Алюминий қалдықтарының қолданылуы
Еуразия ұлттық университеті КеАҚ
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: Алюминий қалдықтарын қайта өңдеу арқылы қатты сорбенттер алу
Орындаған: Дәлел А.Ш.
Тексерген: Тажкенова Г.К.
Мазмұны
Кіріспе
3
1
Әдеби шолу
1.2
Алюминий қалдықтарының кездесетін түрлері мен сипаттамалары
1.3
Алюминий қалдықтарын қайта өңдеу үрдісі
1.4
Алюминий қалдықтарының қолданылуы
2
Зерттеу әдістері
2.1
Қалдықтарды модификациялау әдістері
2.2
Химиялық әдістер
2.3
Қалдықтарды модификациялаудың физикалық әдістері
3
Алюминий қалдықтарын қайта өңдеу арқылы қатты сорбенттер алу
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Қосымша (лар)
Кіріспе
Тақырыптың өзектілігі. Соңғы жылдары техногендік қалдықтарды пайдалану және шикізатты кешенді өңдеу бойынша зерттеулер жүргізілуде. Бұл үрдіс табиғи ресурстардың сарқылуымен және өндірістік аймақтардағы экологиялық жағдайдың нашарлауымен байланысты. Бұл қалдықтарды кәдеге жарату мәселесін шешу үшін кешенді тәсілдер қажет: кәсіпорындардың өндірістік қалдықтарын әртүрлі салаларда өнім алу үшін бағалы шикізат ретінде пайдалануға мүмкіндік беретін теориялық және практикалық әзірлемелер мен ұсыныстар қажет.
Қалдықтардың қазіргі уақытта қайта өңделмейтін түрлерінің бірі алюминий өндірісінің қалдықтары (электролизёр мен шағылыстыру пештерінің шлактары, алюминий өндірісінің шлактары) - алюминий өндірісінің қалдықтары.
Сонымен қатар, олардың нәтижелері осындай шешімнің түбегейлі мүмкіндігін көрсететін бірқатар зерттеу жұмыстарына қарамастан, пайдалы өнімдерді алу үшін пайдаланылмайды.
Алюминий өндірісінің қалдықтары үйінді шлактарды өңдеу нәтижесінде түзіледі. Алюминий өндірісінің қалдықтарын өңдеудің мақсаты алюминий металын алу болып табылады [1]. Мұндай өңдеу үйінділерде сақталатын көп мөлшердегі техногендік қалдықтардың түзілуімен бірге жүреді. Олар үлкен аумақтарды алып, қоршаған ортаны ластайды. Алюминий өндірісінің қалдықтары өте құнды шикізат болып табылады, өйткені олардың құрамында алюминий оксиді көп.
Алюминий өндірісінің қалдықтарының құрамындағы A12O3 мөлшері 60 %-дық массаға жетеді. [1]. Алюминий оксидінен басқа бұл қалдықтардың құрамында сілтілі металдардың айтарлықтай мөлшері бар, оларды жою бүгінгі күнге дейін толығымен шешілмеген күрделі технологиялық мәселе болып табылады.
Алюминий өндірісінің шикізат базасының өзгеруі және әр түрлі өнеркәсіптік кәсіпорындарда түзілетін екінші реттік глиноземі бар қалдықтардың (құйма шлактары, шламдар, пайдаланылған катализаторлар, көмірдің минералдық бөлігі және т.б) оларды өңдеудің ғылыми-теориялық негіздері. Жұмыста құрамында алюминийі бар шикізат компоненті ретінде машина жасау кәсіпорындарында чиптер ретінде алынған алюминий компоненті бар алюминий қорытпалары пайдаланылды. Алюминий қалдықтары - бұл әртүрлі элементтерді қамтитын алюминийдің металл қорытпаларының тұтас жиынтығы: магний, мыс, кремний диоксиді, мырыш, темір.
Алюминий қалдықтарын талдау Al - Zn - Cu - Si - Fe белгілі бір металдың құрамына байланысты алюминий қорытпасының еру процесін металдың сілтілі ерітіндімен химиялық әрекеттесуінің нәтижесі ретінде қарастыру керек. Сілтілік ерітіндідегі қорытпалардың негізгі компоненттерінің әрекеті Na2O - Al2O3 - SiO2 - CO2 - H2O жүйесіне қатысты қарастырылады. Сілтілік ерітіндідегі компоненттердің соңғы құрамы оның ерігіштігімен анықталатындықтан, темір және басқа алюминий қорытпасының элементтерін 80-90С температурада әртүрлі концентрациядағы сілтілі ерітіндіде еріту мүмкіндігіне тәжірибелік баға берілді.
Дипломдық жұмыстың мақсаты: Алюминий қалдықтарын қайта өңдеу арқылы қатты сорбенттер алу.
Дипломдық жұмыстың міндеттері:
1. Алюминий туралы жалпы мәліметтер, атомдық, химиялық және термодинамикалық қасиеттерін зерттеу.
2.
1. Әдеби шолу
1.1 Алюминий қалдықтарының кездесетін түрлері мен сипаттамалары
Алюминий қалдықтары - бұл Д.И.Менделеевтің периодтық жүйесінің элементтерінің едәуір саны: кальций, магний, мыс, марганец, кремний диоксиді, мырыш, темір (МЕМСТ 1639-2009) қосылған алюминийдің металл қорытпаларының тұтас кешені.
Құрамында алюминийі бар металл шлактары ең төмен сұрыпты қалдықтар болып табылады. Дүние жүзінде жыл сайын шамамен 4 миллион тонна 30 бастапқы және қайталама алюминий шлактары түзіледі, олардың едәуір бөлігі арнайы полигондарда жойылуға жатады. Алғашқы алюминий шлактары металлургиялық зауыттарда бастапқы алюминийді өндіру кезінде түзіледі. Екінші реттік алюминий шлактары машина жасау зауыттарында алюминий қорытпаларын өндіру және олардан бұйымдарды өндіру кезінде, сондай-ақ алюминий сынықтары мен қалдықтарын өңдеу кезінде түзіледі.
Өнеркәсіптің әртүрлі салаларында және әртүрлі кәсіпорындарда алынған шлак құрамында алюминий, металл оксидтері және флюс қалдықтары ерекшеленеді. Әдетте, шлактардың құрамында 5-тен 80% -ға дейін алюминий бар.
Алюминий қорытпалары олардан бұйымдар жасау технологиясы бойынша, термиялық өңдеу арқылы шыңдалу қабілетіне қарай және тағайындалуына қарай жіктеледі. Сонымен қатар, олар кейде тазалық дәрежесі бойынша (қоспалардың жалпы құрамы бойынша) бөлінеді.
Бұйымдарды дайындау технологиясы бойынша алюминий қорытпалары үш топқа бөлінеді:
1) соғылған қорытпалар;
2) құйма қорытпалары;
3) ұнтақты металлургиямен алынған агломерленген алюминий қорытпалары.
Термиялық өңдеу арқылы қатаю қабілеті бойынша қорытпалар бөлінеді:
1) термиялық шыңдалған;
2) термиялық шыңдалмаған.
Тағайындалуы бойынша алюминий қорытпаларын келесі топтарға бөлуге болады:
1) шартты мақсаттағы төмен және орташа беріктіктегі қорытпалар;
2) беріктігі жоғары және ыстыққа төзімді қорытпалар;
3) коррозияға төзімді қорытпалар;
4) герметикалығы жоғары қорытпалар;
5) арнайы мақсаттағы қорытпалар (поршеньді, тойтармалық, өздігінен шыңдалатын).
Қорытпаның тазалық дәрежесі бойынша:
1) кәдімгі тазалықтағы қорытпалар;
2) таза қорытпалар (қоспалардың мөлшері әдеттегіден 2-3 есе аз); мұндай қорытпалардың маркаларының соңына ч әрпі қойылады;
3) тазалықтың жоғарылауы (қоспалардың мөлшері 4-5 есе аз); "пч" белгісі қосылады;
4) экстра таза (қоспалардың құрамы аз мөлшерде); қосымша оч әріптерімен белгіленеді.
Мысалы, МЕМСТ 1583-93 Шойылған алюминий қорытпалары бойынша барлық құйылған алюминий қорытпалары 5 топқа бөлінеді [14].
I. Al-Si-Mg жүйесі негізіндегі қорытпалар.
II. Al-Si-Cu жүйесіне негізделген қорытпалар.
III. Al-Cu жүйесіне негізделген қорытпалар.
IV. Al-Mg жүйесіне негізделген қорытпалар.
V. Al-басқа компоненттер жүйесіне негізделген қорытпалар.
Соғылған алюминий қорытпаларының химиялық құрамы МЕМСТ 4784-97 Алюминий және соғылған алюминий қорытпалары бойынша реттеледі.
МЕМСТ 4784-97 бойынша барлық өңделген алюминий қорытпалары 8 топқа бөлінеді [15]:
I. Техникалық тазалық алюминий.
II. Al-Cu-Mg және Al-Cu-Mn жүйелерінің қорытпалары.
III. Al-Mn жүйесінің қорытпалары.
IV. Al-Mg жүйесінің қорытпалары.
V. Al-Mg-Si жүйесінің қорытпалары.
VI. Al-Zn-Mg жүйесінің қорытпалары.
VII. Al-Cu-Mg-Mn жүйесінің суыққа арналған сымдарды дайындауға арналған қорытпалар.
VIII. Коммерциялық алюминийден дәнекерлеу сымын өндіруге арналған қорытпалар және Al-Mg, Al-Si және Al-Cu-Mn жүйелері.
Алюминий мен оның қорытпаларының қалдықтары шығу тегі, пішіні және дисперсиясы әртүрлі материалдар болғандықтан, оларды балқыту пешіне жіберер алдында мұқият дайындық қажет. Мотор сынықтары, әдетте, Al-Si жүйесінің қорытпаларынан құйылған.
Мотор сынықтарын өңдеуге дайындаудағы негізгі дайындық операциялары төмендегідей.
1. Сыртқы түрі бойынша бөлу - блоктардың және картер бастарының бөліктері поршеньдік топтан бөлінеді. Бұл поршеньдердің кремний мөлшері жоғары (10-нан 20% -ға дейін) қорытпалардан жасалғандығына байланысты.
Поршеньді қорытпалар, әдетте, легірлеудің жоғары дәрежесімен сипатталады: поршеньдердің түріне байланысты олардың құрамында мыс, магний, никель, хром және т.б. Қозғалтқыш тобының қалған бөліктері МЕМСТ 1583-93 бойынша I және II топтардың қорытпаларынан алынады және оларды бірге өңдеуге болады.
2. Сонымен қатар, бүрку арқылы алынған бөлшектерді бөлуге болады. Әдетте, бұл құю әдісі құрамында темірі жоғары AK9M2 және AK12M2 қорытпаларынан құйма дайындайды.
3. Мүмкіндігінше қозғалтқыш сынықтарынан құрамында темірі бар қондырмалар: шпилькалардың, болттардың, төсемдердің және кірістірулердің қалдықтары алынады.
4. Көлемді қалдықтарды пресс қайшылармен, гидравликалық қайшылармен немесе әртүрлі ұсатқыштармен ұсақтауға болады.
5. Басқа жүйелердің қорытпаларынан алынған элементтерді мотор сынықтарынан оқшаулау үшін арнайы химиялық құрамды экспресс анализаторлар қолданылады.
1.2 Алюминий қалдықтарын қайта өңдеу үрдісі
Деформацияланған жартылай фабрикаттардың қалдықтары негізінен ірі металлургиялық зауыттарда өңделеді, олар да сонда шығарылады. Мұндай жағдайларда олар өңдеу цехтарында қорытпалардың сорттары бойынша сақталады, содан кейін олар жинақталған сайын балқыту цехтарына қайтарылады. Ұзақ жұмыс циклі нәтижесінде пайда болатын қалдықтар Вторцветмет кәсіпорындарында жиналып, қорытпалардың сорттары мен түрлері бойынша сұрыпталады.
Алюминийдің кристалл торларының қарапайым куб қабырғасының өлшемі (кезең) тазалығымен 99,97 % бұл 0,4046 +- 0,0004 нм құрайды.
Алюминий үшін бұл көлемді дөңгелектеп 0,404нм тең қабылдайды. Қарарпайым ұяшықтағы алюминийдің екі жақын иондары арасындағы қашықтық 0,286 нм құрайды.
Алюминийде аллотропиялық өзгерістер жоқ. Қатты және балқытылған алюминийдің тығыздығы оның тазалығы жоғарылаған сайын төмендейді.
Балқыту кезінде тазалығы 99,65 % алюминий көлемі 6,25 %-ға артады, барынша тазасы - 6,6 %-ға. Балқытылған алюминийдің температурасының артуына байланысты оның жылу-, және электрөткізгіштігі төмендейді. Сонымен қатар қайнау температурасы да металдың тазалығына байланысты және түрлі деректер бойынша 2348-2520 °С құрайды.
Алюминий жоғары электрөткізгіштікке ие және Ag, Cu және Au - дан кейінгі металдар арасында төртінші орынға ие. 20°С температурада 99,99% (А99) алюминийдің меншікті электр өткізгіштігі (γ) 37,9 МСмм (метрге МегаСименс) құрайды. Алюминийде қоспалар ретінде болатын элементтердің саны мен табиғаты γ көлеміне үлкен әсер етеді. Барлық дерлік элементтер алюминийдің электр өткізгіштігін төмендетеді. Әсер ету дәрежесі бойынша (кему) оларды келесі қатарға орналастыруға болады: Cr, Mn, Ti, Mg, Cu, Zn, Si, Fe, Ni.
Осылайша, алюминийдің жиілілігінің төмендеуі (легирлеуші элементтер мен қоспалардың жиынтық санын көбейту) оның электрөкізгіштігін төмендетеді. Көптеген металдар алюминийге (олардың КОҚ - кристалдық торлары бар) изоморфты болып табылады, бірақ қолайсыз өлшемдік фактор (dAldMe қатынастар) бойынша алюминиймен бірге үздіксіз қатты сұйықтықтар шығармайды.
Қатты күйдегі алюминийдегі максималды ерігіштігі бойынша элементтерді төрт топқа бөлуге болады [3]:
1) өте жоғары ерігіштігі бар элементтер (10% - дан жоғары) - Mg, Ag, Zn;
2) жоғары ерігіштігі бар элементтер ( -10% - дан) - Mn, Si, Li, Cu, Ge; 3) ерігіштігі төмен элементтер (0,2 - 0,7% бастап) - Cr, Ti, Zr, V, Mo;
3) ерігіштігі өте төмен элементтер (0,01% - дан аз) - Be, Na, Ce, Sr, Fe және т. б.
Өндірістік алюминий қорытпаларындағы негізгі қоспалауыш элементтері Cu, Si, Mg, және Zn болып табылады. Қосымша қоспалауыш элементтер көпшілік бөлікте ауыспалы (Mn, Cr, Ni, Ti, Zr) металдарға жатады. Аз қоспалар - қатты алюминийдегі (Na, Be, Sr, Cd, B) өте аз мөлшерлік еріткіштерімен.
Содан кейін олар ұсақталып, арнайы пресстерге оралады. Пресс пакеттерінің өлшемдері МЕМСТ 1639-2009 бойынша реттеледі. Әртүрлі жабындары бар (лак, бояу және т.б.) қалдықтарды алдын ала күйдіруге болады. Қалдық электр кабельдері мен сымдары, ең алдымен, оқшаулау мен құрыштан босатуды талап етеді. Оқшаулағыш әдетте поливинилхлорид негізіндегі өнім болып табылады. Ол бір мезгілде ұнтақтаумен арнайы штраб құрылғыларының көмегімен бөлінеді. Ұсақталған оқшаулау одан әрі қайта өңдеу үшін мамандандырылған кәсіпорындарға жіберіледі.
Оқшаулаудан тазартылған сымдар белгілі бір өлшемнің (әдетте кем дегенде 3 мм) бөлігіне ұсақталады. Дегенмен, ұнтақтау процесі кезінде кішірек фракциялар да пайда болуы мүмкін. Бұл жағдайда бөлшек бойынша сұрыптау ұсынылады. Үлкен фракция брикеттеледі және қайта өңдеуге қайталама металлургия кәсіпорындарына жіберіледі. Ұсақ фракциялар темір негізіндегі бірқатар қорытпаларды өндіруде тотықсыздандырғыш ретінде қолданылады. Электр өнеркәсібінің қалдықтары химиялық құрамы бойынша ең таза болып табылады, өйткені өнімдер легирленбеген алюминийден алынған. Чиптер қайта балқыту үшін мұқият және көп сатылы дайындықты қажет етеді.
Бұл оның қалыптасу процесінде кескіш құралдың тозуынан кесу сұйықтығымен (салқындатқыш), құрамында темірі бар қондырмалармен бітеліп қалуына байланысты. Жинақталу процесінде жоңқаларға құрамында темірі бар қорытпалардан жасалған жоңқалар, шүберектер, қағаз, ағаш және т.б.
Алюминий құю қорытпаларынан бұйымдарды өңдеу кезінде бос жоңқалар түзіледі. Вьюнообразды - алюминий қорытпаларынан жасалған бұйымдар. Жоңқалар бастапқы күйінде пайда болған қорытпаның сыныбын анықтау мүмкін болмағандықтан, құйылған және соғылған қорытпалардың жоңқалары өңдеуге бөлек дайындалады.
Өңдеу үшін алынған чиптердегі ылғал мен салқындатқыштың мөлшері 50% дейін болуы мүмкін. Сондықтан бірінші кезеңде ылғал мен салқындатқыш сұйықтықтың қалдықтары барабанды типтегі пештерде күйдіру арқылы жойылады. Бұл операциядан кейін жоңқалардағы ылғалдылық салмағы 0,2% аспауы керек. Содан кейін кептірілген чиптер магниттік сепараторға жіберіледі. Магниттік бөлу магнит өрісінің әсерінен алюминий (магнитті емес) чиптерді темір негізіндегі қорытпалардан жасалған жоңқалар мен қосымшалардан бөлуден тұрады. Соңғы кезеңде қайта өңдеуге дайын өнім пресстерге оралады.
Балқыту пешіне кірер алдында шлак байытады. Қожды байыту үшін ұсақтау және өңдеу қондырғысы қолданылады. Бұл қондырғыда қождың металл, оксид және тұз компоненттерін бөлу, тазарту, жою және жіктеу жүргізіледі. Қождың металл фракциясын бөлу пластикалық металл бөлшектерінен сынғыш оксидтер мен флюстерді ұнтақтау және бөлу арқылы жүзеге асырылады.
Алюминий шлактарынан металл алу үлесі 90%-ға жетеді. Алюминий шлактары іріктеу және ұнтақтау сатыларынан өтеді. Нәтижесінде өңдеуге немесе басқа мақсаттарға пайдалануға болатын әртүрлі фракциялар алынады. Қож 200 мм саңылаулары бар тор арқылы концентрация цехына тиеледі. Бұл торда қалған бөліктер алынып, бөлек ұсақталады. Тордан өткен материал шағын азық бункеріне жиналып, сол жерден тербелмелі науалық конвейер арқылы бірінші сатыдағы ұсақтағышқа тасымалданады.
Бұл әдетте балғалы диірмен.Ұсақталған материал дірілдейтін науалы конвейер арқылы шелектегі элеваторға немесе материалды діріл экранға жеткізетін көлбеу таспалы конвейерге шығарылады. Елеуіш әртүрлі көлемдегі тесіктері бар екі палубамен жабдықталған. Механикалық байыту нәтижесінде алынған алюминий өлшемі бойынша сұрыпталады.
№ 1 фракция - 50 мм-ден асатын шлак бөліктері,
№ 2 - 50 мм-ден аз. 50 мм-ден асатын фракция жалпы ағыннан бөлініп, темірді бөлуге арналған магниттік барабанмен жабдықталған таспалы конвейерге беріледі.
Содан кейін ол қоймаға түседі. Елеуіштен өткен фрагменттердің өлшемі 50 мм-ден аз және шар диірменіне түседі. Онда шлак бөлшектері ұсақталады. Ұсатқыш алюминийді оксидтерден босатады және қождың үлкен бөліктерін бөледі, бұл олардың құрамындағы алюминийді алуға көмектеседі. Алынған шаң ауа ағынымен жойылады. Нәтижесінде диірменнен №2 байытылған шлак фракциясы шығады.
Алынған шаңды алюминийді қайта өңдеуде пайдалану мүмкін емес. Бірақ оның құрамында алюминийдің дисперсті бөлшектері бар және оны құю зауыттарында бастарды жылытуға арналған экзотермиялық қоспа ретінде пайдалануға болады. Шаң мата сүзгісі бар шаң жинағышта жиналады. Елеуіш пен ұсақтағыш арасында орнатылған барлық аралық конвейерлер темір бөлшектерін кетіру үшін магниттік барабандармен жабдықталған. Кейбір жағдайларда шарлы диірменге дейін, атап айтқанда, нашар қожды өңдеу кезінде екінші торды орнату қажет болуы мүмкін.
Бұл електен өткізілген зат қалдық шлак деп аталады және оны құю цехында да қолдануға болады. №1 және №2 өлшемді фракциялар айналмалы барабанды пештерде балқытады.
Олар әдетте 70-80% алюминийден тұрады және алюминий қорытпаларын өндіру үшін бағалы шикізат болып табылады. Айналмалы барабанды пеште металды алудың ең тиімді технологиясы металдық және металл емес қоспалардың көп мөлшері болған кезде жоғары меншікті беті бар қожды өңдеуге мүмкіндік береді.
Алюминий қорытпаларындағы қоспалар қорытпаның маркасымен анықталады, оған байланысты жоғарыда аталған барлық элементтер оларға кіре алады. Алюминий қорытпаларындағы ең теріс қоспа - ол - темір. Әдеттегі "Al - қоспалауыш элемент" күйінің диаграммасы және әртүрлі мақсаттағы қорытпалар үшін концентрация аймақтарының орналасуы суретте көрсетілген.
Аз қоспалауыш құймалар (1 аймақ) беріктендіруші термиялық өңдеуге қабілетті емес және беріктігі жоғары емес (σв= 130...200 МПа), бірақ жақсы икемді (δ 30-40 % астам), қысымның барлық түрлерімен тамаша өңделеді және біріктіргіштік барлық түрлерімен тамаша өңделеді.
Орташа легирленген қорытпалар (II және III аймақтар) қатайтатын термиялық өңдеуге бейім. Мұндай қорытпалардың беріктігі легірлену дәрежесіне байланысты 600 МПа, ал икемділігі 20% жетуі мүмкін. Бұл жағдайда деформацияланатын қорытпалардың икемділігі пластикалық деформация процесінде интерметаллидті және басқа құрылымдық компоненттердің тазалығы мен ұнтақталуына байланысты құю қорытпаларына қарағанда жоғары.
Жоғары легирленген қорытпалар (IV аймақ) құю қорытпалары болып табылады, өйткені олардың құрамында эвтектикада металлидті фазаның көп мөлшері бар, бұл пластикалық деформациямен өңдеуге кедергі келтіреді. Белгілі болғандай, құю қасиеттері құйманың химиялық құрамын эвтетикалыққа жақындату арқылы жақсарады. Осы көзқарасқа байланысты, абзалы эвтетикалық құймаларды пайдалану. Бірақ іс жүзінде бұл эвтектикалық нүктесі 11,7-12,4% Si болатын Al-Si жүйесінің қорытпалары үшін ғана толық жүзеге асырылады. Al-MP қорытпаларында эвтектикалық нүкте таза алюминийге жақын (2,1% Mn), AL-Zn қорытпаларында мырышқа жақын (95% Zn). Al-Mg және AL-Cu қорытпаларында эвтектика 33%-да орналасқан және құрамында Al3Mg2 немесе CuAl2 интерметаллидтерінің көп мөлшері бар, бұл мұндай эвтектикалық құрамды қорытпаларды өнеркәсіптік пайдалануға жол бермейді.
1.3 Алюминий қалдықтарының қолданылуы
Алюминийді криолит-глинозем балқымасын ваннада сұйық металл катодты және көміртекті графит анодын электролиздеу арқылы алады. Алюминий өндірісі үшін электролит криолит-глинозем балқымасы болып табылады. Криолит - Na3AIF6 (3NaF AIF3) тең балқитын қосылыс. Бұл балқыманың бірқатар маңызды кемшіліктері бар.
1. Балқытылған криолит-глинозем электролиттер өте коррозиялық болып табылады. Оларда тек графит және басқа көміртекті материалдар ғана тұрақты.
2. Бұл электролиттердің электролизі атмосфераны уландыратын газ тәрізді фторид сутегінің және құрамында фтори бар шаңның бөлінуімен бірге жүреді.
3. Криолит және фторид тұздары қымбат және тапшы материалдар болып табылады, бұл алюминий құнына кері әсер етеді. Бірақ, осыған қарамастан, бүгінгі күні криолит алюминий оксидінің жалғыз еріткіші болып табылады.
Технологиялық қасиеттердің күй диаграммасымен салыстырғанда өзгеруі ерігіштік шегінен төмен легирленген құрамдас бөлігі бар қорытпалардың жоғары иілгіштікке және жоғары температурада ең төменгі беріктікке ие болатынын көрсетеді. Құрамында Al - Zn - Cu - Si - Fe бар алюминий қалдықтарының химиялық құрамын талдау, белгілі бір металдың құрамына байланысты алюминий қорытпасының еріту процесін металдың химиялық құрамында OH - иондары бар сілтілі ерітіндісі бар металмен әрекеттесуінің нәтижесі ретінде қарастыру керектігін көрсетеді. Алюминий қорытпаларын алюминий қорытпасының кристалдық торындағы элементтердің біркелкі таралуы ретінде қарастыру керек.
Химиялық белсенділік тұрғысынан алюминий қорытпалары сумен және сілтімен жанасқанда пайда болатын жергілікті гальваникалық элементтер болып табылады [7].
Осылайша, алюминий өндірісінің қалдықтары кейбір салалар үшін шикізат көзі ретінде ерекше практикалық қызығушылық тудырады. Қазіргі уақытта олардан алюминий алудан кейін түзілетін мұндай қалдықтарды өңдеудің бірнеше әдістері ғана белгілі [6]:
− домна әдісімен алюминий цементін өндіруде табиғи бокситтерді алюминий өндірісінің қалдықтарымен ішінара ауыстыру. Бұл домна пештеріндегі кокс шығынын бір килограмм алюминий өндірісінің қалдықтарына 0,67-1 кг-ға азайтуға мүмкіндік береді[6];
- алюминий өндірісінің қалдықтарын жасушалық бетон өндірісінде кешенді қоспа ретінде пайдалану және тұздардан сумен жуып, қалдықтардың суспензиясын минералды қышқылдармен өңдегеннен кейін техникалық алюминий тұздарын (сульфаттар, гидроксосульфаттар, гидроксохлоридтер) алу ұсынылады, олар қалалық ағынды сулардың тұнбаларын сүзу кезінде коагулянттар ретінде қолданылады [7];
− алюминий өндірісінің қалдықтарын қолданудың перспективалы әдістерінің бірі оның негізінде шпинельпериклазды материалды және периклазашпинельді отқа төзімді заттарды алу болып табылады.
Синтезделген материалдың құрамына кіретін алюмомагнезиялы шпинельдің құнды техникалық қасиеттері бар. Оның құрамында периклаза отқа төзімді болуы олардың деформациясының басталу температурасын және термиялық тұрақтылығын арттырады [8].
Отқа төзімді материалдардың шикізаты қарапайым және күрделі оксидтер, оттегісіз қосылыстар (мысалы, графит, нитридтер, карбидтер, боридтер, силицидтер), сонымен қатар оксинитридтер, оксикарбидтер, сиалондар.
Отқа төзімді материалдарды өндіру үшін әртүрлі технологиялар мен процестер қолданылады. Алдын ала, термиялық өңдеу және компоненттерді ұнтақтау, пластмассадандырылған компоненттерді қосу арқылы қоспаларды дайындау, оларды механикалық және гидравликалық престерде престеу немесе экструзия арқылы бұйымдарға қалыптау, кейіннен қосымша престеу немесе құю, материалдың қажетті қасиеттерін алу үшін туннельде, жиі емес мерзімді және газ камералы пештерде күйдіру технологиялары басым.
Алюминий өндірісінің қалдықтары отқа төзімді өнеркәсіп өнімдері үшін бағалы шикізат болып табылады және оларды кәдеге жарату өнеркәсіптік аймақтардағы экологиялық жағдайды жақсартады.
Қазір әлемде 300-ден астам компания әртүрлі сорбенттер шығарады, бірақ нарықта ең танымал бірнеше ондаған атаулар бар. Сорбенттердің әрқайсысының артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Сорбенттерді әртүрлі белгілерге қарай жіктейді: :: бастапқы шикізат; :: дисперсия; :: құрылымның кеуектілігі; :: сумен сулану сипаты; :: арнайы қасиеттер; :: сусымалы. Тәжірибе көрсеткендей, мұнай мен мұнай өнімдерінің авариялық төгілуін оқшаулау бойынша жұмыстарды неғұрлым тиімді және үнемді жүргізу үшін сорбентті таңдау критерийлерін анықтау қажет [2-4]. Оларға мыналар жатады: :: сорбенттің құрылымы: сусымалы материал; :: сорбенттің толық қанығу уақыты: минималды; :: уыттылық: экологиялық зиянсыз; :: жұмыс температурасының диапазоны: минустан плюске дейін; :: қалқымалық: жоғары; :: сорбентті қолдану және жинау мүмкіндігін анықтайтын технологиялық; :: сорбентті жою мүмкіндігі. Климаттық жағдайларға байланысты сорбенттің жұмыс температурасының көрсеткіші бойынша қасиеттері маңызды болып табылады. Сондай-ақ, объектілерді мұнай мен мұнай өнімдерінен тазарту кезінде сорбенттер ең аз шығындармен толық тазарту мүмкіндігімен жоюды қамтамасыз етуі керек. Сонымен қатар, сорбенттің маңызды көрсеткіштерінің бірі-регенерация мүмкіндігі, регенерацияның қарапайымдылығы және сорбент құнының мөлшері. Барлық сорбенттер бейорганикалық, табиғи органикалық және органоминералды, сондай-ақ синтетикалық болып бөлінеді [5].
Бүгінгі таңда ластануды жоюдың әртүрлі әдістері бар: механикалық, биологиялық және физико-химиялық. Ең маңызды орын-суды мұнай мен мұнай өнімдерінен сорбциялық тазарту. Сорбенттерде бірқатар белгілі бір көрсеткіштер болуы керек: айтарлықтай адсорбциялық сыйымдылық, гидрофобтылық, химиялық және термиялық төзімділік, қалқымалық, ... жалғасы
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: Алюминий қалдықтарын қайта өңдеу арқылы қатты сорбенттер алу
Орындаған: Дәлел А.Ш.
Тексерген: Тажкенова Г.К.
Мазмұны
Кіріспе
3
1
Әдеби шолу
1.2
Алюминий қалдықтарының кездесетін түрлері мен сипаттамалары
1.3
Алюминий қалдықтарын қайта өңдеу үрдісі
1.4
Алюминий қалдықтарының қолданылуы
2
Зерттеу әдістері
2.1
Қалдықтарды модификациялау әдістері
2.2
Химиялық әдістер
2.3
Қалдықтарды модификациялаудың физикалық әдістері
3
Алюминий қалдықтарын қайта өңдеу арқылы қатты сорбенттер алу
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Қосымша (лар)
Кіріспе
Тақырыптың өзектілігі. Соңғы жылдары техногендік қалдықтарды пайдалану және шикізатты кешенді өңдеу бойынша зерттеулер жүргізілуде. Бұл үрдіс табиғи ресурстардың сарқылуымен және өндірістік аймақтардағы экологиялық жағдайдың нашарлауымен байланысты. Бұл қалдықтарды кәдеге жарату мәселесін шешу үшін кешенді тәсілдер қажет: кәсіпорындардың өндірістік қалдықтарын әртүрлі салаларда өнім алу үшін бағалы шикізат ретінде пайдалануға мүмкіндік беретін теориялық және практикалық әзірлемелер мен ұсыныстар қажет.
Қалдықтардың қазіргі уақытта қайта өңделмейтін түрлерінің бірі алюминий өндірісінің қалдықтары (электролизёр мен шағылыстыру пештерінің шлактары, алюминий өндірісінің шлактары) - алюминий өндірісінің қалдықтары.
Сонымен қатар, олардың нәтижелері осындай шешімнің түбегейлі мүмкіндігін көрсететін бірқатар зерттеу жұмыстарына қарамастан, пайдалы өнімдерді алу үшін пайдаланылмайды.
Алюминий өндірісінің қалдықтары үйінді шлактарды өңдеу нәтижесінде түзіледі. Алюминий өндірісінің қалдықтарын өңдеудің мақсаты алюминий металын алу болып табылады [1]. Мұндай өңдеу үйінділерде сақталатын көп мөлшердегі техногендік қалдықтардың түзілуімен бірге жүреді. Олар үлкен аумақтарды алып, қоршаған ортаны ластайды. Алюминий өндірісінің қалдықтары өте құнды шикізат болып табылады, өйткені олардың құрамында алюминий оксиді көп.
Алюминий өндірісінің қалдықтарының құрамындағы A12O3 мөлшері 60 %-дық массаға жетеді. [1]. Алюминий оксидінен басқа бұл қалдықтардың құрамында сілтілі металдардың айтарлықтай мөлшері бар, оларды жою бүгінгі күнге дейін толығымен шешілмеген күрделі технологиялық мәселе болып табылады.
Алюминий өндірісінің шикізат базасының өзгеруі және әр түрлі өнеркәсіптік кәсіпорындарда түзілетін екінші реттік глиноземі бар қалдықтардың (құйма шлактары, шламдар, пайдаланылған катализаторлар, көмірдің минералдық бөлігі және т.б) оларды өңдеудің ғылыми-теориялық негіздері. Жұмыста құрамында алюминийі бар шикізат компоненті ретінде машина жасау кәсіпорындарында чиптер ретінде алынған алюминий компоненті бар алюминий қорытпалары пайдаланылды. Алюминий қалдықтары - бұл әртүрлі элементтерді қамтитын алюминийдің металл қорытпаларының тұтас жиынтығы: магний, мыс, кремний диоксиді, мырыш, темір.
Алюминий қалдықтарын талдау Al - Zn - Cu - Si - Fe белгілі бір металдың құрамына байланысты алюминий қорытпасының еру процесін металдың сілтілі ерітіндімен химиялық әрекеттесуінің нәтижесі ретінде қарастыру керек. Сілтілік ерітіндідегі қорытпалардың негізгі компоненттерінің әрекеті Na2O - Al2O3 - SiO2 - CO2 - H2O жүйесіне қатысты қарастырылады. Сілтілік ерітіндідегі компоненттердің соңғы құрамы оның ерігіштігімен анықталатындықтан, темір және басқа алюминий қорытпасының элементтерін 80-90С температурада әртүрлі концентрациядағы сілтілі ерітіндіде еріту мүмкіндігіне тәжірибелік баға берілді.
Дипломдық жұмыстың мақсаты: Алюминий қалдықтарын қайта өңдеу арқылы қатты сорбенттер алу.
Дипломдық жұмыстың міндеттері:
1. Алюминий туралы жалпы мәліметтер, атомдық, химиялық және термодинамикалық қасиеттерін зерттеу.
2.
1. Әдеби шолу
1.1 Алюминий қалдықтарының кездесетін түрлері мен сипаттамалары
Алюминий қалдықтары - бұл Д.И.Менделеевтің периодтық жүйесінің элементтерінің едәуір саны: кальций, магний, мыс, марганец, кремний диоксиді, мырыш, темір (МЕМСТ 1639-2009) қосылған алюминийдің металл қорытпаларының тұтас кешені.
Құрамында алюминийі бар металл шлактары ең төмен сұрыпты қалдықтар болып табылады. Дүние жүзінде жыл сайын шамамен 4 миллион тонна 30 бастапқы және қайталама алюминий шлактары түзіледі, олардың едәуір бөлігі арнайы полигондарда жойылуға жатады. Алғашқы алюминий шлактары металлургиялық зауыттарда бастапқы алюминийді өндіру кезінде түзіледі. Екінші реттік алюминий шлактары машина жасау зауыттарында алюминий қорытпаларын өндіру және олардан бұйымдарды өндіру кезінде, сондай-ақ алюминий сынықтары мен қалдықтарын өңдеу кезінде түзіледі.
Өнеркәсіптің әртүрлі салаларында және әртүрлі кәсіпорындарда алынған шлак құрамында алюминий, металл оксидтері және флюс қалдықтары ерекшеленеді. Әдетте, шлактардың құрамында 5-тен 80% -ға дейін алюминий бар.
Алюминий қорытпалары олардан бұйымдар жасау технологиясы бойынша, термиялық өңдеу арқылы шыңдалу қабілетіне қарай және тағайындалуына қарай жіктеледі. Сонымен қатар, олар кейде тазалық дәрежесі бойынша (қоспалардың жалпы құрамы бойынша) бөлінеді.
Бұйымдарды дайындау технологиясы бойынша алюминий қорытпалары үш топқа бөлінеді:
1) соғылған қорытпалар;
2) құйма қорытпалары;
3) ұнтақты металлургиямен алынған агломерленген алюминий қорытпалары.
Термиялық өңдеу арқылы қатаю қабілеті бойынша қорытпалар бөлінеді:
1) термиялық шыңдалған;
2) термиялық шыңдалмаған.
Тағайындалуы бойынша алюминий қорытпаларын келесі топтарға бөлуге болады:
1) шартты мақсаттағы төмен және орташа беріктіктегі қорытпалар;
2) беріктігі жоғары және ыстыққа төзімді қорытпалар;
3) коррозияға төзімді қорытпалар;
4) герметикалығы жоғары қорытпалар;
5) арнайы мақсаттағы қорытпалар (поршеньді, тойтармалық, өздігінен шыңдалатын).
Қорытпаның тазалық дәрежесі бойынша:
1) кәдімгі тазалықтағы қорытпалар;
2) таза қорытпалар (қоспалардың мөлшері әдеттегіден 2-3 есе аз); мұндай қорытпалардың маркаларының соңына ч әрпі қойылады;
3) тазалықтың жоғарылауы (қоспалардың мөлшері 4-5 есе аз); "пч" белгісі қосылады;
4) экстра таза (қоспалардың құрамы аз мөлшерде); қосымша оч әріптерімен белгіленеді.
Мысалы, МЕМСТ 1583-93 Шойылған алюминий қорытпалары бойынша барлық құйылған алюминий қорытпалары 5 топқа бөлінеді [14].
I. Al-Si-Mg жүйесі негізіндегі қорытпалар.
II. Al-Si-Cu жүйесіне негізделген қорытпалар.
III. Al-Cu жүйесіне негізделген қорытпалар.
IV. Al-Mg жүйесіне негізделген қорытпалар.
V. Al-басқа компоненттер жүйесіне негізделген қорытпалар.
Соғылған алюминий қорытпаларының химиялық құрамы МЕМСТ 4784-97 Алюминий және соғылған алюминий қорытпалары бойынша реттеледі.
МЕМСТ 4784-97 бойынша барлық өңделген алюминий қорытпалары 8 топқа бөлінеді [15]:
I. Техникалық тазалық алюминий.
II. Al-Cu-Mg және Al-Cu-Mn жүйелерінің қорытпалары.
III. Al-Mn жүйесінің қорытпалары.
IV. Al-Mg жүйесінің қорытпалары.
V. Al-Mg-Si жүйесінің қорытпалары.
VI. Al-Zn-Mg жүйесінің қорытпалары.
VII. Al-Cu-Mg-Mn жүйесінің суыққа арналған сымдарды дайындауға арналған қорытпалар.
VIII. Коммерциялық алюминийден дәнекерлеу сымын өндіруге арналған қорытпалар және Al-Mg, Al-Si және Al-Cu-Mn жүйелері.
Алюминий мен оның қорытпаларының қалдықтары шығу тегі, пішіні және дисперсиясы әртүрлі материалдар болғандықтан, оларды балқыту пешіне жіберер алдында мұқият дайындық қажет. Мотор сынықтары, әдетте, Al-Si жүйесінің қорытпаларынан құйылған.
Мотор сынықтарын өңдеуге дайындаудағы негізгі дайындық операциялары төмендегідей.
1. Сыртқы түрі бойынша бөлу - блоктардың және картер бастарының бөліктері поршеньдік топтан бөлінеді. Бұл поршеньдердің кремний мөлшері жоғары (10-нан 20% -ға дейін) қорытпалардан жасалғандығына байланысты.
Поршеньді қорытпалар, әдетте, легірлеудің жоғары дәрежесімен сипатталады: поршеньдердің түріне байланысты олардың құрамында мыс, магний, никель, хром және т.б. Қозғалтқыш тобының қалған бөліктері МЕМСТ 1583-93 бойынша I және II топтардың қорытпаларынан алынады және оларды бірге өңдеуге болады.
2. Сонымен қатар, бүрку арқылы алынған бөлшектерді бөлуге болады. Әдетте, бұл құю әдісі құрамында темірі жоғары AK9M2 және AK12M2 қорытпаларынан құйма дайындайды.
3. Мүмкіндігінше қозғалтқыш сынықтарынан құрамында темірі бар қондырмалар: шпилькалардың, болттардың, төсемдердің және кірістірулердің қалдықтары алынады.
4. Көлемді қалдықтарды пресс қайшылармен, гидравликалық қайшылармен немесе әртүрлі ұсатқыштармен ұсақтауға болады.
5. Басқа жүйелердің қорытпаларынан алынған элементтерді мотор сынықтарынан оқшаулау үшін арнайы химиялық құрамды экспресс анализаторлар қолданылады.
1.2 Алюминий қалдықтарын қайта өңдеу үрдісі
Деформацияланған жартылай фабрикаттардың қалдықтары негізінен ірі металлургиялық зауыттарда өңделеді, олар да сонда шығарылады. Мұндай жағдайларда олар өңдеу цехтарында қорытпалардың сорттары бойынша сақталады, содан кейін олар жинақталған сайын балқыту цехтарына қайтарылады. Ұзақ жұмыс циклі нәтижесінде пайда болатын қалдықтар Вторцветмет кәсіпорындарында жиналып, қорытпалардың сорттары мен түрлері бойынша сұрыпталады.
Алюминийдің кристалл торларының қарапайым куб қабырғасының өлшемі (кезең) тазалығымен 99,97 % бұл 0,4046 +- 0,0004 нм құрайды.
Алюминий үшін бұл көлемді дөңгелектеп 0,404нм тең қабылдайды. Қарарпайым ұяшықтағы алюминийдің екі жақын иондары арасындағы қашықтық 0,286 нм құрайды.
Алюминийде аллотропиялық өзгерістер жоқ. Қатты және балқытылған алюминийдің тығыздығы оның тазалығы жоғарылаған сайын төмендейді.
Балқыту кезінде тазалығы 99,65 % алюминий көлемі 6,25 %-ға артады, барынша тазасы - 6,6 %-ға. Балқытылған алюминийдің температурасының артуына байланысты оның жылу-, және электрөткізгіштігі төмендейді. Сонымен қатар қайнау температурасы да металдың тазалығына байланысты және түрлі деректер бойынша 2348-2520 °С құрайды.
Алюминий жоғары электрөткізгіштікке ие және Ag, Cu және Au - дан кейінгі металдар арасында төртінші орынға ие. 20°С температурада 99,99% (А99) алюминийдің меншікті электр өткізгіштігі (γ) 37,9 МСмм (метрге МегаСименс) құрайды. Алюминийде қоспалар ретінде болатын элементтердің саны мен табиғаты γ көлеміне үлкен әсер етеді. Барлық дерлік элементтер алюминийдің электр өткізгіштігін төмендетеді. Әсер ету дәрежесі бойынша (кему) оларды келесі қатарға орналастыруға болады: Cr, Mn, Ti, Mg, Cu, Zn, Si, Fe, Ni.
Осылайша, алюминийдің жиілілігінің төмендеуі (легирлеуші элементтер мен қоспалардың жиынтық санын көбейту) оның электрөкізгіштігін төмендетеді. Көптеген металдар алюминийге (олардың КОҚ - кристалдық торлары бар) изоморфты болып табылады, бірақ қолайсыз өлшемдік фактор (dAldMe қатынастар) бойынша алюминиймен бірге үздіксіз қатты сұйықтықтар шығармайды.
Қатты күйдегі алюминийдегі максималды ерігіштігі бойынша элементтерді төрт топқа бөлуге болады [3]:
1) өте жоғары ерігіштігі бар элементтер (10% - дан жоғары) - Mg, Ag, Zn;
2) жоғары ерігіштігі бар элементтер ( -10% - дан) - Mn, Si, Li, Cu, Ge; 3) ерігіштігі төмен элементтер (0,2 - 0,7% бастап) - Cr, Ti, Zr, V, Mo;
3) ерігіштігі өте төмен элементтер (0,01% - дан аз) - Be, Na, Ce, Sr, Fe және т. б.
Өндірістік алюминий қорытпаларындағы негізгі қоспалауыш элементтері Cu, Si, Mg, және Zn болып табылады. Қосымша қоспалауыш элементтер көпшілік бөлікте ауыспалы (Mn, Cr, Ni, Ti, Zr) металдарға жатады. Аз қоспалар - қатты алюминийдегі (Na, Be, Sr, Cd, B) өте аз мөлшерлік еріткіштерімен.
Содан кейін олар ұсақталып, арнайы пресстерге оралады. Пресс пакеттерінің өлшемдері МЕМСТ 1639-2009 бойынша реттеледі. Әртүрлі жабындары бар (лак, бояу және т.б.) қалдықтарды алдын ала күйдіруге болады. Қалдық электр кабельдері мен сымдары, ең алдымен, оқшаулау мен құрыштан босатуды талап етеді. Оқшаулағыш әдетте поливинилхлорид негізіндегі өнім болып табылады. Ол бір мезгілде ұнтақтаумен арнайы штраб құрылғыларының көмегімен бөлінеді. Ұсақталған оқшаулау одан әрі қайта өңдеу үшін мамандандырылған кәсіпорындарға жіберіледі.
Оқшаулаудан тазартылған сымдар белгілі бір өлшемнің (әдетте кем дегенде 3 мм) бөлігіне ұсақталады. Дегенмен, ұнтақтау процесі кезінде кішірек фракциялар да пайда болуы мүмкін. Бұл жағдайда бөлшек бойынша сұрыптау ұсынылады. Үлкен фракция брикеттеледі және қайта өңдеуге қайталама металлургия кәсіпорындарына жіберіледі. Ұсақ фракциялар темір негізіндегі бірқатар қорытпаларды өндіруде тотықсыздандырғыш ретінде қолданылады. Электр өнеркәсібінің қалдықтары химиялық құрамы бойынша ең таза болып табылады, өйткені өнімдер легирленбеген алюминийден алынған. Чиптер қайта балқыту үшін мұқият және көп сатылы дайындықты қажет етеді.
Бұл оның қалыптасу процесінде кескіш құралдың тозуынан кесу сұйықтығымен (салқындатқыш), құрамында темірі бар қондырмалармен бітеліп қалуына байланысты. Жинақталу процесінде жоңқаларға құрамында темірі бар қорытпалардан жасалған жоңқалар, шүберектер, қағаз, ағаш және т.б.
Алюминий құю қорытпаларынан бұйымдарды өңдеу кезінде бос жоңқалар түзіледі. Вьюнообразды - алюминий қорытпаларынан жасалған бұйымдар. Жоңқалар бастапқы күйінде пайда болған қорытпаның сыныбын анықтау мүмкін болмағандықтан, құйылған және соғылған қорытпалардың жоңқалары өңдеуге бөлек дайындалады.
Өңдеу үшін алынған чиптердегі ылғал мен салқындатқыштың мөлшері 50% дейін болуы мүмкін. Сондықтан бірінші кезеңде ылғал мен салқындатқыш сұйықтықтың қалдықтары барабанды типтегі пештерде күйдіру арқылы жойылады. Бұл операциядан кейін жоңқалардағы ылғалдылық салмағы 0,2% аспауы керек. Содан кейін кептірілген чиптер магниттік сепараторға жіберіледі. Магниттік бөлу магнит өрісінің әсерінен алюминий (магнитті емес) чиптерді темір негізіндегі қорытпалардан жасалған жоңқалар мен қосымшалардан бөлуден тұрады. Соңғы кезеңде қайта өңдеуге дайын өнім пресстерге оралады.
Балқыту пешіне кірер алдында шлак байытады. Қожды байыту үшін ұсақтау және өңдеу қондырғысы қолданылады. Бұл қондырғыда қождың металл, оксид және тұз компоненттерін бөлу, тазарту, жою және жіктеу жүргізіледі. Қождың металл фракциясын бөлу пластикалық металл бөлшектерінен сынғыш оксидтер мен флюстерді ұнтақтау және бөлу арқылы жүзеге асырылады.
Алюминий шлактарынан металл алу үлесі 90%-ға жетеді. Алюминий шлактары іріктеу және ұнтақтау сатыларынан өтеді. Нәтижесінде өңдеуге немесе басқа мақсаттарға пайдалануға болатын әртүрлі фракциялар алынады. Қож 200 мм саңылаулары бар тор арқылы концентрация цехына тиеледі. Бұл торда қалған бөліктер алынып, бөлек ұсақталады. Тордан өткен материал шағын азық бункеріне жиналып, сол жерден тербелмелі науалық конвейер арқылы бірінші сатыдағы ұсақтағышқа тасымалданады.
Бұл әдетте балғалы диірмен.Ұсақталған материал дірілдейтін науалы конвейер арқылы шелектегі элеваторға немесе материалды діріл экранға жеткізетін көлбеу таспалы конвейерге шығарылады. Елеуіш әртүрлі көлемдегі тесіктері бар екі палубамен жабдықталған. Механикалық байыту нәтижесінде алынған алюминий өлшемі бойынша сұрыпталады.
№ 1 фракция - 50 мм-ден асатын шлак бөліктері,
№ 2 - 50 мм-ден аз. 50 мм-ден асатын фракция жалпы ағыннан бөлініп, темірді бөлуге арналған магниттік барабанмен жабдықталған таспалы конвейерге беріледі.
Содан кейін ол қоймаға түседі. Елеуіштен өткен фрагменттердің өлшемі 50 мм-ден аз және шар диірменіне түседі. Онда шлак бөлшектері ұсақталады. Ұсатқыш алюминийді оксидтерден босатады және қождың үлкен бөліктерін бөледі, бұл олардың құрамындағы алюминийді алуға көмектеседі. Алынған шаң ауа ағынымен жойылады. Нәтижесінде диірменнен №2 байытылған шлак фракциясы шығады.
Алынған шаңды алюминийді қайта өңдеуде пайдалану мүмкін емес. Бірақ оның құрамында алюминийдің дисперсті бөлшектері бар және оны құю зауыттарында бастарды жылытуға арналған экзотермиялық қоспа ретінде пайдалануға болады. Шаң мата сүзгісі бар шаң жинағышта жиналады. Елеуіш пен ұсақтағыш арасында орнатылған барлық аралық конвейерлер темір бөлшектерін кетіру үшін магниттік барабандармен жабдықталған. Кейбір жағдайларда шарлы диірменге дейін, атап айтқанда, нашар қожды өңдеу кезінде екінші торды орнату қажет болуы мүмкін.
Бұл електен өткізілген зат қалдық шлак деп аталады және оны құю цехында да қолдануға болады. №1 және №2 өлшемді фракциялар айналмалы барабанды пештерде балқытады.
Олар әдетте 70-80% алюминийден тұрады және алюминий қорытпаларын өндіру үшін бағалы шикізат болып табылады. Айналмалы барабанды пеште металды алудың ең тиімді технологиясы металдық және металл емес қоспалардың көп мөлшері болған кезде жоғары меншікті беті бар қожды өңдеуге мүмкіндік береді.
Алюминий қорытпаларындағы қоспалар қорытпаның маркасымен анықталады, оған байланысты жоғарыда аталған барлық элементтер оларға кіре алады. Алюминий қорытпаларындағы ең теріс қоспа - ол - темір. Әдеттегі "Al - қоспалауыш элемент" күйінің диаграммасы және әртүрлі мақсаттағы қорытпалар үшін концентрация аймақтарының орналасуы суретте көрсетілген.
Аз қоспалауыш құймалар (1 аймақ) беріктендіруші термиялық өңдеуге қабілетті емес және беріктігі жоғары емес (σв= 130...200 МПа), бірақ жақсы икемді (δ 30-40 % астам), қысымның барлық түрлерімен тамаша өңделеді және біріктіргіштік барлық түрлерімен тамаша өңделеді.
Орташа легирленген қорытпалар (II және III аймақтар) қатайтатын термиялық өңдеуге бейім. Мұндай қорытпалардың беріктігі легірлену дәрежесіне байланысты 600 МПа, ал икемділігі 20% жетуі мүмкін. Бұл жағдайда деформацияланатын қорытпалардың икемділігі пластикалық деформация процесінде интерметаллидті және басқа құрылымдық компоненттердің тазалығы мен ұнтақталуына байланысты құю қорытпаларына қарағанда жоғары.
Жоғары легирленген қорытпалар (IV аймақ) құю қорытпалары болып табылады, өйткені олардың құрамында эвтектикада металлидті фазаның көп мөлшері бар, бұл пластикалық деформациямен өңдеуге кедергі келтіреді. Белгілі болғандай, құю қасиеттері құйманың химиялық құрамын эвтетикалыққа жақындату арқылы жақсарады. Осы көзқарасқа байланысты, абзалы эвтетикалық құймаларды пайдалану. Бірақ іс жүзінде бұл эвтектикалық нүктесі 11,7-12,4% Si болатын Al-Si жүйесінің қорытпалары үшін ғана толық жүзеге асырылады. Al-MP қорытпаларында эвтектикалық нүкте таза алюминийге жақын (2,1% Mn), AL-Zn қорытпаларында мырышқа жақын (95% Zn). Al-Mg және AL-Cu қорытпаларында эвтектика 33%-да орналасқан және құрамында Al3Mg2 немесе CuAl2 интерметаллидтерінің көп мөлшері бар, бұл мұндай эвтектикалық құрамды қорытпаларды өнеркәсіптік пайдалануға жол бермейді.
1.3 Алюминий қалдықтарының қолданылуы
Алюминийді криолит-глинозем балқымасын ваннада сұйық металл катодты және көміртекті графит анодын электролиздеу арқылы алады. Алюминий өндірісі үшін электролит криолит-глинозем балқымасы болып табылады. Криолит - Na3AIF6 (3NaF AIF3) тең балқитын қосылыс. Бұл балқыманың бірқатар маңызды кемшіліктері бар.
1. Балқытылған криолит-глинозем электролиттер өте коррозиялық болып табылады. Оларда тек графит және басқа көміртекті материалдар ғана тұрақты.
2. Бұл электролиттердің электролизі атмосфераны уландыратын газ тәрізді фторид сутегінің және құрамында фтори бар шаңның бөлінуімен бірге жүреді.
3. Криолит және фторид тұздары қымбат және тапшы материалдар болып табылады, бұл алюминий құнына кері әсер етеді. Бірақ, осыған қарамастан, бүгінгі күні криолит алюминий оксидінің жалғыз еріткіші болып табылады.
Технологиялық қасиеттердің күй диаграммасымен салыстырғанда өзгеруі ерігіштік шегінен төмен легирленген құрамдас бөлігі бар қорытпалардың жоғары иілгіштікке және жоғары температурада ең төменгі беріктікке ие болатынын көрсетеді. Құрамында Al - Zn - Cu - Si - Fe бар алюминий қалдықтарының химиялық құрамын талдау, белгілі бір металдың құрамына байланысты алюминий қорытпасының еріту процесін металдың химиялық құрамында OH - иондары бар сілтілі ерітіндісі бар металмен әрекеттесуінің нәтижесі ретінде қарастыру керектігін көрсетеді. Алюминий қорытпаларын алюминий қорытпасының кристалдық торындағы элементтердің біркелкі таралуы ретінде қарастыру керек.
Химиялық белсенділік тұрғысынан алюминий қорытпалары сумен және сілтімен жанасқанда пайда болатын жергілікті гальваникалық элементтер болып табылады [7].
Осылайша, алюминий өндірісінің қалдықтары кейбір салалар үшін шикізат көзі ретінде ерекше практикалық қызығушылық тудырады. Қазіргі уақытта олардан алюминий алудан кейін түзілетін мұндай қалдықтарды өңдеудің бірнеше әдістері ғана белгілі [6]:
− домна әдісімен алюминий цементін өндіруде табиғи бокситтерді алюминий өндірісінің қалдықтарымен ішінара ауыстыру. Бұл домна пештеріндегі кокс шығынын бір килограмм алюминий өндірісінің қалдықтарына 0,67-1 кг-ға азайтуға мүмкіндік береді[6];
- алюминий өндірісінің қалдықтарын жасушалық бетон өндірісінде кешенді қоспа ретінде пайдалану және тұздардан сумен жуып, қалдықтардың суспензиясын минералды қышқылдармен өңдегеннен кейін техникалық алюминий тұздарын (сульфаттар, гидроксосульфаттар, гидроксохлоридтер) алу ұсынылады, олар қалалық ағынды сулардың тұнбаларын сүзу кезінде коагулянттар ретінде қолданылады [7];
− алюминий өндірісінің қалдықтарын қолданудың перспективалы әдістерінің бірі оның негізінде шпинельпериклазды материалды және периклазашпинельді отқа төзімді заттарды алу болып табылады.
Синтезделген материалдың құрамына кіретін алюмомагнезиялы шпинельдің құнды техникалық қасиеттері бар. Оның құрамында периклаза отқа төзімді болуы олардың деформациясының басталу температурасын және термиялық тұрақтылығын арттырады [8].
Отқа төзімді материалдардың шикізаты қарапайым және күрделі оксидтер, оттегісіз қосылыстар (мысалы, графит, нитридтер, карбидтер, боридтер, силицидтер), сонымен қатар оксинитридтер, оксикарбидтер, сиалондар.
Отқа төзімді материалдарды өндіру үшін әртүрлі технологиялар мен процестер қолданылады. Алдын ала, термиялық өңдеу және компоненттерді ұнтақтау, пластмассадандырылған компоненттерді қосу арқылы қоспаларды дайындау, оларды механикалық және гидравликалық престерде престеу немесе экструзия арқылы бұйымдарға қалыптау, кейіннен қосымша престеу немесе құю, материалдың қажетті қасиеттерін алу үшін туннельде, жиі емес мерзімді және газ камералы пештерде күйдіру технологиялары басым.
Алюминий өндірісінің қалдықтары отқа төзімді өнеркәсіп өнімдері үшін бағалы шикізат болып табылады және оларды кәдеге жарату өнеркәсіптік аймақтардағы экологиялық жағдайды жақсартады.
Қазір әлемде 300-ден астам компания әртүрлі сорбенттер шығарады, бірақ нарықта ең танымал бірнеше ондаған атаулар бар. Сорбенттердің әрқайсысының артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Сорбенттерді әртүрлі белгілерге қарай жіктейді: :: бастапқы шикізат; :: дисперсия; :: құрылымның кеуектілігі; :: сумен сулану сипаты; :: арнайы қасиеттер; :: сусымалы. Тәжірибе көрсеткендей, мұнай мен мұнай өнімдерінің авариялық төгілуін оқшаулау бойынша жұмыстарды неғұрлым тиімді және үнемді жүргізу үшін сорбентті таңдау критерийлерін анықтау қажет [2-4]. Оларға мыналар жатады: :: сорбенттің құрылымы: сусымалы материал; :: сорбенттің толық қанығу уақыты: минималды; :: уыттылық: экологиялық зиянсыз; :: жұмыс температурасының диапазоны: минустан плюске дейін; :: қалқымалық: жоғары; :: сорбентті қолдану және жинау мүмкіндігін анықтайтын технологиялық; :: сорбентті жою мүмкіндігі. Климаттық жағдайларға байланысты сорбенттің жұмыс температурасының көрсеткіші бойынша қасиеттері маңызды болып табылады. Сондай-ақ, объектілерді мұнай мен мұнай өнімдерінен тазарту кезінде сорбенттер ең аз шығындармен толық тазарту мүмкіндігімен жоюды қамтамасыз етуі керек. Сонымен қатар, сорбенттің маңызды көрсеткіштерінің бірі-регенерация мүмкіндігі, регенерацияның қарапайымдылығы және сорбент құнының мөлшері. Барлық сорбенттер бейорганикалық, табиғи органикалық және органоминералды, сондай-ақ синтетикалық болып бөлінеді [5].
Бүгінгі таңда ластануды жоюдың әртүрлі әдістері бар: механикалық, биологиялық және физико-химиялық. Ең маңызды орын-суды мұнай мен мұнай өнімдерінен сорбциялық тазарту. Сорбенттерде бірқатар белгілі бір көрсеткіштер болуы керек: айтарлықтай адсорбциялық сыйымдылық, гидрофобтылық, химиялық және термиялық төзімділік, қалқымалық, ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz