CC BY
175
Технологии и оборудование переработки алюминиевых отходов
Александр Волочко,
завлабораторией микрокристаллических и аморфных материалов Физико-технического института НАН Беларуси
В связи с истощением природных минеральных ресурсов проблема переработки и дальнейшего использования отходов собственного производства становится все более актуальной.
Получение алюминиевых слитков путем переплава стружки требует значительных энергозатрат. Совершенно очевиден и тот факт, что если работать с загрязненной стружкой, то металлургический выход составляет не более 60-70%. Вместе с тем существует и другой, более эффективный и менее энергоемкий путь - механическое измельчение отходов в порошки, их сепарирование и классификация для дальнейшего применения в различных отраслях народного хозяйства. Важной подготовительной операцией является очистка от загрязнений и разделение отходов. Кроме того, изменяя структуру поверхности и самого материала стружки при ее подготовке, можно интенсифицировать процесс диспергирования.
Владимир Овчинников,
заместитель технического директора -главный металлург ОАО «Минский моторный завод»
Таблица иллюстрирует затраты на получение порошка различными способами.
Алюминиевые порошки широко используются в металлургической промышленности, машиностроении, производстве строительных материалов главным образом для раскисления стали и сплавов, изготовления алмазоабразивного инструмента, получения композиционных материалов и изделий из них. В строительной отрасли применяют пеноалюминий плотностью 0,6-1,2 г/см3. При этом алюминиевые порошки добавляют в качестве газо-образователя при формировании ячеистой структуры. Альтернативой им могут быть пасты с размером алюминиевых частиц менее 50 мкм, полученные из стружечных отходов. Необходимый состав фракций достигается многостадийностью процесса диспергирования (рис. 1), причем защищает порошки от окисления и препятствует взрыву жидкая среда, используемая при помоле. При добавлении
Мечислав Садоха,
заместитель директора ОАО «БЕЛНИИЛИТ»
в нее требуемых поверхностно-активных веществ на стадии диспергирования можно получить необходимую структуру и свойства конечного продукта.
Подготовка алюминиевой стружки
В мировой практике существуют различные технологии подготовки стружечных отходов. В зависимости от их засоренности, объемов образования отходы можно перерабатывать как на специализированных заводах вторичной цветной металлургии, так и непосредственно в местах их образования, то есть в литейных цехах машиностроительных предприятий, а также на производстве небольших коммерческих фирм.
На основании разработок ученых Физико-технического института НАН Беларуси и ОАО «БЕЛНИИЛИТ» были созданы и внедрены на Минском моторном заводе и УП «Белцветмет» комплексы устройств, позволяющие в непрерывном режиме производить сушку и сепарирование стружки. В установках такого типа она нагревается в безокислительной среде, продукты горения и водяной пар через камеру дожигания, а затем фильтр выходят в атмосферу.
Алюминиевая стружка и ферромагнитные материалы отделяются друг от друга в магнитных сепараторах или железоотделителях, особенностью кото-
Таблица. Физико-механические свойства композитов на основе смесей отходов полиолефинов и модифицированного диоксида кремния
Параметры процесса Распыление расплава Распыление расплава Механическое
из слитка из отходов диспергирование стружки
Удельный расход энергии, кВуч/т 1100-1200 1200-1300 500-600
Удельные затраты труда, кВт>ч/т 20-25 30-35 15-18
ОБРАЩЕНИЕ С ОТХОДАМИ
Рис. 1. Получение пасты для поробетона из алюминиевых стружечных отходов
Рис. 2. Устройство для подготовки алюминиевой стружки:
1- приемный бункер; 2 - конвейер скребковый (загрузки); 3 - питатель лотковый инерционный; 4 - камера загрузки; 5 - вентилятор; 6 - абсорбер; 7 - массообменная решетка; 8 - биореактор; 9 - насос; 10 - топка; 11 - барабан сушильный; 12 - конвейер скребковый (выгрузки); 13 - шкаф управления; 14 - тара
Рис. 3. Схема системы плавки алюминиевой стружки LoTuSS:
а - встраивание в плавильную печь; б - принцип действия.
1 - насосная камера; 2 - камера замешивания и плавки стружки; 3 - шлаковая камера
рых является наличие в их рабочей зоне разделения магнитного поля, образуемого системой из постоянных магнитов, изготовленных из сплава Nd-Fe-B. Для очистки вентиляционного воздуха от вредных органических веществ, образующихся при сушке, применена абсорбционно-биохими-ческая установка.
Переплав алюминиевой стружки
Алюминиевая стружка - шихтовый материал, обладающий высокой удельной поверхностью, способный, окисляясь, образовывать на поверхности плотную оксидную пленку. Переплавлять такую шихту можно различными способами, однако в любом случае необходимо обеспечивать максимально быстрое замешивание стружки в расплав, что возможно при низкой ее влажности и засоренности.
Одним из вариантов является ее переработка в традиционных агрегатах ванного типа по технологии переплава кусковой шихты. Однако в этом случае резко снижается производительность плавки, соответственно повышается удельный расход энергии, а металлургический выход достаточно низок.
Некоторые предприятия используют переплав брикетированной алюминиевой стружки в газопламенных отражательных печах. Брикет с большим содержанием воздуха и загрязняющих веществ в порах в процессе нагрева до температуры плавления и выше подвергается значительному окислению, что наряду с наличием в расплаве неметаллических включений (прежде всего оксидов) приводит к замет-
ному снижению металлургического выхода (30-65%). Кроме этого, производительность плавки здесь относительно низкая.
Наиболее дешевый и экономически обоснованный способ - плавка в индук-
ционных тигельных печах промышленной частоты. Лучший результат на Минском моторном заводе получен при переплаве предварительно высушенной стружки россыпью. Известны способы переплава
№9(115) Сентябрь 2012 НАУКА И ИННОВАЦИИ 13
Рис. 4. Общий вид печи для переплавки обогащенного шлака и изделия, получаемые с использованием мелких фракций алюминиевого шлака с повышенным содержанием оксидов (тигли и керамические держатели)
в защитной или инертной среде, которые, обеспечивая качество и высокий выход металла, ведут тем не менее к удорожанию и замедлению процесса.
Для защиты стружки от прямого окисления применяют дорогостоящий метод электрофлюсового переплава. Идеальная среда для алюминиевой стружки - алюминиевый расплав. Максимально быстро замешивать в него стружку позволяет
система низкотурбулентного погружения ^оТ^™), основанная на использовании в отражательных печах центробежного или электромагнитного насоса для принудительной циркуляции алюминиевого расплава (рис. 3).
Достаточно широко, так же как УП «Белцветмет», для переплавки лома и отходов алюминиевых сплавов (в том числе и стружки) используют роторные
Дорогу транспортному металлолому!
Новый автомобиль марки ГАЗ можно приобрести с выгодой в 26 млн рублей. Для этого всего лишь нужно сдать свое старое авто. Акцию по программе утилизации коммерческого транспорта проводят государственное объединение « Белвтормет » и официальный дистрибьютор ОАО «ГАЗ» в Республике Беларусь «БелГАЗавтосервис». Владельцам ржавеющих автокузовов предложено неплохое вознаграждение. Непригодный к эксплуатации остов теперь можно поменять на новенького железного коня. Эта возможность предоставлена юридическим лицам - владельцам машин любой марки и года выпуска полной массой от 2,5 до 8,5 т либо любых автомобилей марки ГАЗ, включая « Волгу ». Для этого нужно определить вышедший из эксплуатации автомобиль в утиль и получить денежные средства за сданный металлолом в виде подарочного сертификата для приобретения нового ГАЗа.
печи, которые имеют ряд преимуществ перед стационарными отражательными печами (более эффективная переработка низкосортных отходов, интенсификация тепло- и массообмена между пламенем горелки и ванной вследствие увеличения контактирующей поверхности, повышенный КПД печи.
Одно из важнейших отличий печей роторного типа - возможность получения сложных по составу сплавов без применения хлористых солей или предварительной обработки, что позволяет получать большую экономическую и экологическую пользу во вторичной металлургии.
Переработка алюминиевых шлаков
Технологии переработки алюминиевых шлаков условно можно разделить на высокотемпературные и низкотемпературные. Первые предусматривают, главным образом, извлечение металлического алюминия в расплавленном состоянии. При содержании оксидов и примесей в шлаке > 30% алюминий теряет жидкотекучесть, поэтому в целях интенсификации разделения металлической и неметаллической составляющих процесс ведут под действием гравитационных сил и вибраций, центробежных или электромагнитных сил.
Шлак перерабатывают при температуре 730-815 оС во вращающихся печах, в стационарных или вращающихся тиглях. При содержании в шлаке металла менее 35-40% его высокотемпературная переработка экономически нецелесообразна.
На Минском моторном заводе внедрена технология комплексной переработки алюминиевых шлаков (рис. 4).
Шлак плавки алюминия с применением различных связующих и добавок (оксида магния, оксида кремния, алюминия) успешно применяется для синтеза керамических материалов на основе тугоплавких фаз шпинели, муллита, корунда, сиалонов и др. С его помощью можно получать набивные массы футеровок плавильных и раздаточных печей, обмазки тепловых агрегатов, изделия литниковых систем, держатели электронагревателей в термических печах и т.д. ■
