Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королёва, Самара, Россия

О. С. Бондарева, доцент кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения, канд. техн. наук, эл. почта: osbond@yandex.ru
О. С. Добычина, аспирант кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения

В сфере горячего цинкования непрерывно увеличиваются потребности в цинке высокого качества марки ЦВ0 / Special High Grade. В то же время в России существует дефицит цинка и полная зависимость в краткосрочной перспективе от единственного поставщика АО «Челябинский цинковый завод». В связи с этим представляет интерес возможность использования для этих целей промежуточного продукта при гидрометаллургическом производстве цинка — катодного цинка, а также анализ возможных технологических сложностей, связанных с его применением. В работе исследована структура и элементный состав катодного цинка производства АО «Алмалыкский ГМК». С помощью сканирующей электронной микроскопии на Tescan Vega SB с энергодисперсионным рентгеновским анализатором INCAx-act установлено, что исходная поверхность изучаемых образцов покрыта оксидами и сульфатами. Показано, что для эффективного очищения поверхности от соединений серы можно использовать кратковременную или длительную выдержку в соляной кислоте концентрацией 5–10 %. После загрузки катодного цинка в ванну цинкования обнаружено, что на зеркале ванны цинкования, помимо изгари, образовалась металлическая пена, содержащая нерасплавившиеся пластины катодного цинка. Несмотря на предварительную очистку кислотой, в металлической пене была отмечена небольшая доля серы. Наличие ее в расплаве при длительном использовании неочищенного цинка может повлиять на ускорение коррозионных процессов стенок ванны цинкования на границе зеркала расплава. Таким образом, катодным цинком можно замещать чушковый только в период дефицита. При этом рекомендовано использовать его совместно с цинком высокой чистоты.

1. Паньшин А. М., Шакирзянов Р. М., Избрехт П. А., Затонский А. В. Основные направления совершенствования производства цинка на ОАО «Челябинский цинковый завод» // Цветные металлы. 2015. № 5. С. 19–21.
2. Самойлов В. И. Современное состояние технологий производства цинка из минерального сырья и пути их развития // Advances in Science and Technology : Сборник статей XV Международной научно-практической конференции, Москва, 31 июля 2018 года. — М. : Общество с ограниченной ответственностью «Актуальность.РФ», 2018. С. 124–130.
3. Yadav D., Banerjee R. Thermodynamic and economic analysis of the solar carbothermal and hydrometallurgy routes for zinc production // Energy. 2022. Vol. 247. 123242. DOI: 10.1016/j.energy.2022.123242
4. Казанбаев Л. А., Козлов П. А., Кубасов В. Л., Колесников А. В. Гидрометаллургия цинка. Очистка растворов и электролиз. — М. : Руда и Металлы, 2006. — 176 с.
5. Колесников А. В., Козлов П. А. Электролиз цинка в сульфатных растворах // Цветные металлы. 2018. № 8. С. 45–49.
6. Козлов П. А. Физико-химические основы комплексной технологии переработки техногенного сырья в металлургии цинка // Металлургия: технологии, инновации, качество : Труды XXII Международной научно-практической конференции. В 2 ч. Новокузнецк, 10–11 ноября 2021 года / под ред. А. Б. Юрьева. Часть 1. — Новокузнецк : Сибирский государственный индустриальный университет, 2021. С. 57–66.
7. Снурников А. П. Гидрометаллургия цинка. — М. : Металлургия, 1981. — 384 с.
8. Chen X.-F. The effects of impurities on the current efficiency in zinc electrowinning // Journal Hunan Nonferrous Metals. 2006. Vol. 22. P. 24–26.
9. Кечин В. А., Прусов Е. С. Рафинирование цинковых расплавов от примеси железа // Вестник горно-металлургической секции Российской академии естественных наук. Отделение металлургии. 2016. № 37. С. 37–45.
10. Колесников А. В., Агеенко Е. И. Сравнительные исследования разряда ионов гидроксония на цинковых, медных и алюминиевых катодах // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2022. Т. 28, № 6. С. 22–31. DOI: 10.17073/0021-3438-2022-6-22-31
11. Monteiro J. K. L. S., Majuste D., Porto M. P., Freitas A. M. et al. Zinc cathodes produced with highly-variable DC current simulated from solar irradiance data // Hydrometallurgy. 2023. Vol. 215. 105970. DOI: 10.1016/j.hydromet.2022.105970
12. Hoeber L., Steinlechner S. A comprehensive review of processing strategies for iron precipitation residues from zinc hydrometallurgy // Cleaner Engineering and Technology. 2021. Vol. 4. 100214. DOI: 10.1016/j.clet.2021.100214
13. Matsuura D., Usami Y., Ichiya K. Recent operational improvements of hematite plant at Akita Zinc Co., Ltd. // PbZn 2020: 9th International Symposium on Lead and Zinc Processing. The Minerals, Metals & Materials Series. —Springer, Cham. 2020. DOI: 10.1007/978-3-030-37070-1_76
14. Rodriguez N., Machiels L., Onghena B., Spooren J. et al. Selective recovery of zinc from goethite residue in the zinc industry using deep-eutectic solvents // RSC Adv. 2020. Vol. 10, Iss. 12. P. 7328–7335. DOI: 10.1039/D0RA00277A
15. Гель В. И. Новые технологии и аппаратура для переработки отходов цинкования стали погружением в расплав // Практика противокоррозионной защиты. 2019. Т. 24, № 3. С. 32–38. DOI: 10.31615/j.corros.prot.2019.93.3-4
16. Тарасов А. В., Бессер А. Д., Мальцев В. И. Металлургическая переработка вторичного цинкового сырья / под ред. А. В. Тарасова. — М. : Гинцветмет, 2004. — 219 с.