Экологические проблемы отвалов литейного производства. Установка эффективных системам улавливания и нейтрализации выделяющихся вредных веществ Отходы литейного производства что относится

Экология литейного производства / ...

Экологические проблемы литейного производства
и пути их развития

Вопросы экологии в настоящее время выходят на первый план в развитии промышленности и общества.

Технологические процессы изготовления отливок характеризуются большим числом операций, при выполнении которых выделяются пыль, аэрозоли и газы. Пыль, основной составляющей которой в литейных цехах является кремнезём, образуется при приготовлении и регенерации формовочных и стержневых смесей, плавке литейных сплавов в различных плавильных агрегатах, выпуске жидкого металла из печи, внепечной обработке его и заливке в формы, на участке выбивки отливок, в процессе обрубки и очистки литья, при подготовке и транспортировке исходных сыпучих материалов.

В воздушной среде литейных цехов, кроме пыли, в больших количествах находятся оксиды углерода, углекислый и сернистый газы, азот и его окислы, водород, аэрозоли, насыщенные оксидами железа и марганца, пары углеводородов и др. Источниками загрязнений являются плавильные агрегаты, печи термической обработки, сушила для форм, стержней и ковшей и т.п.

Одним из критериев опасности является оценка уровня запахов. На атмосферный воздух приходится более 70% всех вредных воздействий литейного производства . /1/

При производстве 1 т отливок из стали и чугуна выделяется около 50 кг пыли, 250 кг оксидов углерода, 1,5-2 кг оксидов серы и азота и до 1,5 кг других вредных веществ (фенола, формальдегида, ароматических углеводородов, аммиака, цианидов). В водный бассейн поступает до 3 куб.м сточных вод и вывозится в отвалы до 6 т отработанных формовочных смесей.

Интенсивные и опасные выделения образуются в процессе плавки металла. Выброс загрязняющих веществ, химический состав пыли и отходящих газов при этом различен и зависит от состава металлозавалки и степени ее загрязнения, а также от состояния футеровки печи, технологии плавки, выбора энергоносителей. Особо вредные выбросы при плавке сплавов цветных металлов (пары цинка, кадмия, свинца, бериллия, хлор и хлориды, водорастворимые фториды).

Применение органических связующих при изготовлении стержней и форм приводит к значительному выделению токсичных газов в процессе сушки и особенно при заливке металла. В зависимости от класса связующего в атмосферу цеха могут выделяться такие вредные вещества как аммиак, ацетон, акролеин, фенол, формальдегид, фурфурол и т. д. При изготовлении форм и стержней с тепловой сушкой и в нагреваемой оснастке загрязнение воздушной среды токсичными компонентами возможно на всех стадиях технологического процесса: при изготовлении смесей, отверждении стержней и форм и охлаждении стержней после извлечения из оснастки. /2/

Рассмотрим токсичное воздействие на человека основных вредных выделений литейного производства:

• Оксид углерода (класс опасности – IV) – вытесняет кислород из оксигемоглобина крови, что препятствует переносу кислорода из лёгких к тканям; вызывает удушье, оказывает токсическое действие на клетки, нарушая тканевое дыхание, и уменьшает потребление тканями кислорода.
• Оксиды азота (класс опасности – II) – оказывают раздражающее действие на дыхательные пути и кровяные сосуды.
• Формальдегид (класс опасности – II) – общеядовитое вещество, вызывающее раздражение кожи и слизистой оболочки.
• Бензол (класс опасности – II) – оказывает наркотическое, отчасти судорожное действие на центральную нервную систему; хроническое отравление может привести к смерти.
• Фенол (класс опасности – II) – сильный яд, оказывает общетоксическое действие, может всасываться в организм человека через кожные покровы.
• Бензопирен С 2 0Н 12 (класс опасности – IV) – канцерогенное вещество, вызывающее генные мутации и раковые заболевания. Образуется при неполном сгорании топлива. Бензопирен обладает высокой химической стойкостью и хорошо растворяется в воде, из сточных вод распространяется на большие расстояния от источников загрязнений и накапливается в донных отложениях, планктоне, водорослях и водных организмах. /3/

Очевидно, в условиях литейного производства проявляется неблагоприятный кумулятивный эффект комплексного фактора, при котором вредное воздействие каждого отдельного ингредиента (пыли, газов, температуры, вибрации, шума) резко увеличивается.

Твёрдые отходы литейного производства содержат до 90% отработанных формовочных и стержневых смесей, включая брак форм и стержней; также они содержат просыпи и шлаки из отстойников пылеочистной аппаратуры и установок регенерации смесей; литейные шлаки; абразивную и галтовочную пыль; огнеупорные материалы и керамику.

Количество фенолов в отвальных смесях превышает содержание других токсичных веществ. Фенолы и формальдегиды образуются в процессе термодеструкции формовочных и стержневых смесей, в которых связующим являются синтетические смолы. Эти вещества хорошо растворимы в воде, что создает опасность попадания их в водоёмы при вымывании поверхностными (дождевыми) или грунтовыми водами.

Сточные воды поступают главным образом от установок гидравлической и электрогидравлической очистки отливок, гидрорегенерации отработанных смесей и мокрых пылеуловителей. Как правило, сточные воды линейного производства одновременно загрязнены не одним, а рядом вредных веществ. Также вредным фактором является нагрев воды, применяемой при плавке и заливке (водоохлаждаемые формы при кокильном литье, литье под давлением, непрерывное литье профильных заготовок, охлаждении катушек индукционных тигельных печей).

Попадание тёплой воды в открытые водоёмы вызывает снижение уровня кислорода в воде, что неблагоприятно влияет на флору и фауну, а также снижает самоочищающую способность водоёмов. Расчёт температуры сточных вод производится с учётом санитарных требований, чтобы летняя температура речной воды в результате спуска сточных вод не поднималась более чем на 30°С. /2/

Разнообразие оценок экологической ситуации на различных переделах изготовления отливок не даёт возможности оценить экологическую ситуацию всего литейного цеха, а также техпроцессов, применяемых в нём.

Предлагается ввести единый показатель экологической оценки изготовления отливок – удельные газовыделения 1-го компонента к приведенным удельным газовыделениям в пересчёте на диоксид углерода (парниковый газ) /4/

Газовыделения на различных переделах рассчитываются:

• при плавке – умножением удельных газовыделений (в пересчёте на диоксид) на массу выплавляемого металла;
• при изготовлении форм и стержней – умножением удельных газовыделений (в пересчёте на диоксид) на массу стержня (формы).

За рубежом давно принято оценивать экологичность процессов заливки форм металлом и затвердевания отливки по бензолу. Было установлено, что условная токсичность на основе бензолового эквивалента, учитывающая выделения не только бензола, но и таких веществ как СО Х, NO Х, фенола и формальдегида у стержней, полученных по «Hot-box» – процессу на 40% выше, чем у стержней, полученных по «Cold-box-amin» – процессу. /5/

Проблема предупреждения выделения вредностей, их локализации и обезвреживания, утилизации отходов является особенно острой. Для этих целей применяется комплекс природоохранных мероприятий, включающий использование:

• для очистки от пыли – искрогасителей, мокрых пылеуловителей, электростатических пылеуловителей, скрубберов (вагранки), тканевых фильтров (вагранки, дуговые и индукционные печи), щебёночных коллекторов (дуговые и индукционные электропечи);
• для дожигания ваграночных газов – рекуператоры, системы очистки газов, установки низкотемпературного окисления СО;
• для уменьшения выделения вредностей формовочных и стержневых смесей – снижение расхода связующего, окисляющие, связующие и адсорбирующие добавки;
• для обеззараживания отвалов – устройство полигонов, биологическая рекультивация, покрытие изоляционным слоем, закрепление грунтов и т. д.;
• для очистки сточных вод – механические, физико-химические и биологические методы очистки.

Из последних разработок обращают на себя внимание созданные белорусскими учеными абсорбционно-биохимические установки очистки вентиляционного воздуха от вредных органических веществ в литейных цехах производительностью 5, 10, 20 и 30 тыс. куб.м./час /8/. Эти установки по совокупным показателям эффективности, экологичности, экономичности и надёжности в эксплуатации значительно превосходят существующие традиционные газоочистные установки.

Все эти мероприятия связаны со значительными затратами. Очевидно, следует, прежде всего, бороться не с последствиями поражения вредностями, а с причинами их возникновения. Это должно быть главным аргументом при выборе приоритетных направлений развития тех или иных технологий в литейном производстве. С этой точки зрения использование электроэнергии при плавке металла наиболее предпочтительно, так как при этом минимальны выбросы самих плавильных агрегатов... Продолжение статьи>>

Статья: Экологические проблемы литейного производства и пути их развития
Автор статьи: Кривицкий В.С. (ЗАО «ЦНИИМ-Инвест»)

6. 1. 2. Переработка дисперсных твердых отходов

Большинство стадий технологических процессов металлургии черных металлов сопровождается образованием твердых дисперсных отходов, представляющие собой, в основном, остатки рудного и нерудного минерального сырья и продуктов его переработки. По химическому составу они подразделяются на металлические и неметаллические (в основном представленные кремнезем, глинозем, кальцит, доломит, с содержанием железа не более 10 – 15 % массы ). Данные отходы относятся к наименее утилизируемой группе твердых отходов и зачастую складируются в отвалах и шламохранилищах.

Локализация твердых дисперсных отходов, особенно металлосодержащих, на объектах складирования вызывает комплексное загрязнение природной среды по всем ее компонентам вследствие рассеивания высокодисперсных частиц ветрами, миграции соединений тяжелых металлов в почвенном слое и грунтовых водах.

В то же время данные отходы относятся к вторичным материальным ресурсам и по своему химическому составу могут быть использованы как в самом металлургическом производстве, так и в других отраслях хозяйства.

В результате анализа системы управления дисперсными отходами на базовом металлургическом комбинате ОАО «Северсталь» было выяснено, что основные накопления металлосодержащих шламов наблюдаются в системе газоочисток конвертерного, доменного, производств и теплосилового хозяйства, травильных отделений прокатного производства, флотационного обогащения углей коксохимического производства и гидрошлакоудаления .

Типовая схема потоков твердых дисперсных отходов замкнутого производства в общем виде представлена на рис. 3.

Практический интерес имеют шлам систем газоочисток, шлам железного купороса травильных отделений прокатного производства, шлам разливочных машин доменного производства, отходы флотационного обогащения у, предложенным ОАО «Северсталь» (г. Череповец), предусматривает использование всех компонентов и не сопровождается образованием вторичных ресурсов .

Складируемые металлосодержащие дисперсные отходы металлургических производств, являющиеся источником ингредиентного и параметрического загрязнения природных систем, представляют собой невостребованные материальные ресурсы и могут рассматриваться как техногенное сырье. Подобного рода технологии позволяют сократить объемы накопления отходов путем утилизации конвертерного шлама, получением металлизированного продукта, производство железооксидных пигментов на основе техногенного шлама, комплексного использование отходов для получения портландцемента.

6. 1. 3. Утилизация шлама железного купороса

Среди опасных металлосодержащих отходов существуют шламы, содержащие ценные, дефицитные и дорогостоящие компоненты невозобновимых рудных сырьевых ресурсов. В связи с этим разработка и практическая реализация ресурсосберегающих технологий, нацеленных на утилизацию отходов этих производств, является приоритетной задачей в отечественной и мировой практике. Однако в ряде случаев внедрение технологий, эффективных с точки зрения ресурсосбережения, вызывает более интенсивное загрязнение природных систем, нежели утилизация данных отходов складированием.

С учетом этого обстоятельства необходим анализ широко используемых в производственной практике методов утилизации техногенного шлама железного купороса, выделенного при регенерации отработанных травильных растворов, образующихся в кристаллизационных устройствах флотационных сернокислотных ванн, после декапирования листовой стали.

Безводные сульфаты применяются в различных отраслях хозяйства, однако практическая реализация методов утилизации техногенного шлама железного купороса ограничена его составом и объемами. Шлам, образующийся в результате данного процесса, содержит серную кислоту, примеси цинка, марганца, никеля, титана и др. Удельная норма образования шламов составляет свыше 20 кг/т проката .

Техногенный шлам железного купороса не желательно использовать в сельском хозяйстве и в текстильной промышленности. Более целесообразно использовать его при производстве серной кислоты и в качестве коагулянта для очистки сточных вод, кроме очистки от цианидов, т. к. образуются комплексы, не подвергающиеся окислению даже хлором или озоном.

Одним из наиболее перспективных направлений переработки техногенного шлама железного купороса, образующегося при регенерации отработанных травильных растворов, использование его в качестве исходного сырья для получения различных железо-оксидных пигментов. Синтетические железо-оксидные пигменты имеют широкую область применения.

Утилизация содержащегося в топочных газах прокалочной печи диоксида серы, образующегося при получении пигмента «Капут-Мортум», осуществляется по известной технологии аммиачным способом с образованием раствора аммония, используемого при производстве минеральных удобрений. Технологический процесс получения пигмента «Венецианская красная» включает операции смешения исходных компонентов, прокаливания исходной смеси, размол и упаковку и исключает операцию обезвоживания исходной шихты, промывки, сушки пигмента и утилизацию отходящих газов .

При использовании качестве исходного сырья техногенного шлама железного купороса физико-химические характеристики продукта не снижаются и отвечают требованиям для пигментов.

Технико-экологическая эффективность использования техногенного шлама железного купороса для получения железооксидных пигментов обусловлена следующим :

Не предъявляется жестких требований к составу шлама;

Не требуется предварительной подготовки шлама, как, например, при использовании его в качестве флокулянтов;

Возможна переработка как свежеобразованных, так и накопленных в отвалах шламов;

Объемы потребления не лимитируются, а определяются программой сбыта;

Возможно использование имеющегося на предприятии оборудования;

Технология переработки предусматривает использование всех компонентов шлама, процесс не сопровождается образованием вторичных отходов.

6. 2. Цветная металлургия

При производстве цветных металлов также образуется немало отходов. Обогащение руд цветных металлов расширяет применение предварительной концентрации в тяжелых средах, и различных видов сепарации. Процесс обогащения в тяжелых средах позволяет комплексно использовать сравнительно бедную руду на обогатительных фабриках, которые перерабатывают никелевые, свинцово-цинковые руды и руды других металлов. Легкая фракция, получаемая при этом, используется в качестве закладочного материала на рудниках и в строительной индустрии. В Европейских странах используются отходы, образующиеся при добыче и обогащении медной руды, для закладки выработанного пространства и опять таки в производстве строительных материалов, в дорожном строительстве.

При условии переработки бедных низкокачественных руд широкое распространение получают гидрометаллургические процессы, которые используют сорбционные, экстракционные и автоклавные аппараты. Для переработки ранее выбрасываемых трудноперерабатываемых пирротиновых концентратов, которые являются сырьем для получения никеля, меди, серы, драгоценных металлов существует безотходная окислительная технология, проводимая в аппарате-автоклаве и представляющая собой экстракцию всех основных вышеназванных компонентов. Эта технология используется на Норильском горно-обогатительном комбинате.

Из отходов заточки твердосплавного инструмента, шлаков при производстве алюминиевых сплавов также извлекаются ценные компоненты.

Нефелиновые шламы при производстве цемента также используются и позволяют повысить производительность цементных печей на 30% при снижении расхода топлива.

Почти все ТПО цветной металлургии можно использовать для производства строительных материалов. К сожалению, пока еще не все ТПО цветной металлургии используются в строительной индустрии .

6. 2. 1. Хлоридная и регенеративная переработка отходов цветной металлургии

В ИМЕТ РАН были разработаны теоретические и технологические основы хлорно-плазменной технологии переработки вторичного металлосырья. Технология отработана в укрупненно-лабораторном масштабе. Она включает хлорирование металлических отходов газообразным хлором и последующее восстановление хлоридов водородом в ВЧИ-плазменном разряде. В случае переработки монометаллических отходов либо в тех случаях, когда не требуются разделения извлекаемых металлов, оба процесса совмещаются в одном агрегате без конденсации хлоридов. Это имело место при переработке отходов вольфрама.

Отходы твердых сплавов после сортировки, дробления и очистки от внешних загрязнений перед хлорированием окисляются кислородом или кислородосодержащими газами (воздух, СО 2 , водяной пар), в результате чего выгорает углерод, а вольфрам и кобальт превращает в оксиды с образованием рыхлой, легко размалываемой массы, которая восстанавливается водородом или аммиаком, а затем активно хлорируется газообразным хлором. Извлечение вольфрама и кобальта составляет 97 % и более .

В развитии исследований по переработке отходов и отслуживших свой срок изделий из них разработана альтернативная технология регенерации карбидосодержащих отходов твердых сплавов. Сущность технологии состоит в том, что исходный материал подвергается окислению кислородосодержащим газом при 500 – 100 ºС, а затем подвергается восстановлению водородом или аммиаком при 600 – 900 ºС. В образующуюся рыхлую массу вводится сажистый углерод и после размола получается однородная смесь для карбидизации, проводимой при 850 – 1395 ºС, а с добавлением одного или нескольких металлических порошков (W, Mo, Ti, Nb, Ta, Ni, Co, Fe), что позволяет получать ценные сплавы.

Метод решает первоочередные ресурсосберегающие задачи, обеспечивает реализацию технологий рационального использования вторичных материальных ресурсов.

6. 2. 2. Утилизация отходов литейного производства

Утилизация отходов литейного производства – актуальная проблема производства металла и рационального ресурсопользования. При плавке образуется большое количество отходов (40 – 100 кг на 1 т), определенную часть которых составляют донные шлаки и донные сливы, содержащие хлориды, фториды и другие соединения металлов, которые в настоящее время не используются как вторичное сырье, а вывозятся в отвалы. Содержание металла в подобного рода отвалах составляет 15 – 45 %. Таким образом, теряются тонны ценных металлов, которые должны быть возвращены в производство. Кроме этого, происходит загрязнение и засаливание почв .

В России и за рубежом известны различные способы переработки металлсодержащих отходов, но только некоторые из них получили широкое применение в промышленности. Сложность заключается в нестабильности процессов, их длительности малом выходе металла. Наиболее перспективными являются:

Плавление богатых металлом отходов с защитным флюсом, перемешивание полученной массы для диспергирования на мелкие, однородные по величине и равномерно распределенные по объему расплава капли металла с последующей коанселяцией;

Разбавление остатков защитным флюсом и разливка через сито расплавленной массы при температуре ниже температуры данного расплава;

Механическая дезинтеграция с сортировкой пустой породы;

Мокрая дезинтеграция путем растворения или флюса и отделения металла;

Центрифугирование жидких остатков плавки.

Опыт проводился на предприятии магниевого производства.

При утилизации отходов предлагается использование действующего оборудования литейных цехов.

Суть метода мокрой дезинтеграции заключается в растворении отходов в воде, чистой или с катализаторами. В механизме переработки растворимые соли перезодят в раствор, а нерастворимые соли и оксиды теряют прочность и рассыпаются, металлическая часть донного слива освобождается и легко отделяется от неметаллической. Данный процесс является экзотермическим, протекает с выделением большого количества тепла, сопровождаясь бурлением и выделением газов. Выход металла в лабораторных условиях составляет 18 – 21.5 %.

Более перспективным является способ плавки отходов. Для утилизации отходов с содержанием металла не менее 10 % сначала необходимо обогащение отходов магнием с частичным отделением солевой части. Отходы загружаются в подготовительный стальной тигель, добавляется флюс (2 – 4 % массы шихты) и плавится. После плавления отходов производится рафинирование жидкого расплава специальным флюсом, расход которого составляет 0,5 – 0,7 % от массы шихты. После отстаивания выход годного металла составляет 75 – 80 % от содержания его в шлаках.

После слива металла остается густой остаток, состоящий из солей и оксидов. Содержание металлического магния в нем не более 3 – 5 %. Цель дальнейшей переработки отходов состояла в извлечении из неметаллической части оксида магния путем обработки их водными растворами кислот и щелочей.

Так как в результате процесса происходит разложение конгломерата, после просушивания и прокаливания можно получить оксид магния с содержанием до 10 % примесей. Часть оставшейся неметаллической части можно использовать в производстве керамики и стройматериалов.

Данная опытная технология позволяет утилизировать свыше 70 % массы отходов, ранее сбрасываемых в отвалы.

В литейном производстве исполь-зуют отходы собственного производ-ства (оборотные ресурсы) и отходы, поступающие извне (товарные ресур-сы). При подготовке отходов выпол-няют следующие операции: сортиров-ку, сепарацию, разделку, пакетиро-вание, обезвоживание, обезжиривание, сушку и брикетирование. Для пере-плава отходов используют индукцион-ные печи. Технология переплава зави-сит от характеристик отходов — марки сплава, крупности кусков и т. д. Особое внимание необходимо уделять переплавке стружки.

АЛЮМИНИЕВЫЕ И МАГНИЕВЫЕ СПЛАВЫ.

Самую большую группу алюминиевых отходов составляет стружка. Ее мас-совая доля в общем количестве отхо-дов достигает 40%. К первой группе отходов алюминия относят лом и от-ходы нелегированного алюминия;
во вторую группу — лом и отходы дефор-мируемых сплавов с низким содержа-нием магния [до 0,8% (маc. доля)];
в третью — лом и отходы деформируе-мых сплавов с повышенным (до 1,8%) содержанием магния;
в четвертую — отходы литейных сплавов с низким (до 1,5%) содержанием меди;
в пя-тую — литейные сплавы с высоким содержанием меди;
в шестую — де-формируемые сплавы с содержанием магния до 6,8 %;
в седьмую — с со-держанием магния до 13%;
в вось-мую — деформируемые сплавы с со-держанием цинка до 7,0%;
в девя-тую — литейные сплавы с содержанием цинка до 12 %;
в десятую — осталь-ные сплавы.
Для переплавки крупных кусковых отходов используют индукционные ти-гельные и канальные электропечи.
Размеры кусков шихты при плавке в индукционных тигельных печах не должны быть менее 8—10 см, так как именно при этих размерах кусков шихты происходит максимальное выде-ление мощности, обусловленное глу-биной проникновения тока. Поэтому не рекомендуется проводить плавку в таких печах с использованием мел-кой шихты и стружки, особенно при плавке с твердой завалкой. Крупные отходы собственного производства име-ют обычно повышенное электросопро-тивление по сравнению с исходными первичными металлами, что опреде-ляет порядок загрузки шихты и после-довательность введения компонентов в процессе плавки. Сначала загружают крупные кусковые отходы собственно-го производства, а затем (по мере появ-ления жидкой ванны) — остальные компоненты. При работе с ограничен-ной номенклатурой сплавов наиболее экономична и производительна плавка с переходящей жидкой ванной — в этом случае возможно использование мелкой шихты и стружки.
В индукционных канальных печах переплавляют отходы первого сорта — бракованные детали, слитки, крупные полуфабрикаты. Отходы второго сорта (стружку, сплесы) предварительно пе-реплавляют в индукционных тигель-ных или топливных печах с разливкой в чушки. Эти операции выполняют в целях предотвращения интенсивного зарастания каналов оксидами и ухуд-шения работы печи. Особенно отрица-тельно сказывается на зарастании ка-налов повышенное содержание в от-ходах кремния, магния и железа. Расход электроэнергии при плавке плотного лома и отходов составляет 600—650 кВт-ч/т.
Стружку алюминиевых сплавов либо переплавляют с последующей разлив-кой в чушки, либо добавляют непо-средственно в шихту при приготовле-нии рабочего сплава.
При подшихтовке базового сплава стружку вводят в расплав либо брике-тами, либо россыпью. Брикетирование повышает выход металла на 1,0%, однако более экономично введение стружки россыпью. Введение стружки в сплав более 5,0 % нецелесообразно.
Переплав стружки с разливкой в чушки осуществляют в индукционных печах с «болотом» при минимальном перегреве сплава выше температуры ликвидуса на 30—40 °С. В течение всего процесса плавки в ванну ма-лыми порциями подают флюс, чаще всего следующего химического соста-ва, % (масс. доля): КСl -47, NaCl-30, NO3AlF6 -23. Расход флюса составляет 2,0—2,5 % массы шихты. При плавке окисленной стружки образу-ется большое количество сухих шла-ков, происходит зарастание тигля и снижается выделяемая активная мощ-ность. Нарастание шлака толщиной 2,0—3,0 см приводит к снижению активной мощности на 10,0—15,0 %, Количество используемой в шихте предварительно переплавляемой струж-ки может быть более высоким, чем при непосредственном добавлении стружки в сплав.

ТУГОПЛАВКИЕ СПЛАВЫ.

Для пере-плавки отходов тугоплавких сплавов чаще всего используют электронно-лучевые и дуговые печи мощностью до 600 кВт. Наиболее производительна технология непрерывного переплава с переливом, когда плавка и рафини-рование отделены от кристаллизации сплава, а печь содержит четыре-пять электронных пушек различной мощ-ности, распределенных по водоохлаждаемому поду, изложнице и кристал-лизатору. При переплаве титана жид-кая ванна перегревается на 150— 200 °С выше температуры ликвидус; сливной носок изложницы обогрева-ется; форма может быть неподвижной или вращающейся вокруг своей оси с частотой до 500 об/мин. Плавка происходит при остаточном давлении 1,3-10~2 Па. Процесс плавки начинают с наплавления гарнисажа, после чего вводят лом и расходуемый электрод.
При плавке в дуговых печах исполь-зуют электроды двух типов: нерасходуемые и расходуемые. При исполь-зовании нерасходуемого электрода шихту Загружают в тигель, чаще всего медный водоохлаждаемый или гра-фитовый; в качестве электрода исполь-зуют графит, вольфрам или другие тугоплавкие металлы.
При заданной мощности плавка раз-личных металлов отличается скоростью плавления и рабочим вакуумом. Плав-ка делится на два периода — нагрев электрода с тиглем и собственно плав-ление. Масса сливаемого металла на 15—20 % меньше массы загруженного в связи с образованием гарнисажа. Угар основных компонентов состав-ляет 4,0—6,0 % (мае. доля).

НИКЕЛЕВЫЕ, МЕДНЫЕ И МЕДНО-НИКЕЛЕВЫЕ СПЛАВЫ.

Для получения ферро-никеля переплав вторичного сырья никелевых сплавов осуществляют в ду-говых электропечах. В качестве флюса используют кварц в количестве 5— 6 % массы шихты. По мере расплавления шихта оседает, поэтому необ-ходимо проводить догрузку печи, ино-гда до 10 раз. Образующиеся шлаки имеют повышенное содержание ни-келя и других ценных металлов (воль-фрама или молибдена). В дальнейшем эти шлаки перерабатывают вместе с окисленной никелевой рудой. Выход ферроникеля составляет около 60 % массы твердой шихты.
Для переработки металлоотходов жа-ропрочных сплавов проводят окислительно-сульфидирующую плавку или экстрагирующую плавку в магнии. В последнем случае магний экстраги-рует никель, практически не извлекая вольфрам, железо и молибден.
При переработке отходов меди и ее сплавов чаще всего получают бронзы и латуни. Выплавку оловянных бронз осуществляют в отражательных печах; латуней -— в индукционных. Плавку ведут в переходящей ванне, объем которой составляет 35—45 % объема печи. При плавке латуни в первую очередь загружают стружку и флюс. Выход годного металла составляет 23—25 %, выход шлаков — 3—5 % массы шихты; расход электроэнергии изменяется от 300 до 370 кВт-ч/т.
При выплавке оловянной бронзы в первую очередь загружают также мелкую шихту — стружку, выштамповки, сетки; в последнюю очередь — крупногабаритный лом и кусковые отходы. Температура металла перед разливкой 1100—1150 °С. Извлечение металла в готовую продукцию соста-вляет 93—94,5%.
Безоловянные бронзы переплавляют в поворотных отражательных или ин-дукционных печах. Для предохране-ния от окисления используют древесный уголь или криолит, плавиковый шпат и кальцинированную соду. Рас-ход флюса составляет 2—4% массы шихты.
В первую очередь в печь за-гружают флюс и легирующие компо-ненты; в последнюю очередь — отходы бронзы и меди.
Большинство вредных примесей в медных сплавах удаляют продувкой ванны воздухом, паром или введением медной окалины. В качестве раскисли-теля используют фосфор и литий. Раскисление фосфором латуней не применяют из-за высокого сродства цинка к кислороду. Дегазация мед-ных сплавов сводится к удалению из расплава водорода; осуществляется продувкой инертными газами.
Для плавки медноникелевых спла-вов используют индукционные каналь-ные печи с кислой футеровкой. Струж-ку и другие мелкие отходы добавлять в шихту без предварительного пере-плава не рекомендуется. Склонность этих сплавов к науглероживанию ис-ключает использование древесного уг-ля и других углесодержащих мате-риалов.

ЦИНКОВЫЕ И ЛЕГКОПЛАВКИЕ СПЛАВЫ.

Переплавку отходов цинковых спла-вов (литников, стружки, сплесов) про-водят в отражательных печах. Сплавы от неметаллических примесей очищают рафинированием хлоридами, продув-кой инертными газами и фильтрова-нием. При рафинировании хлоридами в расплав с помощью колокольчика при 450—470 °С вводят 0,1—0,2% (мае. доля) хлористого аммония или 0,3—0,4 % (мае. доля) гексахлорэтана; в этом же случае рафинирование можно выполнить перемешиванием расплава до прекращения выделения продуктов реакции. Затем производят более глубокую очистку расплава филь-трованием через мелкозернистые филь-тры из магнезита, сплава фторидов магния и кальция, хлорида натрия. Температура фильтрующего слоя 500 °С, его высота 70—100 мм, размер зерен 2—3 мм.
Переплав отходов оловянных и свин-цовых сплавов ведут под слоем дре-весного угля в чугунных тиглях печей с любым нагревом. Полученный ме-талл рафинируют от неметаллических примесей хлористым аммонием (доба-вляют 0,1—0,5%) и фильтруют его через зернистые фильтры.
Переплав отходов кадмия осуще-ствляют в чугунных или графито-шамотных тиглях под слоем древесного угля. Для уменьшения, окисляемости и потерь кадмия вводят магний . Слой древесного угля меняют несколько раз.
Необходимо соблюдать те же меры безопасности, что и при плавке спла-вов кадмия.

Отходы литейного производства

foundry waste

Англо-русский словарь технических терминов . 2005 .

Смотреть что такое "отходы литейного производства" в других словарях:

Отходы литейного производства машиностроительной промышленности, по физико механическим свойствам приближающиеся к супеси. Образуется в результате применения способа литья в песчаные формы. Состоит преимущественно из кварцевого песка, бентонита… … Строительный словарь

Песок формовочный горелый - (земля формовочная) – отходы литейного производства машиностроительной промышленности, по физико механическим свойствам приближающиеся к супеси. Образуется в результате применения способа литья в песчаные формы. Состоит преимущественно из… …

Литьё - (Casting) Технологический процесс изготовления отливок Уровень культуры литейного производства в средние века Содержание Содержание 1. Из истории художественного литья 2. Сущность литейного производства 3. Типы литейного производства 4.… … Энциклопедия инвестора

Координаты: 47°08′51″ с. ш. 37°34′33″ в. д. / 47.1475° с. ш. 37.575833° в. д … Википедия

Координаты: 58°33′ с. ш. 43°41′ в. д. / 58.55° с. ш. 43.683333° в. д. … Википедия

Фундаменты машин с динамическими нагрузками - – предназначены для машин с вращающимися частями, машин с кривошипно шатунными механизмами, кузнечных молотов, формовочных машин для литейного производства, формовочных машин для производства сборного железобетона, копрового оборудования… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Экономические показатели Валюта Песо (=100 сентаво) Международные организации Экономическая комиссия ООН для Латинской Америки СЭВ (1972 1991) ЛАЭС (с 1975) Ассоциация латиноамериканской интеграции (АЛАИ) Группа 77 ВТО (с 1995) Petrocaribe (с… … Википедия

03.120.01 - Якість узагалі ГОСТ 4.13 89 СПКП. Изделия текстильно галантерейные бытового назначения. Номенклатура показателей. Взамен ГОСТ 4.13 83 ГОСТ 4.17 80 СПКП. Уплотнители резиновые контактные. Номенклатура показателей. Взамен ГОСТ 4.17 70 ГОСТ 4.18 88… … Покажчик національних стандартів

ГОСТ 16482-70: Металлы черные вторичные. Термины и определения - Терминология ГОСТ 16482 70: Металлы черные вторичные. Термины и определения оригинал документа: 45. Брикетирование металлической стружки Ндп. Брикетировка Переработка металлической стружки прессованием с целью получения брикетов Определения… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Горные породы из ориентированно расположенных минералов, обладающих способностью раскалываться на тонкие пластины или плитки. В зависимости от условий образования (из магматических или осадочных горных пород) различают глинистые, кремнистые,… … Энциклопедия техники

Литейное производство является основной заготовительной базой машиностроения. Около 40% всех заготовок, используемых в машиностроении, получают литьем. Однако, литейное производство является одним из наиболее экологически неблагоприятных.

В литейном производстве применяется более 100 технологических процессов, более 40 видов связующих, более 200 противопригарных покрытий.

Это привело к тому, что в воздухе рабочей зоны встречается до 50 вредных веществ, регламентированных санитарными нормами. При производстве 1т чугунных отливок выделяется:

10..30 кг - пыли;

200..300 кг - оксида углерода;

1..2 кг - оксида азота и серы;

0.5..1.5 г - фенола, формальдегида, цианидов и др.;

3 м 3 - загрязненных сточных вод может поступить в водный бассейн;

0.7..1.2 т - отработанных смесей в отвал .

Основную массу отходов литейного производства составляют отработанные формовочные и стержневые смеси и шлак. Утилизация этих отходов литейного производства наиболее актуальна, т.к. несколько сот гектаров поверхности земли занимают вывозимые ежегодно в отвал смеси , в Одесской области.

В целях снижения загрязнения почв различными промышленными отходами в практике охраны земельных ресурсов предусматриваются следующие мероприятия:

утилизация;

обезвреживание методом сжигания;

захоронение на специальных полигонах;

организация усовершенствованных свалок .

Выбор метода обезвреживания и утилизации отходов зависит от их химического состава и степени влияния на окружающую среду.

Так, отходы металлообрабатывающей, металлургической, угольной промышленности, содержат частицы песка, породы и механические примеси. Поэтому отвалы изменяют структуру, физико-химические свойства и механический состав почв.

Указанные отходы используют при строительстве дорог, засыпке котлованов и отработанных карьеров после обезвоживания. В тоже время отходы машиностроительных заводов и химических предприятий, содержащие соли тяжелых металлов, цианиды, токсичные органические и неорганические соединения, утилизации не подлежат. Эти виды отходов собирают в шламонакопители, после чего их засыпают, утрамбовывают и озеленяют место захоронения .

Фенол - наиболее опасное токсичное соединение, находящееся в формовочных и стержневых смесях. В тоже время исследования показывают, что основная часть фенолсодержащих смесей, прошедших заливку, практически не содержит фенола и не представляет собой опасности для окружающей среды. Кроме того, фенол, несмотря на его высокую токсичность, быстро разлагается в почве . Спектральный анализ отработанных смесей на других видах связующего показал отсутствие особоопасных элементов:Hg, Pb, As, F и тяжелых металлов . Т.е., как показывают расчеты данных исследований, отработанные формовочные смеси не представляют собой опасности для окружающей среды и не требуют каких-либо специальных мероприятий по их захоро­нению . Негативным фактором является само существование отвалов, которые создают неприглядный пейзаж, нарушают ландшафт. Кроме того, пыль, уносимая с отвалов ветром, загрязняет окружающую среду . Однако, нельзя сказать, что проблема отвалов не решается. В литейном производстве существует целый ряд технологического оборудования, позволяющего проводить регенерацию формовочных песков и использовать их в производственном цикле неоднократно. Существующие методы регенерации традиционно делятся на механические, пневматические, термические, гидравлические и комбинированные.

По данным Международной комиссии по регенерации песков, в 1980 г. из 70 опрошенных литейных предприятий Западной Европы и Японии 45 использовали установки механической регенерации .

В тоже время, литейные отработанные смеси - хорошее сырье для стройматериалов: кирпича, силикатного бетона, и изделий из него, строительных растворов, асфальтобетона для дорожных покрытий, для отсыпки полотна железных дорог .

Исследования Свердловских ученых (Россия) показали, что отходы литейного производства обладают уникальными свойствами: ими можно обрабатывать осадки сточных вод (для этого пригодны существующие отвалы литейного производства); защищать стальные конструкции от почвенной коррозии . Специалисты Чебоксарского завода промышленных тракторов (Россия) использовали пылевидные отходы регенерации в качестве добавки (до 10%) при производстве силикатного кирпича .

Многие литейные отвалы используются как вторичное сырье в самом литейном производстве. Так, например, кислый шлак сталелитейного производства и феррохромовый шлак применяются в технологии шликерного формообразования при литье по выплавляемым моделям .

В ряде случаев отходы машиностроительных и металлургических производств содержат значительное количество химических соединений, которые могут представлять ценность как сырье и использоваться в виде дополнения к шихте .

Рассмотренные вопросы улучшения экологической обстановки при производстве литых деталей позволяет сделать вывод о том, что в литейном производстве можно комплексно решать весьма сложные экологические проблемы.