Розмір шрифту: 

Стрижневі суміші з раніше відомими фосфатними зв’язувальними компонентами (ЗК) мають екологічні переваги. Створені у КПІ ім. Ігоря Сікорського протягом 2010 – 2022 рр. нові фосфатні ЗК принципово відрізняються за схемами отримання, хімічним складом та механізмом твердіння, а тому їх екологічність необхідно підтвердити. Основною характеристикою, за якою оцінюють екологічність формувальних та стрижневих сумішей, є загальний обсяг і хімічний склад газоподібних викидів.
В експериментах використано суміші з наступними ЗК:
– фосфат кремнію, який утворюється внаслідок хімічної взаємодії ортофосфорної кислоти і пилоподібного кварцу;
– фосфат цирконію, який утворюється внаслідок хімічної взаємодії ортофосфорної кислоти і пилоподібного циркону;
– фосфат алюмінію, який утворюється внаслідок хімічної взаємодії ортофосфорної кислоти і пилоподібного дистен-силіманіту;
– фосфосульфат алюмінію, який утворюється внаслідок хімічної взаємодії ортофосфорної кислоти і сульфату алюмінію;
– фосфат алюмінію, який утворюється внаслідок хімічної взаємодії ортофосфорної кислоти і нітрату алюмінію.
На діаграмах вказані суміші позначені назвами основного реактиву (наприклад, «пилоподібний кварц»).
Визначення обсягу газоподібних виділень для розроблених сумішей здійснювали експериментально методом нагрівання наважок до 1000 оС і фіксації об’єму виділених газів.
Для встановлення загального обсягу виділення газоподібних продуктів із формувальних та стрижневих сумішей з поширеними органічними ЗК, які є аналогами розроблених сумішей, використано інформацію [1-3]. З метою отримання достатнього обсягу достовірної порівняльної інформації вибрано наступні ЗК:
– синтетичні смоли карбамідо-фуранового класу КФ-90 і Фурітол-107 для виготовлення форм і стрижнів із ХТС;
– синтетична смола ОФ-1 фенол-формальдегідного класу для виготовлення форм і стрижнів із ХТС;
– синтетичні смоли ФМЛ (карбамідо-фенол-формальдегідного класу) і СФ-480 (фенол-формальдегідного класу) для виготовлення стрижнів у гарячому оснащенні;
– синтетична смола порошкова СФП-015 фенол-формальдегідного класу для виготовлення оболонкових форм та стрижнів у гарячому оснащенні;
– КО (розчин в уайт-спіриті кубових залишків виробництва синтетичних жирних кислот) – для виготовлення стрижнів, які зміцнюють тепловим сушінням;
– УСК (розчин в органічному розчиннику кубових залишків перероблення нафти) – для виготовлення стрижнів, які зміцнюють тепловим сушінням;
– ЛСТ (лігносульфонат технічний) – для виготовлення стрижнів, які зміцнюють тепловим сушінням.
З метою порівняння абсолютної загальної кількості газоподібних речовин, які виділяють стрижневі суміші, експериментально визначену газотвірність розроблених сумішей (см3/г) перераховано на сумарну масу газів на тонну придатного литва (г). Результати отримано з урахуванням того, що основним газом, який виділяється, є Н2О із молекулярною масою 18 г/моль, а витрату стрижневої суміші прийнято на рівні 500 кг на тонну придатного литва.
Порівняльну діаграму сумарної кількості газових виділень традиційних та розроблених сумішей наведено на рис. 1.
Порівняння показників загального газовиділення на рис. 1 дає змогу встановити, що розроблені суміші мають значно менші його обсяги, що є також позитивним з екологічної точки зору.
Найважливішим є не загальний обсяг виділених газів, а їх склад, оскільки навіть мінімальна кількість токсичних або отруйних речовин в атмосфері цеху є неприпустимою. На рис. 2 наведено склад газової атмосфери по хімічним сполукам, за даними [1-3], без урахування оксиду вуглецю, який у кожному випадку займає більше 80% атмосфери.

Рис. 1. Загальна кількість газоподібних продуктів, які виділяються із стрижневих сумішей



Рис. 2. Розподіл газових продуктів, які виділяють стрижневі суміші з органічними ЗК, по хімічним сполукам

Як видно із рис. 2, майже усі суміші з органічними ЗК виділяють хімічні сполуки І або ІІ класу небезпеки. Саме цей фактор є вирішальним для аналізу можливості їх застосування. На противагу їм, розроблені суміші з новими фосфатними ЗК не виділяють хімічно небезпечних речовин, як видно із рис. 3.


Рис. 3. Розподіл газових продуктів, які виділяють розроблені стрижневі суміші, по хімічним сполукам

Розроблені стрижневі суміші під час нагрівання виділяють тільки водяну пару та в деяких випадках діоксид сірки, який відноситься до відносно помірного ІІІ класу хімічної небезпеки. При цьому обсяги його виділення мінімальні.
Таким чином, за загальною кількістю і головне – за складом газових продуктів розроблені стрижневі суміші мають значні екологічні переваги і можуть бути рекомендовані до використання у будь-якій країні світу, навіть з найбільш жорсткими екологічними вимогами.

Література:
1. Збірник показників емісії (питомих викидів) забруднюючих речовин в атмосферне повітря різними виробництвами. – Т. ІІ. – Донецьк: Український науковий центр технічної екології. – 2004. – 220 с.
2. Шульдинер Е. С. Расчет количественных характеристик выбросов вредных веществ в атмосферу от основных видов технологического оборудования предприятий отрасли: Методические материалы. – Москва: НИИ технологии и организации производства, 1981. – 139 с.
3. Кириллова Ю. А. Экологические аспекты совершенствования изготовления форм и стержней в технологии литейного производства / [Ю. А. Кириллова, А. Г. Герасимова, Е. С. Мелтонян та ін.] // Збірник праць Сибірського федерального університету.