. Центробежная фильтрация отходов с!ванн горячего цинкования стали .... 17 

Глава 3. Регенерация олова из отходов лужения центробежной фильтрацией 32 

Глава 4. Регенерация припоев из отходов консервной промышленности ........ 37 

Глава 5. Центробежная переработка отходов печатных плат ............................ 39 

Глава 6. Центробежное отделение припоев с!отходов латунных радиаторов .. 44 

Глава 7. Регенерация припоев из ванн пайки радиоэлектронных изделий ....... 47 

Глава 8. Фильтрация индий содержащих отходов .............................................. 51 

Глава 9. Центробежная регенерация олова из!отходов автоагрегатных заводов ..... 59 

Глава 10. Центробежная фильтрация отходов алюминия и сплава силумина . 62 

Глава 11. Центробежная фильтрация отходов с!ванн электролиза алюминия . 70 

Глава 12. Регенерация галлия из отходов центробежной фильтрацией............ 74

Глава 13. Центробежная фильтрация щелочных плавов рафинирования свинца .... 81 

Глава 14. Обзор совершенствования центрифуг для фильтрации расплавов ... 87 

Выводы ................................................................................................................... 100 

Список литературы ............................................................................................... 101 

Vitaly E. Dyakov 

"TSNIIOLOVO", JSC

REGENERATION OF NON-FERROUS METALS FROM WASTE 
BY!CENTRIFUGAL FILTRATION 

Contents 

1. General information on centrifuges for filtering melts………………...…… 
7 

2. Centrifugal filtration of waste from hot-dip galvanizing baths………...…… 
17 

3. Regeneration of tin from tinning waste by centrifugal filtration………....… 
32 

4. Regeneration of solders from canned food waste……………………...…… 
37 

5. Centrifugal processing of waste printed circuit boards………………...…… 
39 

6. Centrifugal separation of solders from brass radiator waste………..……….
44

7. Regeneration of solders from brazing baths for radio electronic products…. 
47 

8. Filtration of indium-containing waste…………………………………..…... 
51 

9. Centrifugal regeneration of tin from the waste from auto-aggregate plants...
59 

10. Centrifugal filtration of aluminum and silumin alloy waste………….…… 
62 

11. Centrifugal filtration of waste from aluminum electrolysis baths………… 
70 

12. Regeneration of gallium from waste by centrifugal filtration…………...… 
74 

13. Centrifugal filtration of alkali solutions of lead refining………………..… 
81 

14. Review on the improvement of devices for centrifugal filtration of melts...
87 

Bibliography…………………………………………………………………… 
101 

The monograph is devoted to synthesis of research studies on regeneration 
of non-ferrous metals from waste by centrifugal filtration.  
We describe the results of researches on application of the developed method 
for separating fusible metals from various heated metal waste in centrifugal force 
field. We present the results of the study of zinc separation from the waste 
of galvanizing, tin separation from baths tinning waste, solders separation from the 
waste of canning industry and printed circuit boards of radio electronics. We show 

the results of regeneration of indium, silver-containing solders and gallium from 
solder baths waste. 
We also give examples of centrifugal separation of tin and its alloys from 
waste of automobile bearings and brass radiators. 
We describe laboratory and industrial tests of silumin waste processing and 
aluminum electrolysis bath waste, as well as the processing of alkaline melts of lead 
refining. We review 45 inventions that improve devices of centrifugal filtration 
of melts.  
Keywords: сentrifuge, filtration, solder waste, zinc, tin, indium, aluminum, 
gallium, alkaline floats, printed circuit boards, bearings and radiators waste. 

ВВЕДЕНИЕ 

Монография посвящена обзору результатов научно-исследо-
вательских работ по расширению применений аппарата центробеж-
ной фильтрации освоенного в производстве олова. Разработка тех-
нологии рафинирования олова проведена Сутуриным С.Н., началь-
ником опытного цеха Новосибирского оловянного комбината. Се-
рию промышленных аппаратов центробежной фильтрации разрабо-
тал конструктор Долгов А.В., научный сотрудник СКБ ГИТ АН СО 
РАН. Большой вклад в освоении центробежной фильтрации олова 
внесли инженеры оловянного комбината Дугельный А.П. и Степа-
нов Г.И. Исследованиям оказывалась неоценимая методическая и 
инструментальная помощь сотрудников институтов ИНХ СО РАН, 
Катализа, Гидродинамики, МИСИС, Гидроцветмет, ВАМИ. Голов-
ной институт ЦНИИолово организовал координацию и обработку 
выполненных работ. 

В монографии сделан обзор многолетнего коллективного труда 
по исследованию и испытанию центробежной фильтрации различ-
ных отходов цветных металлов из расплава. 

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЦЕНТРИФУГАХ 
ДЛЯ!ФИЛЬТРАЦИИ РАСПЛАВОВ 

В металлургии рафинирования олова от железа применяется 
аппарат центробежной фильтрация расплавленного металла от твер-
дых примесей. Поэтому сделаны попытки положительные результа-
ты использования центробежной фильтрации в производстве олова 
распространить в технологии регенерации вторичных цветных ме-
таллов. Первоначальные исследования фильтрации расплавов про-
водились на лабораторной центрифуге [1]. 

 

Рисунок 1.  Лабораторная центрифуга ОП-110 

1 – Нижняя тарель; 2 – Верхняя тарель; 3 – Окно загрузочное;  
4 – Фильтрующая щель 

Фильтр опускается в металл, расплавленный в обогреваемом котле 
и приводится во вращение. Твердые частицы примесей при вращении 
фильтра попадают через окна 3 (рис. 1) верхней тарели 2 в полость меж-
ду тарелями 1, 2 фильтра. Под действием центробежных сил жидкий ме-
талл продавливается через щель 4, образуемую основаниями тарелей 1, 2 

и отфильтровывается от твердых кристаллов. В щели накапливается 
масса кристаллов примесей, которая в свою очередь служит фильтром 
для более мелких частиц. После наполнения полости фильтра съемами 
он поднимается до уровня сборника съемов. При этом снимается стопор, 
установкой которого определяется величина щели между основаниями 
конусных тарелей и под действием центробежных сил съемы сбрасыва-
ются в сборник. После очистки полости фильтра от съемов, тарели сжи-
маются, стопор фиксирует их взаимное положение, фильтр опускается 
в расплав и цикл повторяется. В некоторых в лабораторных опытах ра-
финирования цветных металлов [2] использовалась центрифуга ЦП 100 
с измененным узлом подъема ротора (рис. 2). 

 

Рисунок 2. Лабораторная центрифуга ЦП 100 с погружаемым фильтром 
1 – Котел; 2 – Верхняя тарель; 3 – Нижняя тарель; 4 – Фильтрующая щель; 
5 – Заборные окна; 6 – Стопор раскрытия тарелей и разгрузки осадка 
из фильтра; 7 – Механизм подъема фильтра; 8 – Двигатель вращения 
фильтра; 9 – Съемный конус сбора дроссов; 10 – Съемный конус сбора брызг 
из фильтра; 11 – Уровень подъема фильтра для раскрытия тарелей и 
разгрузки осадка 

В дальнейшем при неизменном принципе погружаемого филь-
тра изменялся диаметр 80, 120, 130, 150 съемных тарелей и съемных 
узлов сбора осадков под конкретные задачи (рис. 3) для улучшения 
обслуживания подъема фильтра. 

  

Рисунок 3. Центрифуга лабораторная ЦП-100 м с погружаемым фильтром 
1 – Нижняя тарель;2 – Верхний тарель; 3 – Фильтрующая щель; 4 – Окно 
загрузочное; 5 – Сборник осадка; 6 – Привод; 7 – Механизм перемещения 
фильтра; 8 – Фиксатор сжатия пружины 

Фильтр погружался в расплав, в котле емкостью 10 л. Двигате-
лем постоянного тока фильтр приводился во вращение в расплаве 
в течение 1–5 мин. Периодически фильтр с твердыми кристаллами 
поднимали над поверхностью расплава и увеличили скорость его 
вращения на 20–30 сек. Происходила очистка осадка от жидкого ме-
талла и после этого останавливали вращение фильтра. Верхнюю та-
рель освобождали и удаляли из полости фильтра твердые остатки 
для взвешивания и анализа. При необходимости периодически отби-
рались пробы металла брызг из фильтра и металла из ванны котла. 
Цикл повторяли до полного удаления твердой фазы в расплаве, что 

определялось визуально по отсутствию осадка в тарелях. Контроль 
температуры нагрева тарелей погруженных в котел осуществлялся 
хромель копелевой термопарой с прибором ТРМ-1 [2]. 

Для рафинирования вторичных припоев в условиях производства 
в непрерывном автоматическом режиме разработан серийный вариант 
аппарат ЦП-100с (рис. 4). При задаваемой с пульта скорости забора 300–
400 об/мин и длительности вращения фильтра 25–30 сек. достигалась 
необходимое наполнение фильтра. Осушка съемов от жидкого припоя 
(отжим) осуществлялся в течение 20–25 сек. при скорости вращения 
1100–1500 об/мин. 

 

Рисунок 4. Центрифуга ЦП-100 с фильтрации отходов припоев [3] 
1 – Котел; 2 – Фильтр; 3 – Ротор; 4 – Механизм подъема фильтра;  
5 – Транспортер; 6 – Механизм открытия тарелей 

Укрупненные опыты проводились на центрифуге ЦП-200 
(рис. 5) [4].  

Аппарат центрифуги ЦП-200 [4], поставленный Японской фирме, 
представляет собой ротор 1 с фильтром 2 из двух конусообразных таре-
лей 3 сжатых большими основаниями с образованием фильтрующей 
щели 4 (рис. 5а). Основание конуса верхней тарели у ротора снабжено 

заборными окнами 5. В верхней части ротор 1 снабжен пружиной 6 
для сжатия тарелей и укреплен на траверсе 7, соединенной с приводами 
вращения 8 и подъема ротора 9. Размер фильтрующей щели 4 регулиру-
ется сжатием пружины 6 и обычно составляет 0,1 мм. Центрифуга уста-
навливалась на котел емкостью 80 л, диаметром 500 мм, глубиной 
400 мм. С помощью привода 9 ротор 1 с фильтром 2 погружается в рас-
плав и приводится во вращение. 

 

Рисунок 5. Аппарат центрифуги ЦП-200 
Рисунок 5а. Тарельчаый фильтр с осадком дроссов 
1 – Ротор; 2 – Фильтр тарельчатый; 3 – Тарели; 4 – Фильтрующая щель;  
5 – Заборные окна; 6 – Пружина; 7 – Траверса подъема ротора; 8 – Привод 
вращения; 9 – Привод подъема ротора; 10 – Скребковый транспортер;  
11 – Печь; 12 – Котел; 13 – Положение фильтра при отжиме;  
14 – Положение фильтра при выбросе дроссов 

Во время вращения фильтра в расплаве через заборные окна 5 
расплав всасывается в полость между тарелями и под действием 
центробежных сил жидкая фаза (очищенный металл) продавливается 
через фильтрующую щель 4 и выбрасывается в общий расплав 
в котле. Твердые кристаллы примесей в виде дроссов остаются в по-

лости фильтра у кромки фильтрующей щели 4. Тарельчатый фильтр 
диаметром 200 мм емкостью полости 0,56 л изображен на (рис. 5а) 
с наполненными дроссами. По истечении заданного времени враща-
ющийся ротор с фильтром не прекращая вращения поднимался над 
расплавом. Процессор переключает привод на увеличение числа 
оборотов на задаваемую длительность для удаления остатков рас-
плавленной фазы из осадка в полости фильтра и происходит до уда-
ление остатков жидкого металла оставшегося между кристаллами 
дроссов, т.е. происходит «досушка» осадка от жидкой фазы. Брызги 
жидкого расплава стекают по конусу отбойника в котел. После 
осушки осадка через 15–30 сек., задаваемое процессором время, 
вращающийся фильтр поднимается до зоны выброса дроссов «уров-
ня 14 скребкового транспортера 10» на рис 5, где с помощью сжатия 
пружины 6 тарели раскрываются и осадок под действием центро-
бежных сил выбрасывается из полости раскрывшихся тарелей филь-
тра на движущийся скребковый транспортер 10, который выгружает 
их в тару. Количество погружений фильтра на заполнение осадком 
фиксировалось по счетчику. 

Скорость вращения ротора центрифуги изменялась подачей 
напряжения на двигатель постоянного тока и измерялась  тахомет-
ром ТЧ-10Р и периодически контролировалась строботахометром 
ТС 32. Длительность вращения фильтра в расплаве и поднятой над 
расплавом регулировалась датчиком реле УТ23-PIС. Котел снабжен  
электрообогревом с регулятором температуры ТРМ201 с ТХА тер-
мопарой [4]. Пробы анализировалась на атомно-эмиссионном спек-
трометре с индуктивно связанной плазмой IRIS Intrepid компании 
INTERTECH Corporation. Рафинирование олова и других металлов 
в производственных условиях проводилось на центрифуге ПАВФС 
650 (рис. 6), описанной в статье [5]. 

Фильтр центрифуги состоит из двух конусообразных тарелей, 
сжатыми так, что в зазоре между ними образуется фильтрующая щель. 
Для поступления рафинируемого металла в полость фильтра в одной