В Комсомольске-на-Амуре отработали технологию по переработке металлоотходов

В Комсомольске-на-Амуре – инженерной и промышленной столице Дальнего Востока России – отработали технологию по переработке металлоотходов с последующим получением литых заготовок. Такая переработка имеет большое экономическое и экологическое значение. Специалисты, занимающиеся изучением оборота металлов, давно пришли к выводу, что количество первичных природных ресурсов, необходимых для производства металлов, ограничено. В связи с этим, получение из металлоотходов вторичных материалов – это необходимость для развития экономики.


Над технологией, которая основывается на алюминотермии, работает коллектив Института машиноведения и металлургии Дальневосточной академии наук (ИМИМ ДВО РАН), состоящий из шести человек. О достоинствах и перспективах технологии рассказал канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник – Комаров Олег Николаевич.


Что за технология используется и для чего это?

Алюминотермия – способ получения металлов, неметаллов, а также сплавов восстановлением их оксидов металлическим алюминием по основной реакции:

 1.jpg

При этом выделяется большое количество теплоты, продукты реакции нагревается свыше 2500 °C, что обеспечивает возможность получения железоуглеродистых сплавов, которые в дальнейшем заливаются в литейные формы и формируются литые заготовки. Содержащиеся в исходных материалах примесные элементы хром, марганец, кремний и др. провоцируют протекание побочных окислительно-восстановительных реакций.

 

Какие металлоотходы используются?

Железная окалина – смесь оксидов железа разной окисленности. Состав железной окалины непостоянен и зависит от условий образования. Алюминиевая стружка с разнообразным содержанием примесных элементов в составе сплава. Стружка разнообразных черных сплавов.

 

Откуда поступают к вам отходы?

Стружка цветных и черных сплавов - это отходы механообрабатывающих цехов машиностроительных предприятий, а окалина, является отходом прокатных, кузнечных отделений и отделений непрерывного литья заготовок предприятий металлургической отрасли. Например, стружка алюминиевых сплавов поставляется с комсомольского авиастроительного завода, а окалина приобретается на комсомольском металлургическом заводе.

 

Как использование металлоотходов отражается на качестве изделий, отливок?

Качество получаемой продукции главным образом зависит от условий протекания экзотермической реакции, а именно от температурных параметров реакций, значения которых обуславливаются соотношением компонентов термитных смесей и их химическим составом. Получаемые отливки целиком из металла образующегося в результате протекания экзотермической реакции в термитных смесях, не уступают по параметрам физико-механических свойств, а в ряде случаев даже превосходят заготовки, полученные по традиционным технологическим процессам со схожим химическим составом. Однако получение отливок с требуемыми свойствами возможно при практически отработанных режимах их получения. При несоблюдении рекомендаций возможно получение отливок с недоливами и непроливами, газовой пористостью, повышенной усадкой, ликвацией и другими литейными дефектами.

2.jpg 

Насколько это выгодно? Не проще и дешевле утилизировать отходы и купить готовый металл/сплав?

Более половины затрат при традиционном литье составляют затраты на топливо и электроэнергию. Кроме того, большая часть алюминиевой стружки в ходе переплавки сгорает, увеличивая безвозвратные потери металла и причиняя ущерб окружающей среде. При обеспечении рационального использования ресурсов проблемой является низкая эффективность утилизации и переработки отходов машиностроительных и металлургических предприятий (ОММП), к которым относят: окалину, стружку черных и цветных металлов. Накопившиеся ОММП используются в процессе производства  лишь в объеме 10–15%. Наличие шлакоотвалов, используемых для захоронения окалины, обедненного скрапа и шлака, занимающих значительные земельные площади, на которых происходит выветривание металлургической пыли, приводят к загрязнению атмосферы и водоемов. Утилизация мелкой стружки черных и цветных металлов затруднительна вследствие высокой доли их угара при переплаве, что делает этот процесс экономически малоэффективным, а окалину лишь частично используют для обезуглероживания стали. Помимо этого термитные технологии обладают рядом несомненных преимуществ в сравнении с традиционными методами литья: исключение из технологического цикла печей для получения расплава, в результате чего энергозатраты сокращаются по сравнению с традиционным переплавом, в последнем случае доля расходов, связанных с энергозатратами, достигает 50 % от конечной стоимости продукции; получение изделий целиком из металла, образующегося в ходе экзотермической реакции; снижение использования традиционных шихтовых материалов; возможность получения металлопродукции вне специализированных подразделений; переработка металлоотходов машиностроительных предприятий; сокращение площадей, используемых для складирования отходов производства; сокращение времени получения металлоизделий. Все указанные особенности получения литья алюмотермитным переплавом позволяют уменьшить себестоимость литья при соблюдении его качества.

 

У вас тоже есть отходы производства или используете все без остатка?

Шлак, состоящий в основном из оксида алюминия, а также остаточного алюминия и оксидов других металлов. Может использоваться как огнеупорный материал ввиду высокой температуре плавления или как материал стойкий к химически агрессивным веществам, кислоты, расплавы металлов. У нас имеется разработка по производству литых труб с внутренним керамическим покрытием из такого шлака. Также исследуется вопрос о дальнейшей переработке шлака для восстановления алюминия электролизом и других содержащихся в шлаке металлов.

 

Есть какие-то сложности процесса или у вас уже готовая отработанная технология?

Многие аспекты технологии достаточно проработаны для ее внедрения в производстве. Разумеется дальнейшее совершенствование технологии осуществляется и по сей день. Выявляются новые возможности и сферы ее применения. Основными сложностями процесса является скоротечность реакции и ее высокая теплотворность, выражающаяся в высокой температуре продуктов реакции. Нами реализован один патент по разрабатываемым технологическим процессам. Проведены опытные испытания на ряде предприятий дальневосточного региона, где технология показала свою работоспособность.

 

Кто-нибудь уже использует эту технологию или вы первые?

Алюмотермия известна достаточно давно, используется для получения хрома, ванадия, марганца, вольфрама и других металлов и сплавов. Также термитная смесь на основе алюминия используют при сварке рельсов, стальных труб, металлических конструкций, при так называемой термитной сварке. Но именно в качестве технологии по переработке отходов, с последующим получением литых заготовок с требуемыми свойствами, данных об использовании не установлено.


Где может использоваться технология и кем? Какие перспективы?

Одной из важных особенностей технологии является ее мобильность и независимость от специализированных производственных подразделений, следовательно, утилизация металлоотходов с одновременным получением литой продукции может осуществляться как на предприятиях машиностроительного и металлургического комплекса, так и в полевых условиях для получения заготовок с требуемыми свойствами. Например, для сельскохозяйственной техники. Также возможно получение отливок неответственного назначения, применяемых для декорирования фасадов зданий, заборов, оградок и т.д. На сегодняшний день разрабатываются и патентуются новые вариации утилизации металлоотходов, отрабатываются режимы получения заготовок, исследуются свойства сплавов полученных экзотермическим переплавом для выработки рекомендаций по областям их применения. Перспективой разрабатываемых технологических процессов переработки металлоотходов можно считать их внедрение на предприятиях реального сектора экономики по всей территории Российской Федерации с дальнейшим выходом на зарубежные рынки.

 

В России 2017 год объявлен годом экологии, какое влияние оказывает предлагаемая технология на экологическую ситуацию?

Помимо положительного влияния за счет переработки металлоотходов, имеется и негативный эффект в виде выделяющихся плавильных газов в процессе реакции. Но, согласно проведенным исследованиям, объем газов ниже, чем при традиционных методиках переплава, в 40—60 раз меньше при получении в открытых вагранках и в 10—20 раз меньше, чем при выплавке в индукционных и электродуговых печах.

 

Использование вторичного сырья в качестве новой ресурсной базы – одно из наиболее динамично развивающихся направлений промышленности во всем мире. Во многих странах уже более сотни лет занимаются переработкой металлоотходов, что позволяет защищать окружающую среду, помогает экономить энергетические ресурсы и сохранять природные. В некоторых странах мира такая заготовка и переработка позволяет не только сохранить природные металлические ресурсы, но и принести доход. «Прогнозируется, что до 2020 года РФ останется крупным поставщиком черных металлов на мировой рынок. Модернизация производства черной стали в РФ сводится в основном к замене способов получения стали, осуществляемые как в целом на предприятиях, так и в отдельных цехах, а также к строительству мини-заводов, использующих новые современные агрегаты. Ведущими производителями черных металлов в России являются Новолипецкий металлургический комбинат, Магнитогорский металлургический комбинат, «Северсталь», Нижнетагильский металлургический комбинат, Западно-Сибирский металлургический комбинат. Флагманом Дальневосточного региона на металлургической карте РФ является ОАО «Амурметалл», которое относится к современным, динамично развивающимся и ориентированным на производство предприятиям».


Автор Анастасия Меднева

Выберите вариант регистрации как:

Физическое лицо
Эксперт

Нажимая «Зарегистрироваться», я принимаю Политику конфиденциальности Портала и мобильного приложения.

Войдите в свой аккаунт

Забыли свой пароль? Регистрация

Войти с помощью:

Восстановление пароля

Ваш пароль успешно выслан вам на email

Форма авторизации на сайте
Регистрация
Забыли свой пароль?
Войти как пользователь:
Войти как пользователь
Вы можете войти на сайт, если вы зарегистрированы на одном из этих сервисов:

Регистрация на Портале с помощью электронной почты

Нажимая «Зарегистрироваться», я принимаю Политику конфиденциальности Портала и мобильного приложения.

Спасибо за регистрацию. Теперь можете войти на портал с помощью логина и пароля.

Зарегистрируйтесь на Портале.

Выберите удобный для Вас вариант регистрации.



или


Нажимая «Зарегистрироваться», я принимаю Политику конфиденциальности Портала и мобильного приложения.

Регистрация Эксперта на Портале







Нажимая «Зарегистрироваться», я принимаю Политику конфиденциальности Портала и мобильного приложения.

Спасибо за регистрацию. Теперь можете войти на портал с помощью логина и пароля.

Портал профессионального образования Хабаровского края создан по инициативе Краевого государственного автономного образовательного учреждения дополнительного профессионального образования «Хабаровский краевой институт развития системы профессионального образования» (КГАОУ ДПО ХКИРСПО). Вы так же можете скачать мобильное приложение профессионального образования Хабаровского края. Мобильное приложение разработано для iOS и Android.