Способи утилізації відходів утворюються при вогневої зачистки поверхні металів

ВСТУП

Розробка екологічно чистих технологій у машинобудуванні та металургії у новому тисячолітті є одним із актуальних завдань. Очищення поверхні металопрокату перед подальшим переділом (волочіння, прокат, нанесення захисних покриттів) в металургії на сьогоднішній день в основному здійснюють кислотним способом, у машинобудуванні і трубної промисловості очищення поверхні металів перед розкриємо, зварюванням, нанесенням захисних покриттів і іншими операціями здійснюється в основному механічним очищенням дробом, піском і сталевими щітками (іглофрези).

Вогнева зачистка поверхні сталевих заготовок, болванок, брусків і плит, що проводиться для видалення дефектів поверхні супроводжується утворенням відходів. Вогнева зачистка полягає в швидкому видаленні поверхневого шару сталі при спалюванні палива в кисні, що підводиться до поверхні за допомогою однієї або декількох пальників. Кисень окисляє частина стали, причому відбувається виділення тепла та підвищення температури, що приводить до плавлення поверхневого шару. Утворені при цьому відходи є частково окислені частинки стали, головним чином сферичної форми.

Мета курсової роботи - розглянути способи утилізації відходів, що утворюються при вогневої зачистки поверхні металів.

Глава 1 видалення дефектів З ПОВЕРХОНЬ

Після прокатки зливків на блюмінгу (слябінг) на поверхні прокатаних блюмів (слябів) є різні дефекти (тріщини, заходи сонця окалини і шлаку і т. п.).

Перед подальшою прокаткою блюмів (слябів) з їх поверхні необхідно видалити ці дефекти, що здійснюється двома способами:

зачисткою поверхні холодних блюмів і слябів на складі; ручними автогенний різаками та пневматичними зубилами, обдиранням, строжкой і фрезеруванням на верстатах і т. п.; ці операції малопродуктивні і вимагають застосування важкої фізичної праці;
зачисткою поверхні гарячих блюмів (слябів) відразу ж після закінчення прокатки їх на стані, тобто в потоці руху металу по рольганги між табір і ножицями. Ця операція повністю механізованим і частково автоматизована і тому отримала за останні роки широке застосування.

На малюнку 1 показаний загальний вигляд машини вогневої зачистки (МОЗ) слябів, встановленої за робочою кліттю слябінга (перед ножицями) і призначеної для зачистки на ходу поверхні слябів шириною до 1500 мм і товщиною до 250 мм одночасно з усіх чотирьох (або тільки з двох) сторін; глибина зачистки (товщина поверхневого шару металу з дефектами) складає 1,5-3 мм і регулюється шляхом зміни швидкості рольганга (0,25-0,75 м / с).

Газорізальні блоки верхній 1 і нижній 2 встановлені на супортах: 3 і 4, що переміщуються по вертикалі і горизонталі гідроциліндрами 5 і 6. Вертикальні стійки машини 7 встановлені на рамі 8, скріпляє з рамою 9 двухроліковой секції рольганга 10; якщо не потрібно вогнева зачистка металу (а також у разі ремонту), МОЗ може бути зміщена з лінії потоку металу шляхом пересування машини по фундаментної плітовіне 11 (за допомогою рейкової передачі), при цьому звільнилося місце буде зайнято секцією рольганга 10.

Газорізальні блоки мають щілиновидні сопла, розташовані під кутом близько 25 ° до поверхні металу. При русі блоків до металу автоматично включається подача до сопел кисню і пального газу (ацетилену, природного або коксового газу), загорающихся від гарячого металу. Поверхня металу оплавляється, і в цей момент включається подача ріжучого кисню (чистотою 96-98%), в якому згоряє залізо металу, завдяки чому температура полум'я підвищується до 2500-3000 ° С і розплавляється поверхневий шар металу. Одночасно включається система для гідрозбиву утворюється шлаку водою високого тиску (до 3 МПа).

При суцільній вогневої зачистки спалюється поверхневий шар металу товщиною до 2,5 мм; втрати металу становлять 1,5-2,5%. При такій відносно великій втраті металу суцільна вогнева зачистка блюмів (слябів) доцільна лише для найбільш дешевою маловуглецевої сталі при наявності значних дефектів на поверхні по всій довжині блюмів (слябів), в багатьох випадках, особливо для слябів з якісної сталі, застосовують вогневу зачистку тільки з двох сторін слябів, вибіркову зачистку в потоці (не всіх слябів, а тільки мають значні дефекти), а також вибіркову зачистку холодних блюмів (слябів) на складі.

Рисунок 1 - Машина вогневої зачистки слябів

При суцільній вогневої зачистки металу питомі витрати складають: кисню (при тиску 0,3 МПа), близько 4 м ³ на тонну металу, ацетилену (при 0,025 МПа) або природного газу (при 0,06 МПа), близько 0,3 м ³ / т . Для видалення великої кількості утворюється диму машина вогневої зачистки (МОЗ) оснащена вентиляційною системою, крім того, передбачені автоматичні системи на випадок гасіння пожежі на киснепроводу за допомогою азоту.

Слід зазначити, що на малих блюмінгах, здійснюють прокат зливки з легованої сталі, а також на заготовочних станах, замість машини вогневої зачистки іноді встановлюють фрезерні багаторізцеві (дискові) верстати для механічної зачистки (зняття стружки) з гарячих злитків, блюмів та заготовки (термофрезерованіе). Цей спосіб є досить ефективним, але потребує подальшого удосконалення.

Механізація збирання обрізків від ножиць

При різанні блюмів і слябів ножицями на мірні довжини обрізки від їх головний і хвостовий частин складають 10-15% за масою. При продуктивності блюмінга (слябінга) 550-700 т / год від ножиць необхідно прибирати 60-90 т / год обрізків. Прибирання здійснюється конвеєром з безперервним завантаженням обрізків в спеціальні суцільнометалеві залізничні платформи вантажопідйомністю до 100 т.

Ланцюговий скребковий транспортер (рисунок 2) розташований поперек двох прольотів: станового і скрапного. Приймальна частина конвеєра знаходиться в першому прольоті нижче рівня підлоги цеху (під ножицями), а розвантажувальна похила частина конвеєра - в скрапном прольоті з залізничною колією для платформ. По похилому жолобу у ножиць обрізки подають вниз і потрапляють на приймальну плиту 1. Шкребки 2, прикріплені до ланок бічних ланцюгів, переміщають гарячі обрізки масою до 1,5 т кожен по проміжних плитам до розвантажувального жолобу 4, з останнього обрізки падають безпосередньо в напівзакриту платформу 5.

Малюнок 2 - Транспортер для прибирання обрізків від ножиць блюмінга безпосередньо в залізничні вагони

Провідні зірочки 3 наводяться електродвигуном змінного струму потужністю 50 кВт через триступеневий циліндричний редуктор (1 = 353,8). На вихідному тихохідному валу редуктора передбачена зубчаста муфта граничного моменту зі зрізними шпильками, що оберігає поломку зубів редуктора при випадковому заклинюванні обрізків на конвеєрі. Нижня гілка конвеєра підтримується направляючими зірочками 6 і роликами 7; для гідрозмиву окалини під приймальні плитою в фундаменті зроблена траншея.

Напрямні планки, по яких рухається верхня гілка ланцюгів, змащуються густий маззю від автоматичної мастильної системи. Швидкість руху ланцюга 6,4 м / хв, ширина робочого полотна конвеєра 1790 мм; маса конвеєра 180 т.

На деяких блюмінгах і слябінга обрізки з конвеєра завантажують не безпосередньо в металеві залізничні платформи, а в проміжні ями (колодязі), наповнені водою; з останніх обрізки після охолодження періодично транспортуються на платформи за допомогою магнітних кранів. Такий спосіб збирання обрізків відрізняється істотними недоліками: він потребує інтенсивної роботи магнітного мостового крана; ускладнює сортування обрізків за марками сталі, а також циркуляцію води в колодязі зважаючи скупчення окалини в каналах і т. д.

Механізація збирання окалини

При роботі блюмінгів і слябінгів велику увагу треба приділяти прибиранню окалини, яка дробиться і відокремлюється від прокочується смуги під час проходження її між валками і знаходження на рольгангах. Окалина накопичується під валками і рольгангами.

Якщо прийняти, що чад металу на блюмінгах і слябінга становить 2%, і що половина цього металу у вигляді окалини відокремлюється від злитків в нагрівальних колодязях, а інша половина - при прокатці, то при великій продуктивності сучасних великих блюмінгів і слябінгів кількість окалини, що підлягає прибиранню на стані, може доходити в окремих випадках до 150-200 т добу. Крім того, при прокатці злитків, особливо з киплячої сталі, від них відокремлюються шматки. шлаку, кількість яких в окремих випадках може доходити до 20-30 т на добу. Цю окалину і шматки шлаку, що потрапляють під робочу кліть і рольганги, необхідно своєчасно видаляти.

Застосовують різні способи збирання окалини на блюмінгах і слябінг. Найкращим способом прибирання окалини є гідравлічний, при якому окалина змивається водою. Недоліком цього способу є те, що великі шматки металу, особливо відвалюються від злитків киплячої сталі, в цьому випадку не можна видалити.

На блюмінгу 1150 під робочими рольгангами (поперек руху металу) розташовані два скребкових транспортера, кожен завдовжки 21,6 м. Жолоб транспортера трапецеїдальної форми, і по ньому рухаються ланцюги зі шкребками зі швидкістю 2 м / хв.

Малюнок 3 - Скіповий підйомник для прибирання окалини і шматків скрапу з-під робочого рольганга

Великі шматки скрапу направляються двома похилими гратами; на скребкові транспортери, які видаляють їх в короби, встановлені в ямах в скрапном прольоті. З цих ям короби періодично виймаються краном і розвантажуються на залізничні платформи.

Дрібна окалина провалюється через щілини в похилих решітках і потрапляє в похилі канали, по яких безперервно тече вода, змиває її у велику відстійну яму в скрапном прольоті. З ями її прибирають за допомогою грейферного крана.

На слябінга 1250 конструкції НКМЗ застосовується механізоване прибирання скрапу за допомогою скіпового підйомника (рисунок 3).

Під робочими рольгангами 1 розташовані бункера 2 з засувом. в бункери потрапляють весь скрап та великі шматки окалини, які відокремлюються від злитків при прокатці. Після наповнення бункера затвор 3 пневмоприводом 4 відкривається і скрап завантажується в скіповому візок 5. За допомогою лебідки 6 і канатного приводу скип з скрапів піднімається вгору і розвантажується в залізничну платформу 7, що знаходиться в скрапном прольоті.

Дрібна окалина провалюється вниз через щілини в решітках і потрапляє в похилі канали, по яких безперервно тече вода. Окалина смавается в відстійну яму в скрапном прольоті, з якої періодично видаляється грейферним краном у залізничні платформи.

Глава 2 плазмових Електродугова ОЧИЩЕННЯ МЕТАЛЕВИХ ВИРОБІВ

Вперше електрична дуга, отже, і низькотемпературна плазма, були використані на практиці для видалення оксидів і будь-яких інших забруднень з поверхні алюмінію і деяких його сплавів при розробці технологій аргонно-дугового зварювання конструкцій з алюмінієвих сплавів [1-3]. При зварюванні на постійному струмі при зворотній полярності очищаючу дію електричної дуги в катодній області реалізується протягом всього процесу її горіння, а при зварюванні на змінному струмі, в ті напівперіоди, коли виріб є катодом. Механізм очищення поверхні в катодному плямі електричної дуги від оксидів і будь-яких інших забруднень полягає у впливі на поверхню катода потоку високоенергетичних іонів плазми, що генеруються електронами емісії в прікатодном області дуги.

Потоком бомбардують іонів, прискорених падінням потенціалу в катодних плямах, очищається передається енергія з щільністю порядку 1011 Вт/м2. При цьому, за оцінками ряду дослідників [4, 5], в катодному плямі температура досягає (5-10) - 103К, а тиск пари оксидів і металу 107-108 Па. Звідси механізм очищення металів від оксидів та інших забруднень у катодному плямі можна представити у режимі «стоп-кадр» наступним чином. Над металевою поверхнею знаходиться шар щільного металевого пари або шар перегрітого металу, з поверхні якого в навколишній простір з надзвуковою швидкістю закінчуються струменя газової суміші металу з диссоційованними оксидами. У цій суміші компоненти з низьким потенціалом іонізації (в основному атоми металів - за рівнянням Саха [6]) знаходяться в стані плазми. Катодні плями хаотично під впливом власних або зовнішніх магнітних полів переміщуються по поверхні очищуваного вироби. Дослідження показали, що швидкість переміщення катодних плям з щільністю струму близько 1010 А/м2 залежить від товщини оксидного шару (пічна, прокатна окалина, іржа, інші забруднення), тиску насиченої пари матеріалу виробу та забруднюючих речовин на поверхні, теплопровідності, температура очищуваного вироби, конфігурації і рельєфу поверхні, тиску і хімічного складу навколишнього середовища.

У деяких випадках катодна область дугового розряду на очищуваному виробі є суцільним ниткоподібний фронт на кордоні очищеного металу і оксидного покриття. Довжина або периметр ниткоподібного фронту катодній області може досягати сотень міліметрів. Це найбільш продуктивний режим плазмово-дугового очищення.

Найбільша продуктивність та високу якість плазмової електродугової очищення досягається при зниженні тиску зовнішнього середовища щодо атмосферного до 1,33 х102 - 1,33 Па [7-9]. У цьому діапазоні тисків електрична дуга стабільна, парціальний тиск кисню нижче пружності дисоціації більшості оксидів металів при температурах, що реалізуються в катодній області вакуумної дуги, завдяки чому на поверхні, що очищається інтенсивно протікає реакція дисоціації оксидів та інших забруднень, їх іонізація і випаровування (сублімація). Іонізуються в основному метали, при цьому іони під впливом електростатичного поля, що виникає в області катодного падіння потенціалу, прискорюються і імплантуються в поверхню очищуваного вироби. У результаті на поверхні очищеного вироби утворюється шар металу, відновленого з оксидів. Енерговитрати на очищення 1 м2 в залежності від ступеня забрудненості поверхні складають 0,3 - 2,0 кВт / ч.

Глава 3 АБРАЗИВНІ МАТЕРІАЛИ З ВІДХОДІВ

Вогневого зачищення ПОВЕРХОНЬ

Відходи вогневої зачистки охолоджують, змивають з поверхні стали струменем води під високим тиском і збирають в басейні. Розмір часток не менше ніж 0,15 і не більше 50,8 мм в діаметрі. Частинки складаються із зовнішньої оболонки з окису заліза, навколишнього внутрішнє металеве ядро, яке має хімічний склад, аналогічний оброблюваної сталі.

Відходи вогневої зачистки не знаходять спеціального застосування. Останнім часом роблять спроби їх переробки в сталевих дробарках для виділення заліза, яке міститься в частинках. Відходи змішують з окалиною, сталевий стружкою і подібними матеріалами і суміш додають до агломерату, з якого виділяють залізо. Однак для цього можуть бути використані тільки великі частинки. З цього випливає, що більшість великих частинок необхідно видаляти з млинів і складувати. В останні роки широке поширення поверхневої зачистки стали призвело до зростання використання автоматичних машин для вогневої зачистки поверхонь. У результаті зросла кількість відходів, що вимагає збільшення часу на транспортування та обсягу сховищ.

Процес дозволяє отримувати матеріал з твердістю HRC 20-35, який може бути використаний як градуйованого за розміром металевого абразиву, який володіє хорошою жорсткістю, часом служби і підвищеної чистячої здатністю в порівнянні з продажними градуйованими сталевими абразивами (сферична дріб, сталева гострокутна дріб).

Відходи просівають для відділення частинок від сторонніх матеріалів і ділять на фракції, що містять частинки діаметром менше 6,35 і більше 6,35 мм. Фракція> 6,35 мм повертається у процес виробництва сталі. Фракція <6,35 мм поміщається у дробильні млини і дробиться до тих пір, поки зовнішня оболонка часток не зруйнується на дрібні шматки і не відокремиться повністю від внутрішнього металевого ядра. Уламки оболонки і металеві ядра відділяють один від одного просіюванням. Металеву дріб поділяють на фракції просіюванням на ситах різних розмірів.

Металева дріб має мікроструктуру неотпущенного мартенситу з чистотою поверхні токарної обробки, вона значною мірою вільна від межзеренного і внутрізеренного розколювання, володіє твердістю близько HRC 20-35 і характеризується хорошою ударною міцністю і збільшеним часом служби.

Механічні методи очищення поверхні

Механічні методи очищення дозволяють створити шорстку поверхню, що забезпечує надійну адгезію покриття з металом, відрізняються порівняльної простотою, відносно невисокою ціною та універсальністю, за винятком дробоструминної і гідравлічної очищень. До механічних методів очищення ставляться Гідроабразивний, піскоструменевий, Дробометальний, дробепескоструйний, в галтувальних барабанах, на спеціальних верстатах, ручними інструментами, механізованими інструментами.

Вручну поверхні очищають найпростішими інструментами - сталевими шпателями, скребками, сталевими дротяними щітками і т. п. Цей метод простий, але дуже трудомісткий, в даний час застосовується досить рідко, при невеликому обсязі робіт забарвлень, наприклад в одиничному виробництві. Ручні електричні і пневматичні машини, звані інакше механізованими інструментами, що застосовуються для очищення металевих поверхонь виробів, дозволяють підвищити продуктивність очисних робіт в одиничному і дрібносерійному виробництві в порівнянні з очищенням вручну в 5, а в багатьох випадках навіть в 15, раз і значно полегшити ручну працю . По конструкції робочого органу вони бувають прямі, торцеві і кутові.

Найбільш поширений тип робочого інструмента-ручні пневматичні прямі шліфувальні машини з ротаційним Пневмодвигуни, наприклад моделі П-2009, ПШМ-08-90, П-2008, ШР-2, 9668-512 та ін; конструкції їх багато в чому подібні. Вісь робочого органу у них збігається з віссю вала двигуна (тому і в назві слово «прямі»).

Кутові пневматичні шліфувальні машини призначені для обробки поверхонь у важкодоступних місцях. Замість абразивного інструменту ці машини оснащують торцевої сталевий дротяною щіткою і використовують для очищення металевих поверхонь від іржі, старої фарби, зачистки зварних швів, кутів і поверхонь, що мають виступи.

Представником кутових пневматичних машин є модель П-2109. У її корпусі встановлений пневмо-двигун з відцентровим регулятором частоти обертання. На шлицевом кінці валу ротора двигуна насаджено конічне зубчасте колесо, яке передає обертання конічній зубчастому колесу, змонтованому на шпинделі в кутовій голівці. На корпусі є металеве кільце для підвішування машини на робочому місці до балансиру.

Пневматична кутова щітка з нереверсивні ротаційним двигуном, якій протягом години можна очистити до 5-6 м2 металевої поверхні. Стиснене повітря із заводської мережі надходить через шланг всередину рукоятки. При натисканні пальцем на нижню голівку циліндричного золотника кільцева проточка його поєднується з повітряним каналом, наявними в корпусі, стиснене повітря спрямовується в робочу порожнину Пневмодвигуни, діє на лопатки ротора, змушує його обертатися. На кінці валу ротора закріплено конічне зубчасте колесо, яке передає обертання перебуває з ним в зачепленні зубчастому конічній колесу, насадженими на шпиндель кутовий голівки. На нижньому кінці шпинделя змонтовано дві чаші, в яких закріплені два змінних вкладиша, що представляють собою щітки, виконані зі сталевого дроту. Безперервна робота сталевої щітки розрахована на 1-3 робочі зміни, після чого її замінюють новою.

До ручному електричному інструменту, що застосовується для очищення металевих поверхонь, належать шліфувальні машини моделей С-499А, І-65, І-82 і інші, на які замість шліфувального круга закріплюють сталеві дротяні щітки.

Електросверлільние машини як прямі, так і кутові, використовують для очищення важкодоступних місць, наприклад, для виконання цієї операції у електросверлілкі І-38А замість свердла в патроні закріплюють металеву дротяну щітку.

Піскоструминна і дробеструйная очищення металевої поверхні від окалини, іржі і старої фарби металевим піском або дробом є ефективним способом струменевого підготовки поверхні до фарбування. Металевий пісок (представляє собою рубану дріт, довжина частинок якої дорівнює діаметру, тобто 0,4-2,7 мм) або дріб діаметром 0,2-8,0 мм, що направляються стисненим повітрям через сопло спеціального апарату, з силою вдаряються про поверхню, що очищається, в результаті на останній утворюється рівномірна шорсткість, що забезпечує хорошу прилипаемость лакофарбового матеріалу.

Обробка поверхні виробу сухим кварцовим піском у закритих приміщеннях заборонена через шкідливої дії на здоров'я працюючих утворюється кварцового пилу, вона застосовується тільки на відкритому повітрі для очищення мостів, бензосховище та інших великогабаритних споруд.

Металевий пісок і дріб повинні бути з того ж матеріалу або матеріалу, близького за електрохімічної характеристиці до матеріалу, що очищається. У цьому випадку частинки металу, що залишаються на поверхні, не можуть бути причиною передчасної появи під шаром покриття вогнищ корозії. Як матеріал для виготовлення піску й дробу застосовують сталь, чавун, алюміній, мідь, бронзу та інші матеріали; пісок і дріб можна застосовувати багато разів.

Очищення піскоструминними і дробеструйним апаратами супроводжується утворенням металевого пилу, тому очищення цими апаратами поверхні виробів здійснюють у спеціальних кабінах, камерах, метало-піскоструминних і дробоструминних барабанах або використовуються установки, оснащені цими апаратами.

Очищення великогабаритних розміром 1,8 x1, 5x1, 5 м виробів, відливок, поковок здійснюють у напівавтоматичного установці типу 361.

Застосування пересувних та переносних дробоструминних апаратів з знепилювання виключає забруднення робочого місця продуктами очищення і забезпечує високу якість підготовки поверхні виробу до фарбування.

Схема пересувного апарату БДУ-Е2 для безкурного очищення. Тиском стисненого повітря відкривається клапан і дріб або металевий пісок з резервуара через шланг прямує до сопловой голівці і викидається з її сопла на поверхню, що очищається. Нижня частина сопловой головки забезпечена металевої порожнистої щіткою. У процесі очищення щітку злегка притискують до поверхні, що очищається, запобігаючи розкидання відпрацювала дробу (або піску) та продуктів очищення, які ежектором відсмоктуються з сопловой голівки через кільцевий зазор, наявний між соплом і внутрішньою поверхнею конусної частини сопловой головки, і направляються по шлангу в сепаратор, де дріб або пісок відокремлюються від продуктів очищення і пилу і через перепускний клапан потрапляють знову в резервуар.

Забруднене повітря з сепаратора надходить у циклон, великі і середні частки окалини, іржі та пилу осідають в його пилозбірнику. Потім повітря проходить через фільтр матерчатий збірника пилу, очищається від дрібних пилуватих частинок і викидається в атмосферу.

Технічна характеристика пересувного апарату БДУ-Е2: тиск стисненого повітря 0,5-0,7 МПа, витрата стисненого повітря 400 м3 / ч, діаметр отвору дробеструйной сопла 7 мм, продуктивність очищення від іржі 4-8 м2 / год, маса завантажується дробу 100 кг, маса апарата 260 кг, габаритні розміри 800X1100Х Х2000 мм.

Ручний безкурного апарат працює за тим же принципом, що і БДУ-Е2. Апарат забезпечений комплектом змінних головок-щіток, які використовують для очищення поверхонь різного профілю, і рукояткою для його переміщення.

Гідроабразивний спосіб очищення полягає в тому, що з резервуара установки на поверхню, що очищається вироби через сопло під тиском стисненого повітря направляється струмінь суміші кварцового піску і води (пульпа). Абразивним матеріалом може служити не тільки кварцовий пісок, але і мелений граніт і шлак. У абразивну суміш вводять інгібітори - речовини, що запобігають швидка поява корозії на очищених вологих поверхнях. Крім того, поверхні виробу після очищення промивають у холодній і гарячій воді, а потім у розчині пасиватором - хромпика або нітриту натрію-для запобігання корозії.

Існують декілька конструкцій гідроабразивних установок, що відрізняються системами змішання абразивного матеріалу з водою і подачі робочої суміші до сопла: тиском стисненого повітря, тиском, створюваним насосом на що швидко ротор, який робочу суміш відкидає на поверхню, що очищається; роздільна подача піску і води стисненим повітрям і ін

Основна перевага гідроабразивного очищення - майже повна відсутність пилу, а до недоліків ставляться велика витрата піску, необхідність витрати часу на очищення від піску не підлягають обробці поверхонь виробів, на промивку і сушку, несприятливу дію на шкіру рук деяких антикорозійних складів.

Дробеметная очищення здійснюється також металевою дробом, але кінетичну енергію дріб набуває не за рахунок стисненого повітря, а за рахунок дії відцентрової сили, що виникає при швидкому обертанні лопаточного дводискове дробометального колеса, що є робочим органом дробометального апарату. Цим способом очищають поверхні виливків, поковок, прокату, а також листовий матеріал товщиною не менше 5 мм.

Очищення великих виробів здійснюють у прохідних дробометних камерах безперервної дії, наприклад, типу 9984-878.

Існують і інші способи механічного очищення, наприклад, на спеціальних верстатах металевими щітками різної форми, в галтувальних барабанах і дзвонах.

Глава 4 АБРАЗИВНІ МАТЕРІАЛИ

З ВІДПРАЦЬОВАНИХ КАТАЛІЗАТОРІВ

В останні кілька десятиліть спостерігається різке зростання в промисловому використанні гетерогенних каталітичних процесів. Різке збільшення використання нафти-сирцю і продуктів її переробки, які необхідно десульфуріровать з метою захисту навколишнього середовища, призвело до значного збільшення використання каталізаторів цих реакцій. В одному з найбільш поширених процесів десульфурації вихідний вуглеводневий матеріал подають на Мо-Сокаталізатор, нанесений на оксид алюмінію (А1 _а 0 _3), в результаті чого виділяється сірководень. В інших випадках використовуються Mo - Ni - і W - Ni-каталізатори або комбінації інших металів.

У ході каталітичної реакції каталізатор адсорбує або абсорбує різні хімічні елементи або сполуки з реакційної маси і поступово втрачає активність. Хоча каталізатор і може бути регенерирован, але в ході процесу він поступово витрачається і з часом повинен бути замінений новим. З економічної точки зору важливо утилізувати хоча б частину використаних каталізаторів.

Різні процеси були запропоновані для переробки відпрацьованих каталізаторів гідродесульфірованія. Один з них включає випал каталізаторів з хлоридом натрію (NaCl) після попереднього кальцинування з наступною екстракцією сполук молібдену, ванадію, алюмінію, нікелю і (або) кобальту з отриманням амонійних солей молібдену і ванадію і гідроксиду алюмінію Al (OH) _s. Кобальт і нікель, що містяться в залишку після екстракції, виділяють в додаткових стадіях екстракції.

Інший процес здійснюється з використанням соди (карбонату натрію) замість хлориду натрію. Всі відомі процеси дорогі і складні як з хімічної точки зору, так і в технічному відношенні. Крім того, досить важко відокремити з'єднання молібдену від ванадію і кобальту від нікелю.

Носій каталізатора - оксид алюмінію - є абразивним матеріалом, а металеві компоненти каталізатора використовують для одержання сплавів, які можуть бути використані (безпосередньо або після очищення) в сталеливарній промисловості, або легко можуть бути піддані хімічному поділу на вихідні елементи.

Абразивний матеріал отримують з вихідного продукту - відпрацьованого металевого каталізатора на оксиді алюмінію - шляхом плавлення вихідного матеріалу з поновлюючими агентами з метою одержання розплаву, що містить оксид алюмінію, охолодження розплаву зі швидкістю, яка визначається вимогами до розмірів кристалів одержуваного абразивного матеріалу, і наступним механічним відділенням розплавлених компонентів від залишків сплаву до або після затвердіння, при цьому в розплаві міститься абразивний матеріал.

Розмір одержуваних корундових кристалів змінюється в широких межах залежно від швидкості охолодження розплаву. Розміри кристалів абразиву визначають області їх використання. Кристали, що сильно відрізняються за розмірами, можуть бути отримані, наприклад, дуже повільним затвердінням розплаву в блоці, з одного боку, і швидким охолодженням при литті на поверхню металевих кульок, з іншого. Розміри одержуваних корундових кристалів, таким чином, можуть змінюватися, залежно від методу охолодження, від 1 до 0,001 мм. Кінцевий продукт - твердий оксид алюмінію - є прекрасним абразивом, одержуваних після тонкого подрібнення та градуювання за розмірами, з використанням термічної обробки або без неї. У залежності від типу та кількості добавок і розміру кристалів, ці абразиви можуть бути використані для полірування стали, прецизійної полірування при низьких зусиллях натиску або полірування дерева.

Розплав компонентів каталізатора, що збирається на дні плавильної печі переробляють шляхом лиття або затвердіння. Залежно від типу каталізатора, сплав може складатися в основному з Мосо, WNi, MoCoVNi і різних домішок, таких як сірка, вуглець, залізо, титан і хром. Після того як сплав механічно відокремлюється від абразивного компонента, він може безпосередньо використовуватися в сталеливарному виробництві чи у виробництві сплавів. Якщо домішки - сірка, кремній, вуглець - присутні в небажаних кількостях, сплав можна очищати будь-яким підходящим способом.

Хоча високий вміст алюмінію, заліза, титану припускає використання червоного шламу в якості вторинної руди, до цих пір не вдалося досягти ефективного вилучення окремих елементів, таким чином червоний шлам є головним побічним продуктом виробництва алюмінію, що накопичується у величезній кількості у відвалах.

У звичайному процесі «Байєр» алюмінатного розчин після обробки каустичною содою відокремлюють від червоного шламу і піддають осадженню з метою виділення оксиду алюмінію. Червоний шлам, який також містить оклюдованого розчинна алюмінат натрію, зазвичай промивають для підвищення виходу процесу.

Однак у багатьох випадках червоний шлам також містить значні кількості оксиду алюмінію, який в умовах процесу «Байєр» не піддається вилуговування. Це, в основному, має місце тоді, коли вихідна руда містить значну кількість кремнію, оскільки кремнезем і оксид алюмінію взаємодіють в ході процесу з утворенням нерозчинного продукту, що призводить до втрат оксиду алюмінію і каустичної соди. У зв'язку з цим було запропоновано піддавати алюмініевожелезістие руди з невеликим вмістом заліза, включаючи згаданий червоний шлам, так званому содово-вапняного спікання. У цьому процесі з'єднання лужноземельних металів, наприклад вапно, н з'єднання лужного металу, наприклад сода, змішуються з червоним шламом і спікаються. Функція з'єднання лужноземельного металу полягає у взаємодії з кремнеземом з утворенням нерозчинного з'єднання кальцію і кремнію. Функція з'єднання лужного металу полягає у взаємодії з оксидом алюмінію з подальшим утворенням розчинної алюмінату лужного металу. Після того як спікання повністю закінчується, спек вилуговується з метою виділення розчинної сполуки алюмінію і каустику. Хоча метод содоізвесткового спікання відомий вже давно, існує багато проблем, пов'язаних з його недостатньою економічністю. Є також технічні проблеми, зокрема підвищення виходу цільових продуктів. Так, наприклад, операція спікання повинна проводитися таким чином, щоб спікання частинок відбувалося без помітного розплавлення суміші, що дозволяє зменшити втрати значної маси цінних продуктів на наступній стадії вилуговування.

Існують різні методи для обробки алюмініевожелезних руд, що мають високий вміст заліза. Однак наявність високого вмісту оксиду заліза в руді призводить, до непоправних втрат вапна й соди. Для того, щоб зменшити вміст оксиду заліза в руді зазвичай проводять спеціальну обробку. Так, наприклад, відоме використання у вапняно-лужному методі добавок вуглецевмісних матеріалів, які реагують з оксидом заліза з утворенням магнітного заліза; останнє може бути відокремлене іншими методами.

Відомі також методи, що включають стадію кислотної екстракції, в якій утворюється оксид алюмінію, забруднений сполуками заліза, але з малим вмістом кремнезему. Цей продукт далі зазнає вапняно-содовому спікання. Цілком очевидно, що комбінація кислотної екстракції з лужним спіканням призводить до додаткового подорожчання процесу. Експериментальних даних, що стосуються процесу переробки червоного шламу з високим вмістом заліза, немає, однак очевидно, що кислотний процес пов'язаний з підвищеною витратою соди, а метод магнітного виділення, як вважають, буде дуже дорогим.

Процес призначений для виділення каустику та оксиду алюмінію з червоного шламу, одержуваного в тому випадку, коли шлам або руда містять значні кількості сполук заліза і кремнію, а також соди. Було знайдено, що якщо масове відношення Fe ₂ 0 / Si 0 ₃ у шламі, що піддається обробці, перевищує 0,4, ступінь виділення соди і оксиду алюмінію з шлаку сильно зменшується.

З причин, які до кінця не з'ясовані, кількість регенерованого оксиду алюмінію і каустику зменшується із збільшенням відношення кількості заліза до кремнезему в шламі, що піддається переробці.

Дуже високий вихід як соди, так і оксиду алюмінію може бути отриманий при додаванні вуглецевмісних речовин у сировині з високим вмістом заліза і наступному вапняно-содовому спіканні та екстракції утворюється агломерату.

Розчин потім нагрівається при рН = 1 для осадження гідроксиду титану в результаті гідролізу. Залишаються в розчині сульфати виділяють у твердому стані випарюванням або осадженням за допомогою ацетону. Твердий залишок прожарюють для перекладу алюмінію і заліза в оксиди. Після вилуговування сульфату натрію водою оксиди алюмінію і заліза поділяють за способом фірми «Байєр».

Оксид алюмінію, що залишається після останньої стадії вилуговування, в якій сульфат натрію відокремлюється від суміші оксидів алюмінію і заліза, показав високу розчинність в умовах виділення оксиду заліза з руди по процесу «Байєр». Цей результат є несподіваним, оскільки дані рентгенеструктурного аналізу зразків показують, що оксид алюмінію присутній головним чином у вигляді альфаоксіда, який не вилуговується в байеровском процесі при звичайних температурах. Оксид алюмінію, отриманий таким способом, проте піддається успішної обробці по процесу «Байєр» без істотного підвищення температури.

ЛІТЕРАТУРА

Хренок К.Н. Електрична зварювальна дуга. - М.: Машгиз, 1949.
Клячкин Я.Л. Зварювання кольорових металів. - М.: Машгиз, 1950.
Бродський А.Я. Аргоно-дугове зварювання вольфрамовим електродом. - М.: Державне науково-технічне видавництво машинобудівної літератури. 1956. С. 17.
Рахівський В.І. Фізичні основи комутації електричного струму у вакуумі. - М.: Наука, 1970.
Кесаєв І.Г. Катодні процеси електричної дуги. - М.: Наука, 1968.
Фінкельбург В., Меккер Г. Електричні дуги і термічна плазма. - М.: ІЛ, 1961.
Терехов В.П. Очищення поверхні дроту дуговим розрядом / Бюл. «Черметінформація». 1976. № 7.
Булат В.Є. та ін ДАН Узбецької РСР. 1981. № 7. С. 31-34.
Сіножатей Є., сіножатей А. Плазма, народжена Марсом / Металопостачання і збут. 2001. № 4. С. 56
Сіножатей Є., сіножатей А. Плазмова електродугова очищення металевих виробів, Металург. 2005. № 4. С. 44.

Сіножатей Є., сіножатей А. Плазмова електродугова очищення металопрокату, катанки, дроту, труб і штучних металевих виробів від окалини, іржі та інших забруднень. Металеві сторінки. 2005. № 10. С. 2