У ливарному виробництві викорис-товують відходи власного виробниц-ства (оборотні ресурси) і відходи, що надходять ззовні (товарні ресурси). При підготовці відходів виконан-няют наступні операції: сортування-ку, сепарацію, оброблення, пакетуюча-вання, зневоднення, знежирення, сушку і брикетування. Для пере-плаву відходів використовують індукційні-ні печі. Технологія переплавки зави-сит від характеристик відходів - марки сплаву, крупності шматків і т. Д. Особливу увагу необхідно приділяти переплавки стружки.
АЛЮМІНІЄВІ І МАГНІЄВІ СПЛАВИ.
найбільшу велику групу алюмінієвих відходів становить стружка. Її мас-совая частка в загальній кількості відх-дів досягає 40%. До першої групи відходів алюмінію відносять лом і від-ходи нелегованого алюмінію;
до другої групи - лом і відходи дефор-міруемих сплавів з низьким утримуючи-ням магнію [до 0,8% (Маc. частка)];
в третю - лом і відходи деформуючи-мих сплавів з підвищеним (до 1,8%) вмістом магнію;
в четверту - відходи ливарних сплавів з низьким (до 1,5%) вмістом міді;
в пя-ту - ливарні сплави з високим вмістом міді;
в шосту - де-формовані сплави з вмістом магнію до 6,8%;
в сьому - з со-триманням магнію до 13%;
в вось-мую - деформуються сплави з со-триманням цинку до 7,0%;
О дев'ятій-ту - ливарні сплави з вмістом цинку до 12%;
в десяту - осталь-ні сплави.
Для переплавлення великих кускових відходів використовують індукційні ти-гельние і канальні електропечі.
Розміри шматків шихти при плавці в індукційних тигельних печах не повинні бути менше 8-10 см, так як саме при цих розмірах шматків шихти відбувається максимальне виокрем-лення потужності, обумовлене глу-Біной проникнення струму. Тому не рекомендується проводити плавку в таких печах з використанням крейда-кою шихти і стружки, особливо при плавці з твердої завалкою. Великі відходи власного виробництва име-ют зазвичай підвищений електросопро-тивление в порівнянні з вихідними первинними металами, що визна-ляет порядок завантаження шихти і після-довність введення компонентів в процесі плавки. Спочатку завантажують великі кускові відходи власне-го виробництва, а потім (у міру появ-лення рідкої ванни) - інші компоненти. При роботі з обмежений-ної номенклатурою сплавів найбільш економічна і продуктивна плавка з перехідною рідкої ванній - в цьому випадку можливе використання дрібної шихти і стружки.
В індукційних канальних печах переплавляють відходи першого сорту - браковані деталі, злитки, великі напівфабрикати. Відходи другого сорту (стружку, сплеси) попередньо пе-реплавляют в індукційних тигель-них або паливних печах з розливанням в чушки. Ці операції виконують з метою запобігання інтенсивного заростання каналів оксидами і ухуд-шення роботи печі. Особливо негативні-кові позначається на зарастании ка-лів підвищений вміст в від-ходи кремнію, магнію і заліза. Витрата електроенергії при плавці щільного брухту і відходів становить 600-650 кВт-год / т.
Стружку алюмінієвих сплавів або переплавляють з подальшою розлив-кою в чушки, або додають непо-безпосередніх в шихту при готуванню-ванні робочого сплаву.
При подшіхтовкі базового сплаву стружку вводять в розплав або брикетів-тами, або розсипом. Брикетування підвищує вихід металу на 1,0%, проте більш економічно введення стружки розсипом. Введення стружки в сплав більше 5,0% недоцільно.
Переплав стружки з розливанням у чушки здійснюють в індукційних печах з «болотом» при мінімальному перегрів сплаву вище температури ліквідусу на 30-40 ° С. Протягом всього процесу плавки в ванну ма-лимі порціями подають флюс, найчастіше наступного хімічного соста-ва,% (мас. Частка): КСl -47, NaCl-30, NO3AlF6 -23. Витрата флюсу становить 2,0-2,5% маси шихти. При плавці окисленої стружки образу-ється велика кількість сухих йшла-ков, відбувається заростання тигля і знижується виділяється активна мощ-ність. Наростання шлаку завтовшки 2,0-3,0 см призводить до зниження активної потужності на 10,0-15,0%, Кількість використовуваної в шихті попередньо переплавляють стружки може бути вищим, ніж при безпосередньому додаванні стружки в сплав.
Тугоплавкі метали.
Для пере-плавки відходів тугоплавких сплавів найчастіше використовують електронно-променеві і дугові печі потужністю до 600 кВт. Найбільш продуктивна технологія безперервного переплавки з переливом, коли плавка і рафінова-вання відокремлені від кристалізації сплаву, а піч містить чотири-п'ять електронних гармат різної потуж-ності, розподілених по водоохолоджувальну поду, виливниці і кристал-лизатор. При переплаві титану жид-кая ванна перегрівається на 150- 200 ° С вище температури ликвидус; зливний носок виливниці обігріву-ється; форма може бути нерухомою або обертається навколо своєї осі з частотою до 500 об / хв. Плавка відбувається при залишковому тиску 1,3-10 ~ 2 Па. Процес плавки починають з наплавления гарнісажу, після чого вводять лом і електрод, що витрачається.
При плавці в дугових печах викорис-товують електроди двох типів: невитратний і витрачаються. При викорис-танні невитратний електрода шихту Завантажують в тигель, найчастіше мідний водоохолоджуваний або гра-фітовая; в якості електрода викорис-товують графіт, вольфрам або інші тугоплавкі метали.
При заданій потужності плавка раз-особистих металів відрізняється швидкістю плавлення і робочим вакуумом. Плав-ка ділиться на два періоди - нагрівання електрода з тиглем і власне плав-лення. Маса сливаемого металу на 15-20% менше маси завантаженого в зв'язку з утворенням гарнісажу. Чад основних компонентів складу-ляет 4,0-6,0% (травні. Частка).
Нікелеві, МІДНІ І мідно-нікелевого сплаву.
Для отримання феро-нікелю переплав вторинної сировини нікелевих сплавів здійснюють в ду-гових електропечах. Як флюс використовують кварц в кількості 5 6% маси шихти. У міру розплавлення шихта осідає, тому необ-ходимо проводити довантаження печі, іно-гда до 10 разів. Утворені шлаки мають підвищений вміст ні-Келя і інших цінних металів (воль-Фрама або молібдену). Надалі ці шлаки переробляють разом з окисленої нікелевої рудою. Вихід феронікелю становить близько 60% маси твердої шихти.
Для переробки металовідходів жа-ропрочних сплавів проводять окислювально-сульфидирующих плавку або екстрагують плавку в магнії. В останньому випадку магній екстрагі-рует нікель, практично не витягуючи вольфрам, залізо і молібден.
При переробці відходів міді та її сплавів найчастіше отримують бронзи і латуні. Виплавку олов'яних бронз здійснюють у відбивних печах; латуней - в індукційних. Плавку ведуть в переходить ванні, обсяг якої становить 35-45% обсягу печі. При плавці латуні в першу чергу завантажують стружку і флюс. Вихід придатного металу становить 23-25%, вихід шлаків - 3-5% маси шихти; витрата електроенергії змінюється від 300 до 370 кВт-год / т.
При виплавці олов'яної бронзи в першу чергу завантажують також дрібну шихту - стружку, виштамповки, сітки; в останню чергу - великогабаритний брухт і кускові відходи. Температура металу перед розливанням 1100-1150 ° С. Витяг металу в готову продукцію соста-вляет 93-94,5%.
Безолов'яні бронзи переплавляють в поворотних відбивних або ін-дукціонних печах. Для оберігаючи-ня від окислення використовують деревне вугілля або кріоліт, плавиковий шпат і кальциновану соду. Рас-хід флюсу становить 2-4% маси шихти.
В першу чергу в піч за-жувати флюс і легуючі компо-ненти; в останню чергу - відходи бронзи і міді.
Більшість шкідливих домішок в мідних сплавах видаляють продуванням ванни повітрям, парою або введенням мідної окалини. Як розкисли-теля використовують фосфор і літій. Розкислення фосфором латуней не застосовують за високого спорідненості цинку до кисню. Дегазація мед-них сплавів зводиться до видалення з розплаву водню; здійснюється продувкою інертними газами.
Для плавки міднонікілєвих спла-вів використовують індукційні канальні-ні печі з кислою футеровкою. Струж-ку і інші дрібні відходи додавати в шихту без попереднього пере-плаву не рекомендується. Схильність цих сплавів до вуглецюванню ис-ключает використання деревного уг-ля і інших углевмістких мате-ріалів.
ЦИНКОВІ І легкоплавких сплавів.
Переплавку відходів цинкових спла-вів (літників, стружки, сплесов) про-водять у відбивних печах. Сплави від неметалевих домішок очищають рафинированием хлоридами, продув-кою інертними газами і фільтрову-ням. При рафінуванні хлоридами в розплав за допомогою дзвіночка при 450-470 ° С вводять 0,1-0,2% (травні. Частка) хлористого амонію або 0,3-0,4% (травні. Частка) гексахлоретан; в цьому ж випадку рафінування можна виконати перемішуванням розплаву до припинення виділення продуктів реакції. Потім проводять більш глибоке очищення розплаву філь-трованіем через дрібнозернисті філь-вки з магнезиту, сплаву фторидів магнію і кальцію, хлориду натрію. Температура фільтруючого шару 500 ° С, його висота 70-100 мм, розмір зерен 2-3 мм.
Переплав відходів олов'яних і свин-цових сплавів ведуть під шаром дере-весну вугілля в чавунних тиглях печей з будь-яким нагріванням. Отриманий ме-талл рафінують від неметалевих домішок хлористим амонієм (доба-вляют 0,1-0,5%) і фільтрують його через зернисті фільтри.
Переплав відходів кадмію здійс-ствляют в чавунних або графито-шамотних тиглях під шаром деревного вугілля. Для зменшення, окислюваність і втрат кадмію вводять магній. Шар деревного вугілля змінюють кілька разів.
Необхідно дотримуватися ті ж заходи безпеки, що і при плавці спла-вів кадмію.
6. 1. 2. Переробка дисперсних твердих відходів
Більшість стадій технологічних процесів металургії чорних металів супроводжується утворенням твердих дисперсних відходів, що представляють собою, в основному, залишки рудного і нерудної мінеральної сировини і продуктів його переробки. За хімічним складом вони поділяються на металеві та неметалеві (в основному представлені кремнезем, глинозем, кальцит, доломіт, з вмістом заліза не більше 10 - 15% маси). Дані відходи відносяться до найменш утилизируемой групи твердих відходів і часто складуються у відвалах і шламосховищах.
Локалізація твердих дисперсних відходів, особливо металовмісних, на об'єктах складування викликає комплексне забруднення природного середовища за всіма її компонентами внаслідок розсіювання високодисперсних частинок вітрами, міграції сполук важких металів у ґрунтовому шарі і грунтових водах.
У той же час дані відходи відносяться до вторинних матеріальних ресурсів і за своїм хімічним складом можуть бути використані як в самому металургійному виробництві, так і в інших галузях господарства.
В результаті аналізу системи управління дисперсними відходами на базовому металургійному комбінаті ВАТ «Северсталь» було з'ясовано, що основні накопичення металовмісних шламів спостерігаються в системі газоочисток конвертерного, доменного, виробництв і теплосилового господарства, травильних відділень прокатного виробництва, флотаційного збагачення вугілля коксохімічного виробництва і гідрошлакоудаленія.
Типова схема потоків твердих дисперсних відходів замкнутого виробництва в загальному вигляді представлена \u200b\u200bна рис. 3.
Практичний інтерес мають шлам систем газоочисток, шлам залізного купоросу травильних відділень прокатного виробництва, шлам розливних машин доменного виробництва, відходи флотаційного збагачення у, запропонованим ВАТ «Северсталь» (Череповець), передбачає використання всіх компонентів і не супроводжується утворенням вторинних ресурсів.
Складовані металлосодержащие дисперсні відходи металургійних виробництв, які є джерелом інгредіентному і параметричного забруднення природних систем, є незатребувані матеріальні ресурси і можуть розглядатися як техногенне сировину. Подібного роду технології дозволяють скоротити обсяги накопичення відходів шляхом утилізації конвертерного шламу, отриманням металізованого продукту, виробництво железооксідние пігментів на основі техногенного шламу, комплексного використання відходів для отримання портландцементу.
6. 1. 3. Утилізація шламу залізного купоросу
Серед небезпечних металовмісних відходів існують шлами, що містять цінні, дефіцитні і дорогі компоненти невідновних рудних сировинних ресурсів. У зв'язку з цим розробка і практична реалізація ресурсозберігаючих технологій, націлених на утилізацію відходів цих виробництв, є пріоритетним завданням у вітчизняній і світовій практиці. Однак в ряді випадків впровадження технологій, ефективних з точки зору ресурсозбереження, викликає більш інтенсивне забруднення природних систем, ніж утилізація даних відходів складуванням.
З урахуванням цієї обставини необхідний аналіз широко використовуються у виробничій практиці методів утилізації техногенного шламу залізного купоросу, виділеного при регенерації відпрацьованих травильних розчинів, що утворюються в кристалізаційних пристроях флотаційних сірчанокислотних ванн, після декапірованія листової сталі.
Безводні сульфати застосовуються в різних галузях господарства, проте практична реалізація методів утилізації техногенного шламу залізного купоросу обмежена його складом і обсягами. Шлам, що утворюється в результаті даного процесу, містить сірчану кислоту, домішки цинку, марганцю, нікелю, титану та ін. Питома норма утворення шламів становить понад 20 кг / т прокату.
Техногенний шлам залізного купоросу не бажано використовувати в сільському господарстві і в текстильній промисловості. Більш доцільно використовувати його при виробництві сірчаної кислоти і в якості коагулянту для очищення стічних вод, Крім очищення від ціанідів, т. К. Утворюються комплекси, які не піддаються окисленню навіть хлором або озоном.
Одним з найбільш перспективних напрямків переробки техногенного шламу залізного купоросу, що утворюється при регенерації відпрацьованих травильних розчинів, використання його в якості вихідної сировини для отримання різних залізо-оксидних пігментів. Синтетичні залізо-оксидні пігменти мають широку сферу застосування.
Утилізація міститься в топкових газах прожарювальної печі діоксиду сірки, що утворюється при отриманні пігменту «Капут-Мортум», здійснюється за відомою технологією аміачним способом з утворенням розчину амонію, що використовується при виробництві мінеральних добрив. Технологічний процес отримання пігменту «Венеціанська червона» включає операції змішування вихідних компонентів, прожарювання вихідної суміші, розмелювання і упаковку і виключає операцію зневоднення вихідної шихти, промивання, сушіння пігменту і утилізацію газів, що відходять.
При використанні як вихідної сировини техногенного шламу залізного купоросу фізико-хімічні характеристики продукту не знижуються і відповідають вимогам для пігментів.
Техніко-екологічна ефективність використання техногенного шламу залізного купоросу для отримання железооксідние пігментів обумовлена \u200b\u200bнаступним:
Чи не пред'являється жорстких вимог до складу шламу;
Не потрібно попередньої підготовки шламу, як, наприклад, при використанні його в якості флокулянтів;
Можлива переробка як свіжоутвореними, так і накопичених у відвалах шламів;
Обсяги споживання не лімітуються, а визначаються програмою збуту;
Можливе використання наявного на підприємстві обладнання;
Технологія переробки передбачає використання всіх компонентів шламу, процес не супроводжується утворенням вторинних відходів.
6. 2. Кольорова металургія
При виробництві кольорових металів також утворюється чимало відходів. Збагачення руд кольорових металів розширює застосування попередньої концентрації у важких середовищах, і різних видів сепарації. Процес збагачення у важких середовищах дозволяє комплексно використовувати порівняно бідну руду на збагачувальних фабриках, що переробляють нікелеві, свинцево-цинкові руди і руди інших металів. Легка фракція, що отримується при цьому, використовується в якості закладного матеріалу на рудниках і в будівельній індустрії. В Європейських країнах використовуються відходи, що утворюються при видобутку та збагаченні мідної руди, для закладки виробленого простору і знову таки у виробництві будівельних матеріалів, в дорожньому будівництві.
За умови переробки бідних низькоякісних руд широке поширення набувають гідрометалургійні процеси, які використовують сорбційні, екстракційний і автоклавні апарати. Для переробки раніше викидаються трудноперерабативаемих пірротінових концентратів, які є сировиною для отримання нікелю, міді, сірки, дорогоцінних металів існує безвідходна окислювальна технологія, що проводиться в апараті-автоклаві і представляє собою екстракцію всіх основних вищезгаданих компонентів. Ця технологія використовується на Норильському гірничо-збагачувальному комбінаті.
З відходів заточення твердосплавного інструменту, шлаків при виробництві алюмінієвих сплавів також беруться цінні компоненти.
Нефелінові шлами при виробництві цементу також використовуються і дозволяють підвищити продуктивність цементних печей на 30% при зниженні витрат палива.
Майже всі ТПО кольорової металургії можна використовувати для виробництва будівельних матеріалів. На жаль, поки що не всі ТПО кольорової металургії використовуються в будівельній індустрії.
6. 2. 1. Хлоридна і регенеративна переробка відходів кольорової металургії
У ІМЕТ РАН були розроблені теоретичні та технологічні основи хлорно-плазмової технології переробки вторинної металлосирья. Технологія відпрацьована в укрупненно-лабораторному масштабі. Вона включає хлорування металевих відходів газоподібним хлором і подальше відновлення хлоридів воднем в ВЧИ-плазмовому розряді. У разі переробки монометалевих відходів або в тих випадках, коли не потрібні поділу витягають металів, обидва процеси поєднуються в одному агрегаті без конденсації хлоридів. Це мало місце при переробці відходів вольфраму.
Відходи твердих сплавів після сортування, дроблення і очищення від зовнішніх забруднень перед хлоруванням окислюються киснем або кисневмісними газами (повітря, СО 2, водяна пара), в результаті чого вигорає вуглець, а вольфрам і кобальт перетворює в оксиди з утворенням пухкої, легко розмелюють маси, яка відновлюється воднем або аміаком, а потім активно хлорується газоподібним хлором. Витяг вольфраму і кобальту становить 97% і більше.
У розвитку досліджень по переробці відходів і після закінчення їхнього терміну з них розроблена альтернативна технологія регенерації карбідосодержащіх відходів твердих сплавів. Сутність технології полягає в тому, що вихідний матеріал піддається окисленню кисневмісним газом при 500 - 100 ° С, а потім піддається відновленню воднем або аміаком при 600 - 900 ° С. В утворюється пухкий масу вводиться сажистий вуглець і після розмелювання виходить однорідна суміш для карбідізаціі, що проводиться при 850 - 1395 ºС, а з додаванням однієї або декількох металевих порошків (W, Mo, Ti, Nb, Ta, Ni, Co, Fe), що дозволяє отримувати цінні метали.
Метод вирішує першочергові ресурсозберігаючі завдання, забезпечує реалізацію технологій раціонального використання вторинних матеріальних ресурсів.
6. 2. 2. Утилізація відходів ливарного виробництва
Утилізація відходів ливарного виробництва - актуальна проблема виробництва металу і раціонального ресурсокористування. При плавці утворюється велика кількість відходів (40 - 100 кг на 1 т), певну частину яких складають донні шлаки і донні сливи, що містять хлориди, фториди та інші сполуки металів, які в даний час не використовуються як вторинна сировина, а вивозяться у відвали. Зміст металу в подібного роду відвалах складає 15 - 45%. Таким чином, втрачаються тонни цінних металів, які повинні бути повернуті в виробництво. Крім цього, відбувається забруднення і засолювання грунтів.
У Росії і за кордоном відомі різні способи переробки металлсодержащих відходів, але тільки деякі з них отримали широке застосування в промисловості. Складність полягає в нестабільності процесів, їх тривалості малому виході металу. Найбільш перспективними є:
Плавлення багатих металом відходів із захисним флюсом, перемішування отриманої маси для диспергування на дрібні, однорідні за величиною і рівномірно розподілені за обсягом розплаву краплі металу з подальшою коанселяціей;
Розведення залишків захисним флюсом і розливання через сито розплавленої маси при температурі нижче температури даного розплаву;
Механічна дезінтеграція з сортуванням порожньої породи;
Мокра дезінтеграція шляхом розчинення або флюсу і відділення металу;
Центрифугування рідких залишків плавки.
Дослід проводився на підприємстві магнієвого виробництва.
При утилізації відходів пропонується використання діючого обладнання ливарних цехів.
Суть методу мокрою дезінтеграції полягає в розчиненні відходів у воді, чистої або з каталізаторами. У механізмі переробки розчинні солі перезодят в розчин, а нерозчинні солі і оксиди втрачають міцність і розсипаються, металева частина донного зливу звільняється і легко відділяється від неметалевої. Даний процес є екзотермічним, протікає з виділенням великої кількості тепла, супроводжуючись бурлінням і виділенням газів. Вихід металу в лабораторних умовах складає 18 - 21.5%.
Більш перспективним є спосіб плавки відходів. Для утилізації відходів з вмістом металу не менше 10% спочатку необхідно збагачення відходів магнієм з частковим відділенням сольовий частини. Відходи завантажуються в підготовчий сталевий тигель, додається флюс (2 - 4% маси шихти) і плавиться. Після плавлення відходів проводиться рафінування рідкого розплаву спеціальним флюсом, витрата якого складає 0,5 - 0,7% від маси шихти. Після відстоювання вихід придатного металу становить 75 - 80% від вмісту його в шлаках.
Після зливу металу залишається густий залишок, що складається з солей і оксидів. Зміст металевого магнію в ньому не більше 3 - 5%. Мета подальшої переробки відходів полягала у витягу з неметалевої частини оксиду магнію шляхом обробки їх водними розчинами кислот і лугів.
Так як в результаті процесу відбувається розкладання конгломерату, після просушування і прожарювання можна отримати оксид магнію з вмістом до 10% домішок. Частина, що залишилася неметалевої частини можна використовувати у виробництві кераміки і будматеріалів.
Дана досвідчена технологія дозволяє утилізувати понад 70% маси відходів, раніше скидаються у відвали.
Пропонований спосіб полягає в тому, що попереднє дроблення вихідного матеріалу виробляють вибірково і орієнтовано з концентрованим зусиллям від 900 до 1200 Дж. В процесі переробки відібрані пилоподібні фракції укладають в замкнутий об'єм і надають на них механічний вплив до отримання тонкодисперсного порошку з питомою поверхні не менше 5000 см 2 / г. Установка для здійснення цього способу включає пристрій для дроблення і просіювання, виконане у вигляді маніпулятора з дистанційним управлінням, на якому встановлений гідропневмоударний механізм. Крім того, установка містить герметичний модуль, повідомлений з системою відбору пилоподібних фракцій, що має засіб для обробки цих фракцій в тонкодисперсний порошок. 2 с. і 2 з. п. ф-ли, 4 іл., 1 табл.
Винахід відноситься до ливарному виробництву, а точніше до способу переробки литих твердих шлаків у вигляді брил з металевими включеннями і установці для повної переробки цих шлаків. Дані спосіб і установка дозволяють практично повністю утилізувати переробляються шлаки, а отримані в результаті цього кінцеві продукти - товарний шлак і товарну пил використовувати в промисловому і цивільному будівництві, наприклад для виробництва будівельних матеріалів. Утворені при переробці шлаків відходи у вигляді металу і дробленого шлаку з металевими включеннями використовуються як шихтові матеріали для плавильних агрегатів. Переробка литих твердих шлакових брил, пронизаних металевими включеннями, складна, трудомістка операція, що вимагає унікального обладнання, додаткових енергетичних витрат, тому шлаки практично не використовуються і вивозяться на сміттєзвалища, погіршуючи екологію і забруднюючи навколишнє середовище. Особливу важливість набувають розробки способів і установок для здійснення повної безвідходної переробки шлаків. Відомий цілий ряд способів і установок, частково вирішують проблему переробки шлаків. Зокрема, відомий спосіб переробки металургійних шлаків (SU, A, 806123), що полягає в дробленні і грохочении цих шлаків до дрібних фракцій в межах 0,4 мм з подальшим поділом на два продукти: металевий концентрат і шлак. Даний спосіб переробки металургійних шлаків вирішує проблему у вузькому діапазоні, так як призначений тільки для шлаків з немагнітними включеннями. Найбільш близьким за технічною сутністю до пропонованого є спосіб механічного відділення металів від шлаку металургійних печей (SU, A, 1776202), що включає дроблення металургійного шлаку в дробарці і в млинах, а також поділ по різниці щільності в водному середовищі фракцій шлаку і регенерованого металу в межах 0,5-7,0 мм і 7-40 мм з вмістом заліза в фракціях металу до 98%
Відходи даного способу у вигляді фракцій шлаку після повного висушування і сортування використовують в будівництві. Цей спосіб більш ефективний за кількістю і якістю витягується металу, проте він не вирішує проблему попереднього дроблення вихідного матеріалу, а також отримання якісного за фракційним складом товарного шлаку для виготовлення, наприклад, будівельних виробів. Для здійснення таких способів, зокрема, відома конвеєр (SU, A, 759132) для сепарації та сортування відвальних металургійних шлаків, що включає завантажувальний пристрій у вигляді бункера-живильника, вібраційні грохоти над прийомними бункерами, електромагнітні сепаратори, холодильні камери, барабанні гуркоту і пристосування для переміщення витягнутих металевих предметів. Однак на цій потокової лінії також не передбачено попереднє дроблення шлаку у вигляді шлакових брил. Також відомо пристрій для просіювання і дроблення матеріалів (SU, A, 1547864), що включає віброгуркіт і встановлену над ним раму з дробить пристосуванням, виконану з отворами і встановлену з можливістю переміщення у вертикальній площині, а дроблять пристосування виконано у вигляді клинів з головками в їх верхньої частини, які встановлені з можливістю переміщення в отворах рами, при цьому поперечний розмір головок більше поперечного розміру отворів рами. У тристінною камері по вертикальних напрямних переміщається рама, в якій встановлені дроблять пристосування, вільно висять на голівках. Площа, яку займає рамою, відповідає площі віброгрохота, і дроблять пристосування охоплюють всю площу решітки віброгрохота. Пересувна рама за допомогою електроприводу по рейках накочується на полотно віброгрохота, на якому встановлена \u200b\u200bбрила шлаку. Дроблячі пристосування на гарантованому зазорі проходять над брилою. При включенні віброгрохота дроблять пристосування разом з рамою опускаються вниз, не зустрічаючи перешкоди, на всю довжину ковзання до 10 мм від полотна віброгрохота, інші частини (клини) дробить пристосування, зустрівши перешкоду у вигляді поверхні брили шлаку, залишаються на висоті перешкоди. Кожне дроблять пристосування (клин) при попаданні на шлакову брилу знаходить свою точку дотику з нею. Вібрація від гуркоту передається через лежачу на ньому брилу шлаку в точках торкання клинів дроблять пристосувань, які також починають здійснювати в резонансі коливання в направляючих рами. Руйнування брили шлаку не відбувається, і йде лише часткове стирання шлаку про клини. Ближчим до вирішення запропонованого способу є вищевказане пристрій для сепарації та сортування відвальних і ливарних шлаків (RU, A, 1547864), що включає систему доставки вихідного матеріалу в зону попереднього дроблення, здійснюваного пристроєм для просіювання і дроблення матеріалів, виконаним у вигляді приймального бункера з встановленим над ним віброгуркоті і пристосування для безпосереднього дроблення шлаку, вібродробілкі для подальшого подрібнення матеріалу, електромагнітні сепаратори, вібросито, бункери-накопичувачі відсортованого шлаку з дозаторами і транспортують пристрою. В системі подачі шлаку передбачений механізм-кантувач, що забезпечує прийом шлаковні з розташованої в ній остигнула брилою шлаку і подачу її в зону віброгрохота, вибивання шлаковой брили на полотно віброгрохота і повернення порожній шлаковні в початкове положення. Перераховані вище способи і пристрої для їх здійснення використовують варіанти дроблення і обладнання для переробки шлаків, при роботі яких виділяються не утилізуються пилоподібні фракції, що забруднюють грунт і повітря, що в значній мірі впливає на екологічну рівновагу навколишнього середовища. В основу винаходу покладено завдання створити спосіб переробки шлаків, в якому попереднє дроблення вихідного матеріалу з подальшою його сортуванням по уменьшающимся розмірами фракцій і відбір утворюються пилоподібних фракцій здійснюють таким чином, що з'являється можливість повної утилізації оброблюваних шлаків, а також створити установку для здійснення даного способу. Ця задача вирішена в способі переробки шлаків ливарного виробництва, що включає попереднє дроблення вихідного матеріалу та подальшу його сортування по уменьшающимся фракціям до отримання товарного шлаку з одночасним відбором утворюються пилоподібних фракцій, в якому відповідно до винаходу попереднє дроблення здійснюють вибірково і орієнтовано з концентрованим зусиллям від 900 до 1200 Дж, а відібрані пилоподібні фракції укладають в замкнутий об'єм і надають на них механічний вплив до отримання тонкодисперсного порошку з питомою поверхні не менше 5000 см 2 / г. Доцільно тонкодисперсний порошок використовувати як активний виконавець для будівельних сумішей. Таке виконання способу дозволяє повністю переробляти шлаки ливарний виробництв, маючи в результаті два кінцеві продукти товарний шлак і товарну пил, що використовуються для будівельних цілей. Завдання також вирішена за допомогою установки для здійснення способу, що включає систему доставки вихідного матеріалу в зону попереднього дроблення, пристрій для дроблення і просіювання, вібраційні дробарки з електромагнітними сепараторами і транспортують пристосуваннями, що здійснюють подрібнення та сортування матеріалу по уменьшающимся фракціям, класифікатори великої і дрібної фракції і систему відбору пилоподібних фракцій, в якій відповідно до винаходу пристрій для дроблення і просіювання виконано у вигляді маніпулятора з дистанційним управлінням, на якому встановлений гідропневмоударний механізм, і в установці змонтовано герметичний модуль, повідомлений з системою відбору пилоподібних фракцій, що має засіб для обробки цих фракцій в тонкодисперсний порошок . Переважно в якості засобу для обробки пилоподібних фракцій використовувати каскад послідовно розташованих гвинтових млинів. Один з варіантів винаходу передбачає, що установка має систему повернення оброблюваного матеріалу, встановлену поблизу класифікатора великої фракції, для його додаткового подрібнення. Таке виконання установки в цілому дозволяє з високим ступенем надійності і ефективності і без великих витрат електроенергії переробити відходи ливарного виробництва. Суть винаходу полягає в наступному. Литі шлаки ливарного виробництва характеризуються міцністю, тобто опором руйнуванню при виникненні внутрішніх напружень, що з'являються в результаті якого-небудь навантаження (наприклад, при механічному стисканні), і можуть бути віднесені згідно з його границями міцності на стиск (СЖ) до гірських порід середньої міцності і міцним . Наявність металевих включень в шлаку армує монолітну брилу, зміцнюючи її. Описані раніше способи руйнування не враховували міцності руйнується вихідного матеріалу. Зусилля руйнування характеризується величиною P \u003d сж F, де Р зусилля руйнування при стискуванні, F площа зусилля, що додається, було значно нижче міцності шлаку. Пропонований спосіб заснований на зменшенні площі прикладення зусилля F до розмірів, визначених міцності матеріалу, використовуваного інструменту і вибором зусилля Р. Замість статичних зусиль, використовуваних в вищеописаних технічних рішеннях, в цьому винаході застосовують динамічні зусилля в вигляді спрямованого, орієнтованого удару з певною енергією і частотою, що в цілому збільшує ефективність способу. Дослідним шляхом підібрані параметри частоти і енергії нанесення ударів в межах 900-1200 Дж з частотою 15-25 ударів в хвилину. Така методика дроблення здійснюється в пропонованій установці за допомогою гідропневмоударного механізму, змонтованого на маніпуляторі пристрої для дроблення і просіювання шлаку. Маніпулятор забезпечує притиск до об'єкту руйнування гідропневмоударного механізму під час його роботи. Регулювання зусилля, що додається дроблення шлакових брил виробляють дистанційно. У той же час шлаки це матеріал з потенційними в'яжучими властивостями. Здатність до їх твердненню з'являється переважно під дією активізують добавок. Однак є таке фізичний стан шлаків, коли потенційні в'яжучі властивості проявляються після механічних впливів на фракції переробленого шлаку до отримання певних розмірів, що характеризуються показником питомої поверхні. Отримання високої питомої поверхні подрібнених шлаків є істотним чинником набуття ними хімічної активності. Проведені лабораторні дослідження підтверджують, що значне поліпшення якості шлаку, використовуваного як в'яжучий, досягається при подрібненні, коли його питома поверхня перевищує 5000 см 2 / г. Таку величину питомої поверхні можна отримати при механічному впливі на відбираються пилоподібні фракції, укладені в замкнутий об'єм (герметичний модуль). Це вплив здійснюють за допомогою каскаду послідовно розташованих в герметичному модулі гвинтових млинів, поступово перетворюють цей матеріал в тонкодисперсний порошок з питомою поверхнею більше 5000 см 2 / г. Таким чином запропоновані спосіб і установка для переробки шлаків дозволяють практично повністю їх утилізувати, в результаті чого отримують товарну продукцію, яка використовується зокрема в будівництві. Комплексне використання шлаків в значній мірі оздоровлює довкілля, а також вивільняє продукують площі, які використовуються під відвали. У зв'язку з підвищенням ступеня утилізації переробляються шлаків знижується собівартість продукції, що випускається, що, відповідно, підвищує ефективність використовуваного винаходи. На фіг. 1 схематично зображено установка для здійснення способу переробки шлаку відповідно до винаходу, в плані; на фіг. 2 розріз А-А на фіг. 1;
На фіг. 3 вид Б на фіг. 2;
На фіг. 4 розріз В-В на фіг. 3. Пропонований спосіб передбачає повну безвідхідну переробку шлаків для одержання товарного дробленого шлаку необхідних фракцій і пилоподібних фракцій, що переробляються в тонкодисперсний порошок. Крім того, отримують матеріал з металевими включеннями, який повторно використовують в плавильних агрегатах лінійного і металургійного виробництва. Для цього литу заготовку брилу з металевими включеннями попередньо орієнтовано раздраблівается з концентрованим зусиллям від 900 до 1200 Дж над віброгуркоті з провальною гратами. Метал і шлак з металевими включеннями, розміри яких більше розмірів отворів провальною решітки віброгрохота, відбирають магнітної плитою крана і складують в тару, а що залишилися на віброгуркоті шматки шлаку направляють на більш дрібне дроблення в віброщековую дробарку, розміщену в безпосередній близькості від віброгрохота. Провалився через провальну грати роздроблений матеріал транспортують за системою віброщекових дробарок з відбором металу і шлаку з включеннями металу електромагнітними сепараторами для подальшого подрібнення і сортування. Розмір шматків, які не пройшли через провальну грати, коливається від 160 до 320 мм, а пройшли від 0 до 160 мм. На наступних етапах шлак подрібнюють до фракцій з розміром 0-60 мм, 0-12 мм і відбирають шлак з металевими включеннями. Потім подрібнений шлак подають на класифікатор великої фракції, де відбувається відбір матеріалу з розміром 0-12 і більше 12 мм. Більший матеріал направляють в систему повернення на доізмельченіе, а матеріал з розміром 0-12 мм направляють по основного технологічного потоку на класифікатор дрібної фракції, де відбувається відбір пилоподібної фракції розміру 0-1 мм, яку збирають в герметичному модулі для подальшого впливу і отримання тонкодисперсного порошку з питомою поверхнею більше 5000 см 2 / г, використовуваного як активний наповнювач для будівельних сумішей. Відібраний на класифікаторі дрібної фракції матеріал з розміром 1-12 мм є товарним шлаком, який направляють в накопичувальні ємності для подальшого відвантаження замовнику. Склад цього товарного шлаку наведено в таблиці. Відібрані фракції шлаку з металевими включеннями по додатковому технологічного потоку повертають в плавильний цех на переплавку. Зміст металу в відібраних магнітною сепарацією подрібнених шлаках знаходиться в межах 60-65%
Використовуваний в якості активного наповнювача тонкодисперсний порошок включають до складу в'яжучого, наприклад, для отримання бетону, де заповнювачем є подрібнений ливарний шлак з розміром фракції 1-12. Дослідження якісних характеристик отриманого бетону вказує на збільшення його міцності при перевірці на морозостійкість після 50 циклів. Описаний вище спосіб переробки шлаків може бути з успіхом відтворений на установці (фіг. 1-4), що містить систему доставки шлаку з плавильного цеху в зону попереднього дроблення, де розміщені кантувач 1, віброгуркіт 2 з провальною немагнітної гратами 3 і маніпулятор 4, керований дистанційно з пульта (с). На маніпуляторі 4 встановлений гідропневмоударний механізм у вигляді долбяка 5. Для забезпечення більш надійного дроблення вихідного матеріалу до необхідного розміру поблизу віброгрохота 2 розміщені вібробункер 6 і щокові дробарка 7. Крім того, в зоні дроблення змонтований кран 8 для видалення негабаритних металевих шматків, які залишаються на провальною решітці 3. Роздрібнений матеріал за допомогою системи транспортують пристосувань, зокрема стрічкових конвеєрів 9, переміщається по основного технологічного потоку (зображений на фіг. 1 контурною стрілкою), на шляху якого послідовно змонтовані віброщековие дробарки 10 і електромагнітні сепаратори 11, що забезпечують подрібнення і сортування шлаку по уменьшающимся фракціям до заданих розмірів. На шляху основного технологічного потоку змонтовані класифікатори 12 і 13 для великої і дрібної фракції подрібненого шлаку. Установка також передбачає наявність додаткового технологічного потоку (на фіг. 1 зображено трикутною стрілкою), що включає систему повернення матеріалу, що не подрібненого до необхідного розміру, розташовану поблизу класифікатора 12 для великої фракції і складається з перпендикулярно розташованих відносно один одного транспортерів і щічної дробарки 14, а також систему 15 видалення отмагніченних матеріалів. На виході основного технологічного потоку встановлені накопичувачі 16 отриманого товарного шлаку і герметичний модуль 17, повідомлений з системою відбору пилу, виконаної у вигляді ємності 18. Всередині модуля 17 послідовно розташований каскад гвинтових млинів 19 для обробки пилоподібних фракцій в тонкодисперсний порошок. Пристрій працює наступним чином. Шлаковні 20 з остиглим шлаком подається, наприклад, навантажувачем (не показаний) в зону роботи установки і розміщується на візку кантователя 1, який перекидає її на решітку 3 віброгрохота 2, вибиває шлакову брилу 21 і повертає шлаковні в початкове положення. Далі порожню шлаковні знімають з кантователя і на її місце встановлюють іншу з шлаком. Потім маніпулятор 4 підводиться до віброгуркоті 2 для роздроблення шлаковой брили 21. Маніпулятор 4 має шарнірну стрілку 22, на якій шарнірно закріплений долбняк 5, дробить шлакову брилу на шматки різної великої. Корпус маніпулятора 4 встановлений на рухомий несучій рамі 23 і обертається навколо вертикальної осі, забезпечуючи обробку брили по всій площі. Маніпулятор притискає пневмоударні механізм (долбняк) до шлакової брилі на потрібній точці і завдає серію орієнтованих і концентрованих ударів. Дроблення виробляють до таких розмірів, які забезпечують максимальне проходження шматків через отвори в провальною решітці 3 віброгрохота 2. Після закінчення дроблення маніпулятор 4 повертається у вихідне положення і вступає в роботу віброгуркіт 2. Решта на поверхні віброгрохота відходи у вигляді металу і шлаку з металевими включеннями відбираються магнітної плитою крана 8, причому якість відбору забезпечується за рахунок установки на віброгуркоті 2 провальною решітки 3-магнітною. Відібраний матеріал складується в тару. Інші великі шматки шлаку з незначним вмістом металу стикаються з провальною решітки в щековую дробарку 7, звідки продукт дроблення надходить в основний технологічний потік. Минулі через отвори провальною решітки 3 фракції шлаку потрапляють в вібробункер 6, з якого стрічковим конвеєром 9 подаються на систему віброщекових дробарок 10 з електромагнітними сепараторами 11. Подрібнення і сортування фракцій шлаку забезпечується в основному безперервному технологічному потоці за допомогою системи транспортують пристосувань конвеєрів 9, взаємопов'язаних між собою в зазначеному потоці. Подрібнений в основному потоці матеріал надходить на класифікатор 12, де відбувається його сортування на фракції розміру 0-12 мм. Більші фракції по системі повернення (додатковий технологічний потік) надходять в щековую дробарку 14, доізмельчаются і знову повертаються в основний потік на повторну сортування. Пропущений через класифікатор 12 матеріал подається на класифікатор 13, в якому відбувається відбір пилоподібних фракцій розміру 0-1 мм, що надходять в герметичний модуль 17, і 1-12 мм, що надходять в накопичувачі 16. У процесі подрібнення матеріалу в основному технологічному потоці утворюється пил по системі її відбору (місцеві відсмоктувачі) збирається в ємності 18, яка сполучається з модулем 17. Надалі проводять обробку всієї зібраної в модулі пилу в тонкодисперсний порошок з питомою поверхнею більше 5000 см 2 / г, за допомогою каскаду послідовно встановлених гвинтових млинів 19. З метою упорядкування очищення основного потоку шлаку від металевих включень на всьому його шляху виробляється їх відбір за допомогою електромагнітних сепараторів 11 і передача в систему 15 видалення отмагніченних матеріалів (додатковий технологічний потік), в подальшому транспоpтіруемих на переплавку.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб переробки шлаків ливарного виробництва, що включає попереднє дроблення вихідного матеріалу та подальшу його сортування по уменьшающимся фракціям до отримання товарного шлаку з одночасним відбором утворюються пилоподібних фракцій, що відрізняється тим, що попереднє дроблення здійснюють вибірково і орієнтовано з концентрованим зусиллям від 900 до 1200 Дж, а відібрані пилоподібні фракції укладають в замкнутий об'єм і надають на них механічний вплив до отримання тонкодисперсного порошку з питомою поверхні не менше 5000 см 2. 2. Установка для переробки шлаків ливарного виробництва, що включає систему доставки вихідного матеріалу в зону попереднього дроблення, пристрій для дроблення і просіювання, вібраційні дробарки з електромагнітними сепараторами і транспортують пристосуваннями, що здійснюють подрібнення та сортування матеріалу по уменьшающимся фракціям, класифікатори великої і дрібної фракції і систему відбору пилоподібних фракцій, що відрізняється тим, що пристрій для дроблення і просіювання виконано у вигляді маніпулятора з дистанційним управлінням, на якому встановлений гідропневмоударний механізм, і в установці змонтовано герметичний модуль, повідомлений з системою відбору пилоподібних фракцій, що має засіб для обробки цих фракцій в тонкодисперсний порошок . 3. Установка по п. 2, яка відрізняється тим, що засіб для обробки пилоподібних фракцій в тонкодисперсний порошок являє собою каскад послідовно розташованих гвинтових млинів. 4. Установка за п. 2, яка відрізняється тим, що вона забезпечена системою повернення оброблюваного матеріалу, встановленої поблизу класифікатора великої фракції, для його додаткового подрібнення.Ливарне виробництво є основною заготівельної базою машинобудування. Близько 40% всіх заготовок, які використовуються в машинобудуванні, отримують литтям. Однак, ливарне виробництво є одним з найбільш екологічно несприятливих.
У ливарному виробництві застосовується понад 100 технологічних процесів, більш 40 видів сполучних, більше 200 протипригарних покриттів.
Це призвело до того, що в повітрі робочої зони зустрічається до 50 шкідливих речовин, регламентованих санітарними нормами. При виробництві 1т чавунних виливків виділяється:
10..30 кг - пилу;
200..300 кг - оксиду вуглецю;
1..2 кг - оксиду азоту та сірки;
0.5..1.5 г - фенолу, формальдегіду, ціанідів та ін .;
3 м 3 - забруднених стічних вод може надійти в водний басейн;
0.7..1.2 т - відпрацьованих сумішей в відвал.
Основну масу відходів ливарного виробництва складають відпрацьовані формувальні і стрижневі суміші та шлак. Утилізація цих відходів ливарного виробництва найбільш актуальна, тому що кілька сот гектарів поверхні землі займають вивозяться щорічно в відвал суміші, в Одеській області.
З метою зниження забруднення грунтів різними промисловими відходами в практиці охорони земельних ресурсів передбачаються наступні заходи:
утилізація;
знешкодження методом спалювання;
поховання на спеціальних полігонах;
організація удосконаленні звалищ.
Вибір методу знешкодження та утилізації відходів залежить від їх хімічного складу і ступеня впливу на навколишнє середовище.
Так, відходи металообробної, металургійної, вугільної промисловості, містять частинки піску, породи та механічні домішки. Тому відвали змінюють структуру, фізико-хімічні властивості і механічний склад грунтів.
Зазначені відходи використовують при будівництві доріг, засипці котлованів і відпрацьованих кар'єрів після зневоднення. У той же час відходи машинобудівних заводів і підприємств хімічної промисловості, що містять солі важких металів, ціаніди, токсичні органічні і неорганічні сполуки, утилізації не підлягають. Ці види відходів збирають в шламонакопичувачі, після чого їх засипають, утрамбовують і озеленюють місце поховання.
фенол- найбільш небезпечне токсичну сполуку, яка була в формувальних і стрижневих сумішах. У той же час дослідження показують, що основна частина фенолсодержащіх сумішей, які пройшли заливку, практично не містить фенолу і не є небезпекою для навколишнього середовища. Крім того, фенол, незважаючи на його високу токсичність, швидко розкладається в грунті. Спектральний аналіз відпрацьованих сумішей на інших видах сполучного показав відсутність особоопасних елементів: Hg, Pb, As, F і важких металів. Тобто, як показують розрахунки даних досліджень, відпрацьовані формувальні суміші не становлять небезпеки для навколишнього середовища і не потребують будь-яких спеціальних заходів по їх захоронення. негативним фактором є саме існування відвалів, які створюють непривабливий пейзаж, порушують ландшафт. Крім того, пил, що буря з відвалів вітром, забруднює навколишнє середовище. Однак, не можна сказати, що проблема відвалів не наважується. У ливарному виробництві існує цілий ряд технологічного обладнання, що дозволяє проводити регенерацію формувальних пісків і використовувати їх у виробничому циклі неодноразово. існуючі методи регенерації традиційно діляться на механічні, пневматичні, термічні, гідравлічні і комбіновані.
За даними Міжнародної комісії з регенерації пісків, в 1980 р з 70 опитаних ливарних підприємств Західної Європи і Японії 45 використовували установки механічної регенерації.
У той же час, ливарні відпрацьовані суміші - гарна сировина для будматеріалів: цегли, силікатної бетону, і виробів з нього, будівельних розчинів, асфальтобетону для дорожніх покриттів, для відсипання полотна залізниць.
Дослідження Свердловських вчених (Росія) показали, що відходи ливарного виробництва мають унікальні властивості: ними можна обробляти осади стічних вод (для цього придатні існуючі відвали ливарного виробництва); захищати сталеві конструкції від грунтової корозії. Фахівці Чебоксарского заводу промислових тракторів (Росія) використовували пилоподібні відходи регенерації в якості добавки (до 10%) при виробництві силікатної цегли.
Багато ливарні відвали використовуються як вторинна сировина в самому ливарному виробництві. Так, наприклад, кислий шлак сталеливарного виробництва і феррохромовий шлак застосовуються в технології шликерного формоутворення при литті по виплавлюваних моделях.
У ряді випадків відходи машинобудівних і металургійних виробництв містять значну кількість хімічних сполук, які можуть представляти цінність як сировина і використовуватися у вигляді доповнення до шихті.
Розглянуті питання поліпшення екологічної обстановки при виробництві литих деталей дозволяє зробити висновок про те, що в ливарному виробництві можна комплексно вирішувати дуже складні екологічні проблеми.
