Розмір шрифту: 

Ні для кого не секрет, що утилізація відходів ливарного виробництва наразі є актуальною проблемою раціонального ресурсокористування [1].

Відомо, що тільки при плавці металу утворюється велика кількість відходів (до 40–100 кг на 1 т), певну частину яких складають шлаки і зливи, що містять сполуки хлору, фтору та сполуки інших металів, які в даний час не використовують як вторинну сировину, а вивозяться у відвали. Вміст заліза в подібного роду відвалах становить 15–45%.

Пил і шлами газоочисток плавильних цехів та відділень, за вмістом заліза і ряду інших компонентів (CaO, MnO і С), теж являють собою цінну металургійну сировину. З ними, особливо пилом газоочисток електросталеплавильних цехів, крім заліза, втрачається в даний час також цілий ряд інших цінних металів і легуючих елементів - Zn, Pb, Cd, Cr, Nb та ін. [2].

Проблему ефективного використання металовідходів найраціональніше вирішувати при організації їх переплавки безпосередньо на місці утворення - в ливарних цехах машинобудівних заводів без тривалого транспортування і безповоротних втрат металу.

Зараз відомі різні способи переробки металовмісних відходів, але тільки деякі з них отримали широке застосування у промисловості.

Перспективу комплексного рішення проблеми утилізації металовмісних відходів відкриває застосування ротаційних печей, що нахиляються (РНП). Найбільші переваги РНП демонструють при переробці дисперсних металовідходів, що не вимагає проведення їх попередньої підготовки: сушки, видалення мастил, гомогенізації, огрудкування, брикетування і так далі.

Залежно від поставленого завдання і наявних на підприємстві технічних можливостей РНП дозволяють реалізувати різні технологічні схеми рециклінгу. За наявності на виробництві електричних плавильних печей найбільш раціональним варіантом переробки є реалізація дуплекс-процесу: «РНП - індукційна піч» або «РНП - дугова піч».

За цією схемою на першому етапі в РНП здійснюється переплавка або плавка з відновлювання початкової дисперсної сировини, а на другому етапі отриманий в РНП розплав в рідкому вигляді передається в індукційну або електродугову піч, які треба розглядати як активні рафінуючі агрегати. При цьому виключається необхідність повторного розплавлення металу.

З урахуванням вищезазначеного було б цікаво відпрацювати в індукційній печі спосіб отримання сплаву заданого хімічного складу в ході рафінування металевого напівпродукту з РНП.

Для цього групою вчених в умовах дослідної лабораторії Дніпровського технічного університету було проведено декілька високотемпературних експериментів. Для одночасного видалення сірки і кремнію з металевого напівпродукту отриманого в РНП з чавунної і змішаної стружки, на базі 150-кг індукційної печі була змонтована лабораторна установка з двокамерним тиглем.

В камері для видалення кремнію продували металевий розплав з початковою температурою 1330-1370 ⁰С киснево-паливними струменями за допомогою двосоплової фурми типу «труба в трубі» з витратою кисню 0,7-1,0 м³/(т·хв) і природного газу 0,03-1,0 м³/(т·хв). У той же час рафінування розплаву по сірці забезпечувалося в камері десульфурації подачею через занурену фурму з випарником циліндричної форми фрезерованого магнію (Mg = 99,3%, фракції 0,6-1,0 мм) з витратою 0,062-0,066 кг/т·хв в потоці аргону з інтенсивністю 0,11-0,18 м³/т·хв. В процесі обробки в кожній з камер відбиралися проби металу і шлаку та проводився замір температури розплаву.

Протягом 22-25 хвилин обробки 130 кг розплаву, з введенням в камеру для видалення сірки фрезерованого магнію і вдуванням в камеру для видалення кремнію киснево-паливних струменів, що починали з другої хвилини операції, вдалося організувати спокійний характер продувки з роздільним накопиченням шлакоподібних продуктів реакції знекремнення і десульфурації. Після закінчення обробки концентрація сірки в розплаві становила 0,003-0,010% порівняно з початковим вмістом 0,050%. У той же час, глибина продувки розплаву киснево-паливними струменями забезпечувала зниження вмісту вуглецю, кремнію, марганцю та фосфору до 3,7-3,8%, 0,05-0,15%, 0,05-0,07% та 0,046-0,048 % відповідно, в порівняно з вихідним середнім вмістом

4,05% С, 0,85% Si, 0,11% Mn, 0,054% Р.

Комплексна обробка розплаву в двокамерному тиглі 150-кг індукційної печі дозволила застосувати одночасне видалення кремнію та сірки при ступені знекремнення від 81,5 до 93,0% та ступені десульфурації від 77,3 до 91,6%.

Завдяки проведеним високотемпературним експериментам було доведено, що перетворюючи в РНП практично будь-які металовідходи в якісний напівпродукт та при керуванні деякими параметрами рафінування в індукційній печі можна отримати якісні ливарні сплави і організувати дійсно безвідходний оборот металу на машинобудівних підприємствах.