Промышленный рециклинг техногенных отходов: Учебное пособие. Единое окно доступа к образовательным ресурсам
Главная
Каталог
Библиотека
Форум
Новости
Глоссарий
Порталы
О проекте
Промышленный рециклинг техногенных отходов: Учебное пособие
Текстовая версия документа PDF (размер: 440.4 КБ)
Качество преобразования для различных документов может сильно различаться. Изображения (картинки, формулы, графики) в документе игнорируются. Защищённый документ не может быть преобразован.
Предыдущая
1
2
3
4
5
Следующая
Предложен способ утилизации пылей очистки дымовых выбросов метал-
лургических заводов. Пыль, содержащую 53-61 % железа в основном в виде ок-
сида железа (III), подвергали магнитной сепарации, после чего содержание же-
леза возрастало до 55-67 %. Обогащенный железный продукт восстанавливали
в атмосфере водорода при 900 °С, получая порошки с содержанием железа до
95.8 % и средним размером частиц до 40 мкм.
Показана возможность использования вывозимой на свалку циклонной
пыли, образующейся в процессе получения железного порошка методом ком-
бинированного восстановления окалины, в составе шихты, подаваемой на опе-
рацию восстановления. Добавка 8% пыли (вместо того же количества возврат-
ного железного порошка или чугунной стружки) позволили получить дополни-
тельно 360-400 т/г порошка.
Среди ЖСО одними из технологичных являются шламы подшипниковой
стали ШХ15.
4. АНАЛИЗ ИСПОЛЬ ЗОВАНИЯ ЖСС В ПРОЦЕССАХ
ПРОМЫШ ЛЕННОГО РЕЦИКЛ ИНГА
Анализ техногенных отходов металлургических процессов ОАО «Север-
сталь» позволил установить, в частности, что при подготовке и осуществлении
агломерационного процесса изымается из производства и теряется в сутки в
виде мелкодисперсной пыли до 300 тонн доломита, 150 тонн известняка (по
данным 1998 г.). Причем, присутствуют также значительные потери (на уровне
20% от общей массы) доломита в виде отсева на транспортных операциях гру-
зоперевозок от карьера до комбината.
Таким образом, рециклинг доломита в технологическом процессе произ-
водства стали позволяет существенно повысить эффективность производствен-
ного цик [6].
ла
Применяемые в качест ве флюса мягкие карбонатные породы (известь,
доломит) образуют при обжиге до 30% мелкой фракции (менее 10мкм). Ис-
пользование такого материала в ст алеплавильном производстве не возможно
без его утилизации посредством брикетирования.
В результате проводимых совместных работ с ОАО «Северсталь» опре-
делены необходимые условия получения структурнооднородной смеси на ос-
нове тонкодисперсных отходов доломита с использованием широкой гаммы
жидких связующих сред (ЖСС).
Выбор вида связующего определялся следующими технологическими ус-
ловиями: а) отвердевание без нагрева при выдержке на воздухе; б) высокая
прочность и низкая хрупкость брикета; в) минимальная работа уплотнения при
обеспечении требуемой прочности брикета; г) легкое извлечение брикетов из
прессформ.
Было предложено использование ЖСС, относящихся к системе щелочных
силикатов и не имеющих недостатков присущих жидким самотвердеющим сре-
дам на основе синтетических смол: ухудшение экологической безопасности,
высокая стоимость и др.
Б ыло пр едлож ено и спол ьзо ва ть в кач е ст ве ЖС С - ж ид кое ст е к-
ло, обладающее всеми свойствами коллоидных растворов (силикат натрия —
Na2 O·n SiO2 ; силикат кальция - Ca2 O·n SiO2 ), определяющих нетоксичность,
доступность, низкую стоимость. Основным свойством жидкого стекла является
его способность постеп енно отвердевать на воздухе, образуя прочные
структуры.
Параметры целесообразности и возможности использования жидкого
стекла в качестве связующего приведены в следующих расчетах:
1) Завалка = металл — 90% масс. доли (чугун + металлолом) + флюс — 10%
масс. доли (известняк + доломит).
2) Флюс содержит до 30% масс. доли доломита (от общей ма ссы флюса), из
которого доля повторно получаемых брикетов, имеющих 8 своем составе жид-
кое стекло, не превышает 10% масс. доли (от общей массы доломита во флю-
се).
3) Таки м образом, на долю брикетов доломита, и мею щего в свое м сост аве
ЖСС, приходится: а) общее количество всего доломита - 3,5% масс. доли за-
валки; б) общее количество брикетов доломита с ЖСС — 0,35% масс. доли об-
щей завалки.
4) Было предложено использование натриевого жидкого стекла модулем М =
2,5...2,7; плотностью 1,35...1,45 г/см3 .
5) В 0,35% масс. доли брикетов от массы завалки находится до 5% масс. доли
жидкого стекла.
6) Расчетная масса брикетов доломита с ЖСС:
1000 кг. завалки — 99,65%
X кг. брикетов с ЖСС — 0,35%
Тогда X = m соответствует по массе: =
бр
0 ,35 ⋅1000 = 3,5кг.
99,65
7) В брикете (шихта: доломит + ЖСС) н аходится 5% масс. доли ЖСС, что
3,5
⋅ 5% = 0,175кг. (на 996,5 кг. чугуна и металлолома).
100 %
8) В 0,175 кг. жидкого стекла (ЖСС) с модулем 2,5 содержится
кремния (Si): Na2 O·n SiOj => М Ж.СТ = 2·23+2,5 (23+32) =196 а.е.м.,
т.е. : в 196 кг. жидкого стекла содержится 28 • 2,5 = 70 кг. к ремния;
в 0,175 кг. — соответственно: mSi = 0 ,175 ⋅ 70 = 0,062кг. (на 996,5 кг. металла
196
завалки).
9) Тогда расчетная масса кремния:
996,5кг. — ≈ 100%
0,062 кг. — ∆ % Si
=> ∆ % Si = 0 ,062 ⋅100 = 0,0062%масс. доли.
996,5
10) Нормативное содержание кремни я в стал ях (марочник сталей ): ст.2сп -
0,12 ... 0,30%; ст.3кп - 0,07% и т.д.
11) Таким образом, использование ЖСС (натриевое жидкое стекло) в составе
брикетов плотноупакованного доломита практически не оказыва ет ника кого
влияния (следы) на содержание кремния в стали (Д = 0,0062 % масс. доли), что
подтверждает оправданность и эффективность использования жидкого стекла в
процессах получения прочного брикета.
Вполне удовлетворительные результаты получены и при использовании в
качестве связующих - восстановителей гидролизного лигнина — недефицитный
элемент отходов деревообработки и сельского хозяйства, образуемый на гидро-
лизных заводах в процессе химической каталитической переработки отходов
древесины (щепа, опилки) — до 3,5 млн. тонн/год; в основном сжигается или
выводится в отвалы. Это связующее образует коллоидный раствор, «цементи-
рующий» структуру брикетов.
Процесс получения прочного плотноупакованного брикета, способного
выдерживать значительные ударные нагрузки - на ОАО «Северсталь» 6 высот-
ных перегрузок по 7 метров каждая — без использования ЖСС на валковых бри-
кетировочных многогнездных прессах (при достаточно низких рабочих давле-
ниях) со всей очевидностью не будет эффективным.
5. ПРЕССОВА НИЕ СТ РУКТУ РНОНЕОДНОРОДНЫХ С ИСТЕМ
С РАЗЛ ИЧ НЫМ А ГРЕГАТНЫ М СОСТ ОЯНИЕМ ФАЗ
В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ УТ ИЛИЗА ЦИИ
ТОНКОД ИСПЕ РС НЫХ ПОРОШ КОВЫХ ОТХОДОВ
ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУ РГИИ
По последним данны м [1] мировое производст во ст али со ста вляе т
порядка 800 млн. тонн в год. При этом реализуется 2 основных метода,
основанных на виде исходного материала шихты: 1) выплавка на базе руды; 2)
выплавка на базе скрап а (следует отметит ь, что скрап в конечном итоге
используется во всех способах выплавки ст али, различия лишь в массовой
Доле).
Не вызывает сомнения, что технология выплавки стали на базе скрапа с точки
зрения затрат энергии более выгодна, т. к. при этом энергия расходуется только
на расплавление, а энергия, требуемая на восстановление оксида железа, со-
держится в самом скрапе.
Техногенные железосодержащие отходы, образуемые в процессе выплав-
ки стали и на стадии прокатки листа, — тонкодисперсные, порошковые, кон-
вергерные, доменные шламы, прокатная окалина, — должны быть использова-
ны в качест ве оборотного вторичного скрапа. Этот скрап не содержит приме-
сей, в отличии от сборного лома, у которого время оборота, к тому же, насчи-
тывается десятки лет, — следует отметить, используемый лом сильно загряз-
нен.
При мировом производстве стали примерно 800 млн. тонн в год — 300
млн. тонн выплавляется на базе скрапа (и в основном, первичного, — лома).
Примерно 2/3 этой массы переплавляют в электропечах и 1/3 в кислородных
конвертерах. В связи с возрастающим дефицитом первичного скрапа расшире-
ние этого производства представляется возможным лишь при использовании
перспективных технологий глубокой переработки и утилизации собственных
техногенных отходов, что также обеспечивает и экологическую безопасность
региона (это прежде всего железосодержащие отходы доменного и конвертер-
ных производств, промасленная окалина производств прокатки (имеют в свое м
составе до 65 % приведенного содержания Fe, что свидетельствует о высокой
металлургической ценности), неметаллические отходы агломерационного про-
изводства — пыль доломита и известняка, изымаема я в процессе обжига (так,
на конец 90-х годов на ОАО «Северсталь» в сутки изымалось из оборота 800
тонн конвертерной пыли, 500 тонн доломита, 300 тонн известняка, до 200 тонн
в год прокатной окалины)).
Произведен анализ техногенных отходов производств: 1) ОАО «Магнито-
горский металлургический комбинат»; 2) ОАО «Северсталь»; 3) ОАО «НОС-
ТА» (Новотроицкий металлургический комбинат). Основными техногенными
твердыми железосодержащими отходами этих предприятий являются: 1)Пыль
доменная (системы газоочисток); 2) Пыль конверторная (системы газоочи-
сток).Как правило, железосодержащая пыль либо сухая, либо влажность
W≤(8...10)% масс. доли. Нефтепродукты (масло) — отсутствует. 3) Окалина
прокатная водомаслосодержащая (систе мы отстойников) может находится в
следующих состояниях: а) пастообразное (масло и вода) ≥ (40... 50)% масс. до-
ли; б) твердое — текущий шлам — (масло и вода) ≤ (15...20)% масс. доли; в) твердое
— шлам полигонов — (масло) ≤ (5...10)% масс. доли; вода 0 %. Отходы (1,2,3) —
окислены, Fe- α = (35... 45)%.
В металлургическ производстве при плавке чугуна (стали) использование
ом
отходов 1,2,3 в исходном состоянии в виде вторичного сырья —исключено,
т. к. резко увеличивается «уход»металла (тонкодисперсного и окисленного) в
шлаки; устанавливаетс я высока я поверхностная плотность засыпаемой зава-
лочной массы (корка), что резко ухудшает газодинамические (продуваемость)
условия плавки — уменьшается производительность печи; значительно увели-
чивается продолжительность завалки; сущест венно увеличивается трудоем-
кость транспортирования пылевидной шихты.
В УлГТУ разработана и осваивается промышленная технология (ЗАО
«Волга-Экопром») по брикетированию тонкодисперсных железосодержащих
пылей, что позволяет получать завалочный материал высокого качества: плот-
ность ≥ 2,5 т/м3 — требования ГОСТа; достаточная ударная прочность, что ис-
ключает образование отсева; компактность — уменьшение транспортных рас-
ходов; технологичность — улучшаются газодинамические условия плавки;
уменьшение расходов при исключении высокотемпературного обжига (окаты-
ши) и т. д.
В процессе уплотнения порошковой среды усилия между частицами пе-
редаются через контакты, поэтому анализ контактного взаимодействия позво-
ляет глубже проникнуть в суть достаточно сложных явлений, сопровождающих
этот процесс. В общем случае уплотнение сыпучей среды сопровождается дву-
мя явлениями: межчастичным смещением (структурной деформацией) и де-
формацией самих частиц с образованием и расширением зон контактов. Струк-
турная деформация преобладает на начальной стадии уплотнения и может быть
достаточно протяженной. Строго говоря, и структурную деформацию при сжа-
тии порошкового материала внешними силами невозможно осуществить без
деформации на контактах, величина которой вместе с механическими с войст-
вами мат ериала контактируемых тел в основном характеризует давление уп-
лотнения.
Таким образом, давление уплотнения порошковых материалов при опре-
деленных условиях может быть рассчитано на основе деформации самих час-
тиц в рамках та к называе мой дискретно-контактной теории. Эта теория уплот-
нения основана на всестороннем анализе поведения частиц порошков при раз-
личных контактных взаимодействиях с привлечением методов статистической
механики. Ее реализация возможна при деформировании в замкнутых объемах
частиц простой формы, например сферических либо подобных им.
Установление количественной зависимости между давлением уплотнения
и плотностью среды в рамках дискретно-контактной теории осуществляется на
основе моделирования этого процесса с использованием представительного
элемента самой среды и условия пластичности Губера—Мизеса.
Процесс уплотнения сопровождается относительным скольжением кон-
тактов частиц, при котором происходит некоторое разрушение микронеровно-
стей, что приводит к уменьшению механического сопротивления скольжению
частиц. Вместе с тем при увеличении давления сжатия происходит увеличение
площадок взаимных контактов, что в свою очередь приводит к некоторому уве-
личению интенсивности молекулярного взаимодействия сцепления частиц и,
следовательно, к увеличению сопротивления скольжению. Таким образом, из-за
неровности рельефа поверхности частиц в процессе уплотнения происходит
сдвиг и срез поверхностного слоя, что свидетельствует о наличии предельного
трения. Следовательно, материал в окрестностях поверхности контакта в на-
пряженном состоянии, близком к предельном у.
Процесс уплотнения реальных порошковых материалов на начальных
этапах деформирования может осуществляться исключительно за счет межчас-
тичного сдвига и разрушения неустойчивых промежуточных пространственных
структур (конгломератов частиц). Поэтому т ака я зависи мость в рамках кон-
тактной теории корректна лишь на стадии стабильных пространственных
структур, образуемых сравнительно крупными однородными по гранулометри-
ческому составу и форме частицами. Причем, для фиксирования и увеличения
межчастичных контактов необходима соответствующая схе ма деформирова-
ния, которая практически может быть реализована, в частности, при прессова-
нии в закрытых пресс-формах.
Прессование в закрытых пресс-формах широко применяется при изготов-
лении изделий методами порошковой металлургии. Кроме того, процесс ис-
пользуется для оценки такой важной технологической характеристики, как уп-
лотняемость. Несмотря на то, что зависимость плотности от приложенного дав-
ления не универсальна, а определяется видом приложения усилий и кинемати-
ческими особенностями движения прессующих элементов, она находится в
сфере внимания исследователей и позволяет глубже понять сложные процессы,
происходящие при уплотнении порошковых материалов. В работах [4,5] обос-
нована концепция стадийности процесса уплотнения порошков в замкнутых
объемах. В работах объяснены стадии процесса уплотнения с точки зрения кон-
тактного взаимодействия и консолидации уплотняемой среды.
Под двухкомпонентной смесью понимается в данном случае двухкомпо-
нентная шихта, состоящая из твердой (тонкодисперсная пыль доломита или из-
вестняка, металлический порошок) и жидкой (свободная вода; водный раствор
силиката натрия (калия) — жидкое стек — холоднотвердеющее жидкое свя-
ло
зующее средство (ХТЖСС)) фаз. При прессовании такой шихты наблюдается
эффект интенсивного разрыхления (пыления) приконтактной зоны отпрессо-
ванного брикета при значительных давлениях прессования (≥ (300... 400) МПа),
что не позволяет получать качественный конечный продукт. Это явление не
отмечается в классических процессах прессования тонкодисперсных одноком-
понентных порошковых сред.
Рассмотрим процесс прессования двухкомпонентных фаз, одна из кото-
рых - жидкая. Процесс формования — осевого холодного прессования — услов-
но подразделяется (согласно классификации Бальшина М. Ю., Кипарисова С. С.
[6], Перельмана В. Е. [7])на три стадии.
Пер вая ст ади я уплот нен ия х ара ктер изуе т ся з начи т ельным
преобладанием автономной, нарушающей контакты насыпки деформации. На
этой стадии формовка под нагрузкой не полностью кон солидируется в
связанн ый конгломерат, т. е. посл е сн ят ия н агруз ки пре вра ща ет ся в
несвязанное сыпучее тело. В таких случаях (при необходимости ограничиться
первой стадией уплотнения) следует вводить в форм уемую шихту связующие, в
частности ХТЖСС.
В состоянии свободной засыпки площадь контактов между частицами
порошка незначительна. На первом этапе прессования консолидация (уплотне-
ние) происходит главным образом за счет взаимного перемещения частиц и за-
полнения близлежащих пор (пустот) между частицами, т. е. однокомпонентная
шихта уплотняется в основном за счет заполнения твердыми частицами «арок».
При использовании двухкомпонентной шихты, содержащей жидкую фазу, «ар-
ки» заполняются как т вердыми частицами, так и жидкой фазой (ХТЖСС), при-
чем преимущественное перемещение наблюдается прежде всего у жидкой фа-
зы.
Вторая стадия прессования характеризуется пластической деформацией
частиц твердой дисперсной среды приконтактных областей. Деформация час-
тиц, преимущественно зависящая от с войств мат ериала, может быть либо пла-
стической, либо хрупкой, и начинается прежде всего в местах контактов, через
которые передается усилие прессования от частицы к частице. С ростом давле-
ния площадь деформированных участков частиц увеличивается. Препятствием
для образования контактов являются пленки окислов и смазка, при этом вязкая
смазка частично или полностью выдавливается в поры. Как в состоянии сво-
бодной засыпки, так и на первом этапе прессования между сближенными по-
рошковыми частицами действуют небольшие ван-дер-ваальсовские силы. Кро-
ме того, силы прилипания (адгезии) могут иметь электростатический характер
и в определенных условиях достигать порядка десятков мегапаскалей [8].
Третья стадия прессования происходит за счет деформации значительной
части объема частиц и истечения их материала в поры.
Границ а ми между пер вой и второй ст адиями уплот нени я при
характ ерном с труктурно м или энерге тичес ко м состо янии среды по
классификации И. Д. Радомысельского, Н. В. Андреева, Н. И. Щербаня [9] для
однокомпонентных материалов являются:нижняя граница первой стадии
наблюдается при пористости Q = (65...68) %, верхняя (граница между первой и
второй стадиями) — при остаточной пористости (25...30) %. Это соответствует
линейности границ первой и второй стадий уплотнения [10].
Многостадийность и сложность процессов консолидации (прессования)
двухкомпонентных шихт являютс я причинами малой разработанности
представлений о механизме прессования, описывающем процесс уплотнения.
Уст ановл ено, что введ ение в ших ту жид ких н емет алличес ких
компонентов (ЖСС) оказывает сложное влияние на характер уплотнения.
При малом давлении (≤ 400 МПа) присутствие второго компонента
способствует интенсивному снижению пористости, при большем давлении
(> 400 МПа) — повышаетс я пористость отпрессованного брикета. Это можно
объяснить тем, что при низких давлениях прессования уплотнение происходит
в основном за счет скольжения частиц относительно друг друга, а введение
второго (жидкого) компонента облегчает этот процесс, способствует лучшей
укладке частиц; при повышенных давлениях уплотнение происходит главным
образом за счет деформации приконтактных областей в присутствии
гидростатистического сжатия жидкой фазы второго компонента шихты. При
этом снижается интенсивность уменьшения порового пространства при росте
давления прессования, т. е. наличие жидкой фазы способствует повышению
пористости (по сравнению с однокомпонентной шихтой).
Таким образом, изучение влияния второго компонента на уплотняемость
двухкомпонентных шихт (одна из которых жидкая) позволяет выявить область
перехода от одной стадии прессования к другой.
Максимальная плотность брикета достигается только при оптимальном
содерж ании ЖСС в поро шке. Увеличен ие содерж ани я ЖСС с верх
оптимального нерационально, так как жидка я фракция, занима я часть объема
брикета, препятствует достижению высокой плотности; возрастает влияние
упругого последствия в связи с не сжимае мостью ЖСС, а прочность прессовки
уменьшается из-за за мены части контактов «металл - металл» контактами «ме-
талл - ЖСС — металл».
При этом наблюдается и обратный эффект, имеющий негативный харак-
тер: на второй стадии уплотнения двухкомпонентной шихты ЖСС из прикон-
тактной зоны полностью вытесняется вглубь прессовки и при сушке (обезво-
живания) эта зона повышенной осыпаемости, т. е. на второй стадии уплотнения
образующиеся контакты «металл - неметалл»без связующего (ЖСС) не обеспе-
чивают достаточной прочности верхнего слоя брикета.
Экспериментально установлено, что при дальнейшем повышении давле-
ния свыше 400 МПа — (вторая стадия прессования) наблюдается интенсивное
истощение ЖСС приконтактной зоны брикета. Это подтверждено практикой
брикетирования: при прессовании с малыми давлениями наблюдается равно-
мерное насыщение ЖСС материала брикета по его высоте (первая стадия прес-
сования), при дальнейшем увеличении давления (вторая стадия прессования)
после сушки брикета наблюдается повышенная осыпаемость материала при-
контактной зоны вследствие отсутствия в ней ЖСС (рыхлость, определяющая
осыпаемость до 2 мм). При прекращении процесса прессования на первой ста-
дии уплотнения (малые давления) осыпаемость отсутствует (при этом после
сушки брикет имеет достаточную технологическую прочность).
Экспериментальные исследования характеристик уплотнения тонкодис-
персных материалов при наличии ЖСС проводили с использованием неметал-
лических пылей известняка и доломита, образующихся при обжиге кусковых
рудных пород, а также металлического конверторного шлама, улавливаемого
электрофильтрами при плавке стали в к онверторах.
Очевидно, с целью повышения качества отпрессованного брикета, ис-
ключения его поверхностей осыпаемости (повышения коэффициента использо-
вания материала), снижения энергозатрат и трудоемкости процесса прессова-
ния двухкомпонентной шихты (при наличии ЖСС) целесообразно ограничи-
вать процесс прессования первой стадией.
Наличие в шихте ЖСС вносит существенные коррективы в установлен-
ные границы стадийности уплотнения, а изучение влияния жидкого компонента
на уплотненность многокомпонентной шихты позволит выявить область пере-
хода от первой стадии уплотнения ко второй.
6. ПРЕСС ОВА НИЕ СТ РУКТУ РНОНЕОД НОРОДНЫ Х С ИСТЕМ
С РАЗЛ ИЧ НЫ М А ГРЕ ГАТНЫ М С ОСТ ОЯ НИЕ М Ф АЗ
В ТЕХНОЛОГИЧЕСК ИХ ПРОЦЕ ССАХ УТИЛИЗА ЦИИ
ТОНК ОД ИС ПЕ РС НЫХ ПОРОШ КОВЫ Х ОТХ ОД ОВ
ЧЕ РНОЙ МЕТА ЛЛ У РГИИ
Проведенный анализ [1] техногенных отходов рада металлургических
комбинатов: ОАО «ММК», ОАО «Се версталь», ОАО «Носта» позволил
установить, что твердыми железосодержащими отходами этих предприятий,
образуемым на стадии выплавки стали, прокатки листа агломерации, являются:
доменная и конвертная пыль, прокатная окалина с масс. долей
Fe-α до (50...60)%, к неметаллическим отходам относятся пыль доломита
и известн яка. Та к, на кон ец 90-х годов на ОАО «Северс таль» в сут ки
изымалось из оборота и терялось в виде пыли до 300 тонн доломита, 150 тонн
известняка, 800 тонн конвертного шлама.
Следует отметить,что в технической литературе отсутствуют корректные
технологические рекомендации по практическому освоению процессов
утилизации материалов, что во многом определяется сложностью процессов
прессования плотноупакованной механической смеси.
На кафедре «Ма териаловедение и обработка металлов давлени ем»
УлГТУ проблемы прессования тонкодесперствых отходов находятся в ценре
внимания с конца 80-х годов. Расс мотрены и реализованы в производстве
процессы утилизации железосодержащих и неметаллических отходов широкого
спектра, теоретический и экспериментальный анализ отражен 8 раде печатных
публикаций и патентах РФ[2-5]. Определены условия прессования структурно-
неоднородной смеси на основе тонкодисперстных отходов с использованием
жидких связующих сред (ЖСС).
В экспериментальных исследованиях процессов прессования была ис-
пользована односторонняя схема прессования в закрытых прессформах. Дав-
ление прессования варьировалось от 50 до 400 Мпа, что соответствовало сило-
вым режимам валкового роторного пресса. В качестве ЖСС использовалось на-
триевое жидкое стекло, обладующее всеми свойствами коллоидных растворов.
В качестве исходного материала использовано: а) механическая смес ь (пыль
доломита (CaCO3 ·MgCO3 ): конвертный шлам) = (70:30)% масс. Доли; б)пыль
доломита — 100% масс.доли. С целью определения закономерности формоизме-
нения уплотнения, энергосиловых параметров прессования были проведены
испытания по определению: насыпной плотности, удельного объема утряски,
плотности утряски (ГОСТ 19440-74). Установлен среднестатистический размер
фрагментов фракций: а) доломита - 10 < Дср < 50мкм; б)шлама - 100 < Дср <
500мкм.
Анализ результатов экспериментов позволил установить, что при
уменьшений масс. Доли ЖСС на 1% наблюдается уменьшение усилия
выпрессовывания брикетов из прессформ в 1,5...2 раза, увеличение масс. Доли
отсева. Установлено, что увеличени масс. Доли ЖСС способствует росту
хрупкости отпрес сованого брикета, т. к. соедин ение и меют а морфные
структуру. Рекомендовано с целью обеспечения достаточной механической
прочности на сжатие и удар, минимизации энергосиловых параметров
прессования и выталкивания использовать натриевое жидкое с текло модулем
М = 2,5...2,7; плотности 1,35...1,45г/см3 масс. Доли от 1,5 до 2,5%.
Для выявления функциональных связей процесса прес сования был
пост авл ен полноф акторный э ксп ери мен т, получе на ко мпл ексн ая
параметрическая модель в виде степенного полинома множественного порядка
[б].
При теоретико-аналитическом исследовании процесса прессования
рассмотрена двухкомпонентна я с месь (шихта), сос тояща я из твердой
(тонкодисперсная пыль доломита, металлический порошок) и жидкой (ЖСС)
фазы. При прессованиии такой шихты обнаружился эффект интенсивного
разрыхления (пыления) приконтактной зоны(глубиной до 2 мм.) отпрессо-
ваного брикета при значительных давлениях прес сования ( ≥ 300...400 Мпа)
[7], что существенно снижает потребительское качество конечного продукта.
Это явлени е не о тмечено в кла ссич ес ких проце сс ах прес совани я
однокомпонентных порошковых сред, результаты эксперимента имеют
оригинальный характер, анализ выявленых процессов в научно-технической
литературе отсутствует.
Рассмотрим процессы прессования двухкомпонентных сме сей, одна из
фаз которых, - жид ка я. Первая стади я уплотн ения х ара кт еризует ся
значительным преобладанием автономной, нарушающей контакты насыпки
деформации, после снятия нагрузки формовка превра щаетс я в нес вязанное
сыпучее тело. При необходимости ограничения первой стадией уплотнения
следуе т вводи ть в форму ему ю шихту ЖСС . При испол ьзовании
двухкомпонентной шихты, содержащей жидкую фазу, «арки» заполняются как
твердыми частица ми, та к и жидкой фазой, причем, преимущественное
перемещение наблюдается прежде всего у жидкой фазы.
Вторая стадия прессования характеризуется пластической деформацией
частиц твердой среды приконтактных областей. Препятствием для образования
конта ктов являютс я пленки ЖСС, при этом жидка я фаза час тично или
полностью выдавливается в поры.
При использовании смеси с наличием жидкой фазы третья стади я
прессования — отсутствует это явление совершенным образом отличается от
классических теорий прессования порошковых тел), заполнение пор фракцией
твердой фазы не наблюдается, создается гидростатическое давление).
Установлено, что введение в шихту ЖСС оказывает сложное влияние на
характер уплотнения. При малом давлении (≤400 МПа) присутствие второго
(жидкого) компонента способст вует в процессе прессо вания снижени ю
пористости, при большем давлении (>400 МПа) - повыша ется пористоть
приконтактной зоны.
Предыдущая
1
2
3
4
5
Следующая
Поставщики ресурсов
Авторам
Контакты
Обратная связь
Вопросы и ответы
contiwinterviking
5004.14 ()