Zlievárenský odpad. Environmentálne problémy zlievarenských skládok. "Mapy a diagramy v prezidentskej knižnici"

26.11.2019

Podrobnosti Zverejnené dňa 18.11.2019

Vážení čitatelia! Od 18.11.2019 do 17.12.2019 bola našej univerzite poskytnutý bezplatný testovací prístup k novej unikátnej kolekcii v Lan ELS: Military Affairs.
Kľúčová vlastnosť Táto zbierka je vzdelávacím materiálom od niekoľkých vydavateľov, vybraným špeciálne pre vojenské témy. Zbierka obsahuje knihy od vydavateľstiev ako: Lan, Infra-Engineering, New Knowledge, Russian Štátna univerzita Spravodlivosť, MSTU im. N. E. Bauman a niektorí ďalší.

Otestujte prístup do systému elektronickej knižnice IPRbooks

Podrobnosti Zverejnené dňa 11.11.2019

Vážení čitatelia! Naša univerzita získala od 11.08.2019 do 31.12.2019 bezplatný testovací prístup do najväčšej ruskej plnotextovej databázy - IPR BOOKS Electronic Library System. ELS IPR BOOKS obsahuje viac ako 130 000 publikácií, z toho viac ako 50 000 unikátnych vzdelávacích a vedeckých publikácií. Na platforme máte prístup k aktuálnym knihám, ktoré nie je možné nájsť vo verejnej doméne na internete.

Prístup je možný zo všetkých počítačov v univerzitnej sieti.

"Mapy a diagramy v prezidentskej knižnici"

Podrobnosti Zverejnené 06.11.2019

Vážení čitatelia! 13. novembra o 10:00 pozýva knižnica LETI v rámci zmluvy o spolupráci s Prezidentskou knižnicou Borisa Jeľcina zamestnancov a študentov univerzity na webinárovú konferenciu „Mapy a diagramy vo fonde prezidentskej knižnice“ . Podujatie sa uskutoční vo vysielacom formáte v čitárni Katedry sociálno-ekonomickej literatúry knižnice LETI (budova 5, miestnosť 5512).

3/2011_MGSU TNIK

VYUŽITIE ODPADU Z VÝROBY LÍTIA PRI VÝROBE STAVEBNÝCH VÝROBKOV

RECYKLÁCIA ODPADU ZO Zlievarenskej výroby PRI VÝROBE STAVEBNÝCH VÝROBKOV

B.B. Zharikov, B.A. Yezersky, H.B. Kuznecovová, I.I. Sterkhov V.V. Zharikov, V.A. Yezersky, N.V. Kuznecovová, I.I. Sterhov

V predkladaných štúdiách sa uvažuje o možnosti recyklácie použitého formovacieho piesku pri jeho použití pri výrobe kompozitných stavebných materiálov a výrobkov. Navrhujú sa receptúry stavebných materiálov odporúčaných na získanie stavebných blokov.

V súčasných výskumoch sa skúma možnosť recyklácie naplnenej formovacej prísady pri jej použití pri výrobe kompozitných stavebných materiálov a výrobkov. Ponúkajú sa zmesi stavebných materiálov odporúčané pre stavebné bloky recepcie.

Úvod.

V priebehu technologického procesu je zlievarenská výroba sprevádzaná tvorbou odpadov, ktorých hlavný objem tvorí použité formovanie (OFS) a jadrové piesky a troska. V súčasnosti sa ročne skládkuje až 70 % týchto odpadov. Skladovanie priemyselného odpadu pre samotné podniky sa stáva ekonomicky neúčelné, pretože kvôli sprísňovaniu environmentálnych zákonov je potrebné zaplatiť environmentálnu daň za 1 tonu odpadu, ktorej množstvo závisí od druhu skladovaného odpadu. V tomto smere vzniká problém likvidácie nahromadeného odpadu. Jedným z riešení tohto problému je využitie OFS ako alternatívy k prírodným surovinám pri výrobe kompozitných stavebných materiálov a produktov.

Využitím odpadov v stavebníctve sa zníži environmentálna záťaž územia skládok a odstráni sa priamy kontakt odpadov s životné prostredie, ako aj zvýšiť efektívnosť využívania materiálnych zdrojov (elektrina, palivo, suroviny). Okrem toho materiály a produkty vyrobené s použitím odpadu spĺňajú požiadavky environmentálnej a hygienickej bezpečnosti, pretože cementový kameň a betón sú detoxikačnými látkami pre mnohé škodlivé zložky, vrátane popola zo spaľovania obsahujúceho dioxíny.

Cieľom tejto práce je výber skladieb viaczložkových kompozitných stavebných materiálov s fyzikálno-technickými parametrami -

VESTNÍK 3/2011

mi, porovnateľné s materiálmi vyrobenými s použitím prírodných surovín.

Experimentálne štúdium fyzikálnych a mechanických vlastností kompozitných stavebných materiálov.

Zložkami kompozitných stavebných materiálov sú: použitý formovací piesok (modul veľkosti Mk = 1,88), čo je zmes spojiva (etylsilikát-40) a kameniva (kremenný piesok rôznych frakcií), používaný na úplnú alebo čiastočnú náhradu jemného kameniva v zmes kompozitného materiálu; portlandský cement M400 (GOST 10178-85); kremenný piesok s Mk=1,77; voda; superplastifikátor C-3, ktorý pomáha znižovať spotrebu vody v betónovej zmesi a zlepšuje štruktúru materiálu.

Experimentálne štúdie fyzikálnych a mechanických vlastností cementového kompozitného materiálu s použitím OFS boli realizované metódou experimentálneho plánovania.

Ako funkcie odozvy boli zvolené tieto ukazovatele: pevnosť v tlaku (U), nasiakavosť (U2), mrazuvzdornosť (!h), ktoré boli stanovené metódami, resp. Táto voľba je spôsobená skutočnosťou, že v prítomnosti prezentovaných charakteristík výsledného nového kompozitu stavebný materiál je možné určiť rozsah jeho použitia a účelnosť použitia.

Za ovplyvňujúce faktory boli považované: podiel obsahu drveného OFS v kamenive (x1); pomer voda/spojivo (x2); pomer plnivo/spojivo (x3); množstvo C-3 plastifikačnej prísady (x4).

Pri plánovaní experimentu boli rozsahy zmien faktorov brané na základe maximálnych a minimálnych možných hodnôt zodpovedajúcich parametrov (tabuľka 1).

Tabuľka 1. Intervaly variácií faktorov

Faktory Rozsah faktorov

x, 100% piesok 50% piesok + 50% drvený OFS 100% drvený OFS

x 4 % hmotn. spojivo 0 1,5 3

Zmena faktorov miešania umožní získať materiály so širokou škálou stavebných a technických vlastností.

Predpokladalo sa, že závislosť fyzikálnych a mechanických charakteristík možno opísať redukovaným polynómom neúplného tretieho rádu, ktorého koeficienty závisia od hodnôt úrovní zmiešavacích faktorov (x1, x2, x3, x4) a sú postupne opísané polynómom druhého rádu.

V dôsledku experimentov sa vytvorili matice hodnôt funkcií odozvy Yb, Y2, Y3. Ak vezmeme do úvahy hodnoty opakovaných experimentov pre každú funkciu, získali sa hodnoty 24*3=72.

Odhady neznámych parametrov modelov boli nájdené pomocou metódy najmenších štvorcov, to znamená minimalizovaním súčtu štvorcových odchýlok hodnôt Y od hodnôt vypočítaných modelom. Na opísanie závislostí Y=Dxx x2, x3, x4 boli použité normálne rovnice metódy najmenších štvorcov:

)=Xm ■ Y, odkiaľ:<0 = [хт X ХтУ,

kde 0 je matica odhadov neznámych parametrov modelu; X - matica koeficientov; X - transponovaná matica koeficientov; Y je vektor výsledkov pozorovania.

Na výpočet parametrov závislostí Y=Dxx x2, x3, x4 boli použité vzorce uvedené pre plány typu N.

V modeloch na hladine významnosti a=0,05 bola významnosť regresných koeficientov kontrolovaná pomocou Studentovho t-testu. Vylúčením nevýznamných koeficientov sa určila výsledná podoba matematických modelov.

Analýza fyzikálnych a mechanických vlastností kompozitných stavebných materiálov.

Najväčší praktický záujem sú o závislosti pevnosti v tlaku, nasiakavosti a mrazuvzdornosti kompozitných stavebných materiálov s týmito fixnými faktormi: pomer W/C - 0,6 (x2 = 1) a množstvo plniva vo vzťahu k spojivu - 3: 1 (x3 = -1). Modely skúmaných závislostí majú tvar: pevnosť v tlaku

y1 \u003d 85,6 + 11,8 x1 + 4,07 x4 + 5,69 x1 - 0,46 x1 + 6,52 x1 x4 - 5,37 x4 + 1,78 x4 -

1,91- x2 + 3,09 x42 absorpcia vody

y3 \u003d 10,02 - 2,57 x1 - 0,91-x4 -1,82 x1 + 0,96 x1 -1,38 x1 x4 + 0,08 x4 + 0,47 x4 +

3,01- x1 - 5,06 x4 mrazuvzdornosť

y6 \u003d 25,93 + 4,83 x1 + 2,28 x4 + 1,06 x1 + 1,56 x1 + 4,44 x1 x4 - 2,94 x4 + 1,56 x4 + + 1,56 x2 + 3, 56 x42

Na interpretáciu získaných matematických modelov boli skonštruované grafické závislosti cieľových funkcií na dvoch faktoroch s pevnými hodnotami ostatných dvoch faktorov.

"2L-40 PL-M

Obrázok - 1 izočiary pevnosti v tlaku kompozitného stavebného materiálu, kgf / cm2, v závislosti od podielu OFS (X1) v kamenive a množstva superplastifikátora (x4).

I C|1u|Mk1^|b1||mi..1 |||(| 9 ^ ______1|ЫИ<1ФС

Obrázok - 2 Izoliary nasiakavosti kompozitného stavebného materiálu, % hmotnosti, v závislosti od podielu OFS (x\) v kamenive a množstva superplastifikátora (x4).

□ZMO ■ZO-E5

□ 1EU5 ■ EH) B 0-5

Obrázok - 3 Izolínie mrazuvzdornosti kompozitného stavebného materiálu, cykly v závislosti od podielu OFS (xx) v kamenive a množstva superplastifikátora (x4).

Analýza povrchov ukázala, že pri zmene obsahu OFS v plnive z 0 na 100 % priemerný nárast pevnosti materiálov o 45 %, pokles nasiakavosti o 67 % a zvýšenie mrazuvzdornosti. o 2 krát. Keď sa množstvo superplastifikátora C-3 zmení z 0 na 3 (% hmotn.), pozoruje sa zvýšenie pevnosti v priemere o 12 %; absorpcia vody podľa hmotnosti sa pohybuje od 10,38 % do 16,46 %; s plnivom pozostávajúcim zo 100% OFS sa mrazuvzdornosť zvyšuje o 30%, ale s plnivom, ktoré pozostáva zo 100% kremenného piesku, mrazuvzdornosť klesá o 35%.

Praktická implementácia výsledkov experimentov.

Analýzou získaných matematických modelov je možné identifikovať nielen zloženie materiálov so zvýšenými pevnostnými charakteristikami (tabuľka 2), ale aj určiť zloženie kompozitných materiálov s vopred určenými fyzikálnymi a mechanickými vlastnosťami so znížením podielu spojiva v zloženie (tabuľka 3).

Po analýze fyzikálnych a mechanických vlastností hlavných stavebných produktov sa ukázalo, že formulácie získaných kompozícií kompozitných materiálov s použitím odpadu zo zlievarenského priemyslu sú vhodné na výrobu stenových tvárnic. Tieto požiadavky zodpovedajú zloženiam kompozitných materiálov, ktoré sú uvedené v tabuľke 4.

Х1 (zloženie kameniva, %) х2 (W/C) Х3 (kamenivo/spojivo) х4 (super plastifikátor, %)

OFS piesok

100 % 0,4 3 1 3 93 10,28 40

100 % 0,6 3 1 3 110 2,8 44

100 % 0,6 3 1 - 97 6,28 33

50 % 50 % 0,6 3 1 - 88 5,32 28

50 % 50 % 0,6 3 1 3 96 3,4 34

100 % 0,6 3 1 - 96 2,8 33

100 % 0,52 3 1 3 100 4,24 40

100 % 0,6 3,3:1 3 100 4,45 40

Tabuľka 3 - Materiály s vopred určenými fyzikálnymi a mechanickými _charakteristikami_

X! (zloženie kameniva, %) х2 (W/C) х3 (kamenivo/spojivo) х4 (superplastifikátor, %) Lf, kgf/cm2

OFS piesok

100 % - 0,4 3:1 2,7 65

50 % 50 % 0,4 3,3:1 2,4 65

100 % 0,6 4,5:1 2,4 65

100 % 0,4 6:1 3 65

Tabuľka 4 Fyzikálne a mechanické vlastnosti stavebného kompozitu

materiály využívajúce odpad zo zlievarenského priemyslu

х1 (zloženie kameniva, %) х2 (W/C) х3 (kamenivo/spojivo) х4 (super plastifikátor, %) Fc, kgf/cm2 w, % P, g/cm3 Mrazuvzdornosť, cykly

OFS piesok

100 % 0,6 3:1 3 110 2,8 1,5 44

100 % 0,52 3:1 3 100 4,24 1,35 40

100 % 0,6 3,3:1 3 100 4,45 1,52 40

Tabuľka 5 - Technické a ekonomické charakteristiky stenových tvárnic

Stavebné výrobky Technické požiadavky na stenové bloky v súlade s GOST 19010-82 Cena, rub/kus

Pevnosť v tlaku, kgf / cm2 Koeficient tepelnej vodivosti, X, W / m 0 С Priemerná hustota, kg / m3 Nasiakavosť, % hmotnosti Mrazuvzdornosť, stupeň

100 podľa údajov výrobcu >1300 podľa údajov výrobcu podľa údajov výrobcu

Pieskovo-betónový blok Tam-bovBusinessStroy LLC 100 0,76 1840 4,3 I00 35

Blok 1 s použitím OFS 100 0,627 1520 4,45 B200 25

Blok 2 s použitím OFS 110 0,829 1500 2,8 B200 27

VESTNÍK 3/2011

Bol navrhnutý spôsob na začlenenie umelého odpadu namiesto prírodných surovín do výroby kompozitných stavebných materiálov;

Hlavné fyzikálne a mechanické vlastnosti kompozitných stavebných materiálov boli študované pomocou zlievarenského odpadu;

Boli vyvinuté kompozície kompozitných stavebných produktov rovnakej pevnosti so zníženou spotrebou cementu o 20 %;

Stanovilo sa zloženie zmesí na výrobu stavebných výrobkov, napríklad stenových blokov.

Literatúra

1. GOST 10060.0-95 Betón. Metódy stanovenia mrazuvzdornosti.

2. GOST 10180-90 Betón. Metódy stanovenia pevnosti kontrolných vzoriek.

3. GOST 12730.3-78 Betón. Metóda stanovenia absorpcie vody.

4. Zazhigaev L.S., Kishyan A.A., Romanikov Yu.I. Metódy plánovania a spracovania výsledkov fyzikálneho experimentu - M.: Atomizdat, 1978. - 232 s.

5. Krasovský G.I., Filaretov G.F. Plánovanie experimentu - Mn.: Vydavateľstvo BSU, 1982. -302 s.

6. Malkova M.Yu., Ivanov A.S. Ekologické problémy zlievarenských skládok // Vestnik mashinostroeniya. 2005. Číslo 12. S.21-23.

1. GOST 10060.0-95 Špecifické. Metódy definície mrazuvzdornosti.

2. GOST 10180-90 Špecifické. Definícia trvanlivosti metód na kontrolných vzorkách.

3. GOST 12730.3-78 Špecifické. Metóda definície absorpcie vody.

4. Zajigaev L.S., Kishjan A.A., Romanikov JU.I. Spôsob plánovania a spracovania výsledkov fyzikálneho experimentu. - Mn: Atomizdat, 1978. - 232 s.

5. Krasovský G.I, Filaretov G.F. plánovanie experimentu. - Mn.: Vydavateľstvo BGU, 1982. - 302

6. Malková M.Ju., Ivanov A.S. Environmentálny problém plachiet zlievarenskej výroby//strojársky bulletin. 2005. Číslo 12. str.21-23.

Kľúčové slová: ekológia v stavebníctve, šetrenie zdrojov, použitý formovací piesok, kompozitné stavebné materiály, vopred určené fyzikálne a mechanické vlastnosti, metóda plánovania experimentu, funkcia odozvy, stavebné bloky.

Kľúčové slová: a bionómia v stavebníctve, šetrenie zdrojov, splnená formovacia prímes, kompozitné stavebné materiály, vopred stanovené fyzikálno-mechanické vlastnosti, spôsob plánovania experimentu, odozvová funkcia, stavebné bloky.

Zlievárenskú výrobu charakterizuje prítomnosť toxických emisií do ovzdušia, splaškových vôd a pevného odpadu.

Akútnym problémom v zlievarenskom priemysle je nevyhovujúci stav ovzdušia. Chemizácia zlievarenskej výroby, prispievajúca k vytvoreniu progresívnej technológie, si zároveň kladie za úlohu zlepšiť ovzdušie. Najväčšie množstvo prachu sa uvoľňuje zo zariadení na vyraďovanie foriem a jadier. Na čistenie prachových emisií sa používajú rôzne typy cyklónov, dutých práčok a umývacích cyklónov. Účinnosť čistenia sa v týchto zariadeniach pohybuje v rozmedzí 20-95%. Použitie syntetických spojív v zlievarni predstavuje obzvlášť akútny problém čistenia emisií do ovzdušia od toxických látok, hlavne od organických zlúčenín fenolu, formaldehydu, oxidov uhlíka, benzénu atď. Na neutralizáciu organických pár zlievarne sa používajú rôzne metódy: tepelné spaľovanie, katalytické dodatočné spaľovanie, adsorpčné aktívne uhlie, oxidácia ozónom, biologické čistenie atď.

Zdrojmi odpadových vôd v zlievarňach sú najmä hydraulické a elektrohydraulické čistenie odliatkov, mokré čistenie vzduchu, hydrogenerácia použitých pieskov. Likvidácia splaškových vôd a kalov má pre národné hospodárstvo veľký hospodársky význam. Množstvo odpadovej vody je možné výrazne znížiť využívaním recyklovanej vody.

Pevným odpadom zo zlievarne vstupujúcim na skládky sú najmä použité zlievarenské piesky. Nezanedbateľnú časť (menej ako 10 %) tvorí kovový odpad, keramika, chybné tyče a formy, žiaruvzdorné materiály, papier a drevný odpad.

Za hlavný smer znižovania množstva tuhého odpadu na skládkach treba považovať regeneráciu použitých zlievarenských pieskov. Použitie regenerátora znižuje spotrebu čerstvých pieskov, ako aj spojív a katalyzátorov. Vyvinuté technologické postupy regenerácie umožňujú regenerovať piesok s dobrou kvalitou a vysokou výdatnosťou cieľového produktu.

Pri absencii regenerácie sa použité formovacie piesky, ako aj troska, musia použiť v iných odvetviach: odpadové piesky - pri stavbe ciest ako balastný materiál na vyrovnávanie reliéfu a vytváranie násypov; použité zmesi piesku a živice - na výrobu studeného a horúceho asfaltového betónu; jemná frakcia použitých formovacích pieskov - na výrobu stavebných materiálov: cement, tehly, obkladové dlaždice; použité tekuté sklenené zmesi - suroviny na stavebné cementové malty a betón; zlievarenská troska - na stavbu ciest ako drvený kameň; jemná frakcia - ako hnojivo.

Pevný odpad zo zlievarenskej výroby je vhodné likvidovať v roklinách, rozpracovaných lomoch a baniach.

ODLIATKY ZLIATIEN

V modernej technológii sa používajú liate diely z najrôznejších zliatin. V súčasnosti je v ZSSR podiel oceľových odliatkov na celkovej bilancii odliatkov približne 23%, liatiny - 72%. Odliatky z neželezných zliatin cca 5%.

Liatina a zlievarenské bronzy sú „tradičné“ odlievacie zliatiny, ktoré sa používajú už od staroveku. Na tlakové spracovanie nemajú dostatočnú plasticitu, výrobky z nich sa získavajú odlievaním. Súčasne sa na výrobu odliatkov široko používajú aj tvárnené zliatiny, ako je oceľ. Možnosť použitia zliatiny na odliatky je určená jej odlievacími vlastnosťami.

Liteiný produktodstvo, jedno z odvetví, ktorého produktom sú odliatky získané v odlievacích formách ich plnením tekutou zliatinou. Metódami odlievania sa vyrába v priemere asi 40 % (hmotnostných) polotovarov pre strojové súčiastky a v niektorých odvetviach strojárstva, napríklad pri výrobe obrábacích strojov, je podiel odlievaných výrobkov 80 %. Zo všetkých vyrobených liatych predvalkov spotrebuje strojárstvo približne 70%, hutnícky priemysel - 20% a výroba sanitárnych zariadení - 10%. Odlievané diely sa používajú v obrábacích strojoch, spaľovacích motoroch, kompresoroch, čerpadlách, elektromotoroch, parných a hydraulických turbínach, valcovniach a poľnohospodárskych produktoch. stroje, automobily, traktory, lokomotívy, vagóny. Široké používanie odliatkov sa vysvetľuje skutočnosťou, že ich tvar sa dá ľahšie priblížiť konfigurácii hotových výrobkov ako tvar polotovarov vyrobených inými metódami, ako je kovanie. Odlievaním je možné získať obrobky rôznej zložitosti s malými prídavkami, čo znižuje spotrebu kovu, znižuje náklady na obrábanie a v konečnom dôsledku znižuje cenu výrobkov. Odlievanie je možné použiť na výrobu výrobkov takmer akejkoľvek hmotnosti - z niekoľkých G až stovky t, so stenami s hrúbkou desatín mm až niekoľko m. Hlavné zliatiny, z ktorých sa vyrábajú odliatky, sú: sivá, kujná a legovaná liatina (až 75 % všetkých odliatkov hmotnosti), uhlíkové a legované ocele (nad 20 %) a neželezné zliatiny (meď, hliník, zinok a horčík). Rozsah odlievaných dielov sa neustále rozširuje.

Zlievárenský odpad.

Klasifikácia výrobného odpadu je možná podľa rôznych kritérií, z ktorých za hlavné možno považovať:

podľa odvetvia - hutníctvo železných a neželezných kovov, ťažba rúd a uhlia, ropa a plyn atď.

podľa fázového zloženia - pevné (prach, kal, troska), kvapalné (roztoky, emulzie, suspenzie), plynné (oxidy uhlíka, dusíka, zlúčeniny síry atď.)

výrobnými cyklami - pri ťažbe surovín (skrývka a oválne horniny), pri obohacovaní (hlušina, kaly, slivky), v pyrometalurgii (troska, kal, prach, plyny), v hydrometalurgii (roztoky, zrážky, plyny).

V hutníckom závode s uzavretým cyklom (liatina - oceľ - valcované výrobky) môže byť tuhý odpad dvojakého druhu - prach a troska. Pomerne často sa používa mokré čistenie plynu, potom namiesto prachu je odpadom kal. Pre hutníctvo železa sú najcennejšie odpady s obsahom železa (prach, kaly, okoviny), v iných odvetviach sa využívajú najmä trosky.

Pri prevádzke hlavných hutníckych celkov vzniká väčšie množstvo jemného prachu, pozostávajúceho z oxidov rôznych prvkov. Ten sa zachytáva v zariadeniach na čistenie plynu a potom sa privádza do kalového akumulátora alebo sa posiela na ďalšie spracovanie (hlavne ako súčasť aglomeračnej vsádzky).

Príklady zlievarenského odpadu:

zlievárenský pálený piesok

Troska z oblúkovej pece

Šrot z neželezných a železných kovov

Olejový odpad (odpadové oleje, mazivá)

Vypálený formovací piesok (formovacia zemina) je zlievarenský odpad, ktorý sa fyzikálno-mechanickými vlastnosťami približuje piesčitej hline. Vzniká ako výsledok aplikácie metódy odlievania do pieskových foriem. Pozostáva hlavne z kremenného piesku, bentonitu (10%), uhličitanových prísad (do 5%).

Tento druh odpadu som zvolil preto, lebo likvidácia použitého piesku je jednou z najdôležitejších otázok v zlievarenskej výrobe z environmentálneho hľadiska.

Formovacie hmoty musia mať hlavne požiarnu odolnosť, priepustnosť plynov a plasticitu.

Žiaruvzdornosť formovacieho materiálu je jeho schopnosť netaviť sa a nespekať pri kontakte s roztaveným kovom. Najdostupnejším a najlacnejším formovacím materiálom je kremenný piesok (SiO2), ktorý je dostatočne žiaruvzdorný na odlievanie najžiaruvzdornejších kovov a zliatin. Z nečistôt sprevádzajúcich SiO2 sú nežiaduce najmä alkálie, ktoré pôsobením na SiO2 ako tavivá vytvárajú s ním zlúčeniny s nízkou teplotou topenia (silikáty), ktoré sa lepia na odliatok a sťažujú čistenie. Pri tavení liatiny a bronzu by škodlivé nečistoty v kremennom piesku nemali prekročiť 5-7% a pre oceľ - 1,5-2%.

Plynová priepustnosť formovacieho materiálu je jeho schopnosť prepúšťať plyny. Ak je priepustnosť formovacej zeminy pre plyny slabá, môžu sa v odliatku vytvárať plynové kapsy (zvyčajne guľovitého tvaru) a spôsobovať odpady odliatku. Škrupiny sa nachádzajú pri následnom obrábaní odliatku pri odstraňovaní vrchnej vrstvy kovu. Plynopriepustnosť formovacej zeminy závisí od jej pórovitosti medzi jednotlivými zrnkami piesku, od tvaru a veľkosti týchto zŕn, od ich rovnomernosti a od množstva ílu a vlhkosti v ňom.

Piesok so zaoblenými zrnami má vyššiu priepustnosť plynov ako piesok so zaoblenými zrnami. Malé zrná umiestnené medzi veľkými tiež znižujú priepustnosť zmesi pre plyny, znižujú pórovitosť a vytvárajú malé kanály vinutia, ktoré bránia uvoľňovaniu plynov. Hlina, ktorá má extrémne malé zrná, upcháva póry. Prebytočná voda tiež upcháva póry a navyše vyparovaním pri kontakte s horúcim kovom nalievaným do formy sa zvyšuje množstvo plynov, ktoré musia prechádzať stenami formy.

Sila formovacieho piesku spočíva v schopnosti udržať tvar, ktorý mu bol daný, odolávať pôsobeniu vonkajších síl (trasenie, náraz prúdu tekutého kovu, statický tlak kovu nalievaného do formy, tlak plynov uvoľňovaných z formy. forma a kov pri liatí, tlak zo zmrštenia kovu a pod.).

Pevnosť piesku sa zvyšuje, keď sa obsah vlhkosti zvyšuje na určitú hranicu. S ďalším zvýšením množstva vlhkosti sa pevnosť znižuje. V prítomnosti ílových nečistôt v zlievarenskom piesku ("tekutý piesok") sa pevnosť zvyšuje. Olejovitý piesok vyžaduje vyšší obsah vlhkosti ako piesok s nízkym obsahom ílu („chudý piesok“). Čím jemnejšie je zrno piesku a čím je jeho tvar hranatejší, tým je pevnosť piesku väčšia. Tenká spojovacia vrstva medzi jednotlivými zrnkami piesku sa dosiahne dôkladným a dlhodobým miešaním piesku s hlinou.

Plasticita formovacieho piesku je schopnosť ľahko vnímať a presne udržiavať tvar modelu. Plasticita je obzvlášť potrebná pri výrobe umeleckých a zložitých odliatkov, aby sa reprodukovali najmenšie detaily modelu a zachovali sa ich odtlačky počas odlievania kovu. Čím jemnejšie sú zrnká piesku a čím rovnomernejšie sú obklopené vrstvou hliny, tým lepšie vyplnia najmenšie detaily povrchu modelu a zachovajú si svoj tvar. Pri nadmernej vlhkosti sa spojivová hlina skvapalňuje a plasticita prudko klesá.

Pri ukladaní odpadových formovacích pieskov na skládku dochádza k prašnosti a znečisťovaniu životného prostredia.

Na vyriešenie tohto problému sa navrhuje vykonať regeneráciu použitých formovacích pieskov.

Špeciálne doplnky. Jedným z najbežnejších typov chýb odliatku je prepálený výlisok a jadrový piesok na odliatku. Príčiny popálenín sú rôzne: nedostatočná požiarna odolnosť zmesi, hrubozrnné zloženie zmesi, nesprávny výber nelepivých farieb, absencia špeciálnych nelepivých prísad v zmesi, nekvalitné sfarbenie foriem atď. Existujú tri typy popálenín: tepelné, mechanické a chemické.

Tepelné prilepenie sa pri čistení odliatkov pomerne ľahko odstraňuje.

Mechanické prepálenie vzniká v dôsledku prenikania taveniny do pórov piesku a je možné ho odstrániť spolu s kôrou zliatiny, ktorá obsahuje rozptýlené zrná formovacej hmoty.

Chemický výpal je útvar stmelený zlúčeninami s nízkou teplotou topenia, ako sú trosky, ktoré vznikajú pri interakcii formovacích materiálov s taveninou alebo jej oxidmi.

Mechanické a chemické popáleniny sa buď z povrchu odliatkov odstránia (je potrebná veľká spotreba energie), alebo sa odliatky nakoniec vyradia. Prevencia popálenia je založená na zavádzaní špeciálnych prísad do formovacej alebo jadrovej zmesi: mleté uhlie, azbestové štiepky, vykurovací olej a pod., ako aj natieranie pracovných plôch foriem a jadier nelepivými farbami, sprejmi, trením resp. pasty obsahujúce vysoko žiaruvzdorné materiály (grafit, mastenec), ktoré pri vysokých teplotách neinteragujú s oxidmi taveniny, alebo materiály, ktoré vytvárajú redukčné prostredie (mleté uhlie, vykurovací olej) vo forme pri jej liatí.

Príprava formovacích zmesí. Kvalita umeleckého odliatku do značnej miery závisí od kvality formovacieho piesku, z ktorého je jeho forma vyrobená. Preto je dôležitý výber formovacích materiálov pre zmes a jej príprava v technologickom procese získavania odliatku. Formovací piesok je možné pripraviť z čerstvých formovacích materiálov a použitého piesku s malým prídavkom čerstvých materiálov.

Proces prípravy formovacích pieskov z čerstvých formovacích hmôt pozostáva z týchto operácií: príprava zmesi (výber formovacích hmôt), suché miešanie zložiek zmesi, vlhčenie, miešanie po navlhčení, starnutie, kyprenie.

Kompilácia. Je známe, že formovacie piesky, ktoré spĺňajú všetky technologické vlastnosti formovacieho piesku, sú v prírodných podmienkach zriedkavé. Preto sa zmesi spravidla pripravujú výberom pieskov s rôznym obsahom ílu, aby výsledná zmes obsahovala správne množstvo ílu a mala potrebné technologické vlastnosti. Tento výber materiálov na prípravu zmesi sa nazýva zloženie zmesi.

Miešanie a zvlhčovanie. Zložky formovacej zmesi sa dôkladne premiešajú v suchej forme, aby sa častice ílu rovnomerne rozložili v celej hmote piesku. Potom sa zmes navlhčí pridaním požadovaného množstva vody a znova sa premieša tak, aby každá z častíc piesku bola pokrytá filmom ílu alebo iného spojiva. Zložky zmesi sa pred zmiešaním neodporúča navlhčiť, pretože v tomto prípade sa piesky s vysokým obsahom ílu zrolujú do malých guľôčok, ktoré sa ťažko uvoľňujú. Ručné miešanie veľkého množstva materiálov je veľká a časovo náročná práca. V moderných zlievarňach sa zložky zmesi pri jej príprave miešajú v závitovkových miešačkách alebo miešacích žľaboch.

Miešacie žľaby majú pevnú misku a dva hladké valčeky, ktoré sú umiestnené na vodorovnej osi zvislého hriadeľa spojené kužeľovým prevodom s prevodovkou elektromotora. Medzi valčekmi a dnom misky je vytvorená nastaviteľná medzera, ktorá bráni valčekom rozdrviť zrná plasticity zmesi, priepustnosť plynov a požiarnu odolnosť. Na obnovenie stratených vlastností sa do zmesi pridáva 5-35% čerstvých formovacích hmôt. Táto operácia pri príprave formovacieho piesku sa nazýva osvieženie zmesi.

Špeciálne prísady do formovacích pieskov. Do formovacích a jadrových pieskov sa pridávajú špeciálne prísady, aby sa zabezpečili špeciálne vlastnosti zmesi. Napríklad liatinové broky zavedené do formovacieho piesku zvyšujú jeho tepelnú vodivosť a bránia vzniku zmrašťovacej vône v masívnych odlievacích jednotkách pri ich tuhnutí. Piliny a rašelina sa pridávajú do zmesí určených na výrobu foriem a jadier na sušenie. Po vysušení tieto prísady, zmenšujúci sa objem, zvyšujú priepustnosť plynov a poddajnosť foriem a jadier. Do formovacích rýchlotvrdnúcich zmesí na tekutom skle sa pridáva lúh sodný, aby sa zvýšila trvanlivosť zmesi (eliminuje sa hrudkovanie zmesi).

Proces prípravy formovacieho piesku s použitím použitého piesku pozostáva z nasledujúcich operácií: príprava použitého piesku, pridávanie čerstvých formovacích hmôt do použitého piesku, miešanie v suchej forme, zvlhčovanie, miešanie komponentov po navlhčení, starnutie, kyprenie.

Existujúca spoločnosť Heinrich Wagner Sinto zo skupiny Sinto sériovo vyrába novú generáciu formovacích liniek série FBO. Nové stroje vyrábajú bezflaskové formy s horizontálnou deliacou rovinou. Viac ako 200 týchto strojov úspešne funguje v Japonsku, USA a ďalších krajinách po celom svete.“ S veľkosťami foriem v rozsahu od 500 x 400 mm do 900 x 700 mm môžu formovacie stroje FBO vyrobiť 80 až 160 foriem za hodinu.

Uzavretý dizajn zabraňuje rozsypaniu piesku a zaisťuje pohodlné a čisté pracovné prostredie. Pri vývoji tesniaceho systému a transportných zariadení sa veľmi dbalo na to, aby bola hladina hluku na minime. Jednotky FBO spĺňajú všetky environmentálne požiadavky na nové zariadenia.

Systém pieskového plnenia umožňuje výrobu presných foriem s použitím piesku s bentonitovým spojivom. Mechanizmus automatického riadenia tlaku podávacieho a lisovacieho zariadenia piesku zabezpečuje rovnomerné zhutnenie zmesi a zaručuje kvalitnú výrobu zložitých odliatkov s hlbokými dutinami a malými hrúbkami stien. Tento proces zhutňovania umožňuje meniť výšku hornej a dolnej formy nezávisle od seba. To má za následok výrazne nižšiu spotrebu zmesi a tým aj ekonomickejšiu výrobu vďaka optimálnemu pomeru kovu a formy.

Podľa zloženia a stupňa vplyvu na životné prostredie sú použité formovacie a jadrové piesky rozdelené do troch kategórií nebezpečnosti:

I - prakticky inertný. Zmesi obsahujúce íl, bentonit, cement ako spojivo;

II - odpad s obsahom biochemicky oxidovateľných látok. Ide o zmesi po naliatí, v ktorých sú spojivom syntetické a prírodné kompozície;

III - odpad s obsahom málo toxických, vo vode rozpustných látok. Ide o tekuté sklenené zmesi, nežíhané zmesi piesku a živice, zmesi vytvrdzované zlúčeninami neželezných a ťažkých kovov.

V prípade oddeleného skladovania alebo zneškodňovania by skládky odpadových zmesí mali byť umiestnené v oddelených, bez rozvojových plôch, ktoré umožňujú realizáciu opatrení vylučujúcich možnosť znečistenia sídiel. Skládky by sa mali umiestňovať v oblastiach so slabo filtrujúcou pôdou (hlina, sulin, bridlica).

Použitý formovací piesok vyrazený z baniek sa musí pred opätovným použitím vopred spracovať. V nemechanizovaných zlievarniach sa preosieva na klasickom site alebo na pojazdnej miešačke, kde sa oddeľujú kovové častice a iné nečistoty. V mechanizovaných predajniach je použitá zmes podávaná spod vyraďovacieho roštu pásovým dopravníkom do oddelenia prípravy zmesi. Veľké hrudky zmesi vzniknuté po vyklepaní foriem sa zvyčajne miesia hladkými alebo vlnitými valcami. Kovové častice sú oddeľované magnetickými separátormi inštalovanými v priestoroch presunu spotrebovanej zmesi z jedného dopravníka na druhý.

Regenerácia spálenej pôdy

Ekológia zostáva vážnym problémom zlievarenskej výroby, keďže pri výrobe jednej tony odliatkov zo železných a neželezných zliatin sa uvoľní asi 50 kg prachu, 250 kg oxidu uhoľnatého, 1,5-2,0 kg oxidu síry, 1 kg uhľovodíkov.

S nástupom tvarovacích technológií s použitím zmesí so spojivami vyrobenými zo syntetických živíc rôznych tried je obzvlášť nebezpečné uvoľňovanie fenolov, aromatických uhľovodíkov, formaldehydov, karcinogénneho a amoniakálneho benzopyrénu. Zlepšenie zlievarenskej výroby musí smerovať nielen k riešeniu ekonomických problémov, ale aj minimálne k vytváraniu podmienok pre ľudskú činnosť a život. Podľa odborných odhadov dnes tieto technológie vytvárajú až 70 % znečistenia životného prostredia zo zlievarní.

Je zrejmé, že v podmienkach zlievárenskej výroby sa prejavuje nepriaznivý kumulatívny vplyv komplexného faktora, pri ktorom sa dramaticky zvyšuje škodlivý účinok každej jednotlivej zložky (prach, plyny, teplota, vibrácie, hluk).

Modernizačné opatrenia v zlievarenskom priemysle zahŕňajú:

výmena kupolových pecí za nízkofrekvenčné indukčné pece (súčasne sa zníži množstvo škodlivých emisií: prach a oxid uhličitý asi 12-krát, oxid siričitý 35-krát)

zavedenie nízkotoxických a netoxických zmesí do výroby

inštalácia účinných systémov na zachytávanie a neutralizáciu emitovaných škodlivých látok

ladenie efektívnej prevádzky ventilačných systémov

používanie moderných zariadení so zníženými vibráciami

regenerácia odpadových zmesí v miestach ich vzniku

Množstvo fenolov v odpadových zmesiach prevyšuje obsah iných toxických látok. Fenoly a formaldehydy vznikajú pri tepelnej deštrukcii formovacích a jadrových pieskov, v ktorých sú spojivom syntetické živice. Tieto látky sú vysoko rozpustné vo vode, čím vzniká riziko, že sa pri vyplavovaní povrchovou (dažďovou) alebo podzemnou vodou dostanú do vodných útvarov.

Je ekonomicky a ekologicky nerentabilné vyhadzovať použitý formovací piesok po vyradení na skládky. Najracionálnejším riešením je regenerácia zmesí vytvrdzujúcich za studena. Hlavným účelom regenerácie je odstrániť spojivové filmy zo zŕn kremenného piesku.

Najpoužívanejší mechanický spôsob regenerácie, pri ktorom sa vďaka mechanickému rozomletiu zmesi oddelia spojivové filmy od zŕn kremenného piesku. Filmy spojiva sa rozpadajú, menia sa na prach a sú odstránené. Regenerovaný piesok sa posiela na ďalšie použitie.

Technologická schéma procesu mechanickej regenerácie:

vyradenie formulára (Vyplnený formulár sa privádza na plátno vyraďovacej mriežky, kde sa v dôsledku vibrácií zničí.);

drvenie kúskov piesku a mechanické mletie piesku (piesok, ktorý prešiel cez vylamovací rošt, vstupuje do systému mlecích sít: oceľové sito na veľké hrudky, sito s klinovitými otvormi a triedič jemného mletia Zabudovaný sitový systém melie piesok na požadovanú veľkosť a oddeľuje kovové častice a iné veľké inklúzie.);

chladenie regenerátu (Vibračný elevátor zabezpečuje dopravu horúceho piesku do chladiča/odprašovača.);

pneumatický presun regenerovaného piesku do oblasti formovania.

Technológia mechanickej regenerácie poskytuje možnosť opätovného využitia od 60-70% (proces Alfa-set) do 90-95% (proces Furan) regenerovaného piesku. Ak sú pre proces Furan tieto ukazovatele optimálne, potom pre proces Alfa-set je opätovné použitie regenerátu len na úrovni 60-70% nedostatočné a nerieši environmentálne a ekonomické problémy. Na zvýšenie percenta využitia regenerovaného piesku je možné použiť tepelnú regeneráciu zmesí. Regenerovaný piesok nie je v kvalite horší ako čerstvý piesok a dokonca ho prevyšuje aktiváciou povrchu zŕn a vyfukovaním prachových frakcií. Tepelné regeneračné pece pracujú na princípe fluidného lôžka. Ohrev regenerovaného materiálu sa vykonáva bočnými horákmi. Teplo spalín sa využíva na ohrev vzduchu, ktorý vstupuje do fluidného lôžka a spaľovanie plynu na ohrev regenerovaného piesku. Na chladenie regenerovaných pieskov sa používajú fluidné jednotky vybavené vodnými výmenníkmi tepla.

Počas tepelnej regenerácie sa zmesi zahrievajú v oxidačnom prostredí pri teplote 750-950 ºС. V tomto prípade sa filmy organických látok vypália z povrchu pieskových zŕn. Napriek vysokej účinnosti procesu (je možné použiť až 100% regenerovanej zmesi) má tieto nevýhody: zložitosť zariadenia, vysoká spotreba energie, nízka produktivita, vysoká cena.

Všetky zmesi prechádzajú pred regeneráciou predbežnou prípravou: magnetická separácia (iné typy čistenia od nemagnetického šrotu), drvenie (v prípade potreby), preosievanie.

Zavedením regeneračného procesu sa množstvo tuhého odpadu vyhodeného na skládku niekoľkonásobne zníži (niekedy úplne eliminuje). Množstvo škodlivých emisií do ovzdušia so spalinami a prašným vzduchom zo zlievarne sa nezvyšuje. Je to spôsobené jednak pomerne vysokým stupňom spaľovania škodlivých zložiek pri tepelnej regenerácii a jednak vysokým stupňom čistenia spalín a odpadového vzduchu od prachu. Pri všetkých typoch regenerácie sa používa dvojité čistenie spalín a odpadového vzduchu: pre termálne - odstredivé cyklóny a mokré čističe prachu, pre mechanické - odstredivé cyklóny a vreckové filtre.

Mnoho strojárskych podnikov má vlastnú zlievareň, ktorá používa formovaciu zeminu na výrobu foriem a jadier pri výrobe lisovaných kovových dielov. Po použití odlievacích foriem vzniká spálená zemina, ktorej likvidácia má veľký ekonomický význam. Formovacia zemina pozostáva z 90-95% kvalitného kremenného piesku a malého množstva rôznych prísad: bentonit, mleté uhlie, lúh sodný, tekuté sklo, azbest atď.

Regenerácia spálenej zeminy vzniknutej po odlievaní výrobkov spočíva v odstránení prachu, jemných frakcií a hliny, ktorá vplyvom vysokej teploty pri plnení formy kovom stratila svoje spojivové vlastnosti. Existujú tri spôsoby regenerácie spálenej pôdy:

elektrokoróna.

Mokrá cesta.

Pri mokrom spôsobe regenerácie sa spálená zemina dostáva do sústavy po sebe nasledujúcich usadzovacích nádrží s tečúcou vodou. Pri prechode sedimentačnými nádržami sa piesok usadzuje na dne bazéna a jemné frakcie sú odnášané vodou. Piesok sa potom vysuší a vráti do výroby na výrobu foriem. Voda vstupuje do filtrácie a čistenia a tiež sa vracia do výroby.

Suchou cestou.

Suchý spôsob regenerácie spálenej zeminy pozostáva z dvoch po sebe nasledujúcich operácií: oddeľovanie piesku od spojivových prísad, čo sa dosiahne vháňaním vzduchu do bubna so zeminou, a odstraňovanie prachu a malých častíc ich odsatím z bubna spolu so vzduchom. Vzduch opúšťajúci bubon obsahujúci prachové častice sa čistí pomocou filtrov.

Elektrokorónová metóda.

Pri elektrokorónovej regenerácii sa odpadová zmes separuje na častice rôznych veľkostí pomocou vysokého napätia. Zrnká piesku umiestnené v poli elektrokorónového výboja sú nabité zápornými nábojmi. Ak sú elektrické sily pôsobiace na zrnko piesku a priťahujúce ho k zbernej elektróde väčšie ako sila gravitácie, potom sa zrnká piesku usadzujú na povrchu elektródy. Zmenou napätia na elektródach je možné oddeliť piesok prechádzajúci medzi nimi na frakcie.

Regenerácia formovacích zmesí tekutým sklom sa vykonáva špeciálnym spôsobom, pretože pri opakovanom použití zmesi sa v nej hromadí viac ako 1-1,3% alkálií, čo zvyšuje horenie, najmä na liatinových odliatkoch. Zmes a kamienky sa súčasne privádzajú do rotujúceho bubna regeneračnej jednotky, ktoré sypaním z lopatiek na steny bubna mechanicky ničia film tekutého skla na zrnkách piesku. Cez nastaviteľné uzávery vstupuje do bubna vzduch, ktorý je spolu s prachom odsávaný do mokrého zberača prachu. Potom sa piesok spolu s kamienkami privedie do bubnového sita, aby sa odstránili kamienky a veľké zrná filmom. Vhodný piesok zo sita sa odváža do skladu.

Okrem regenerácie pálenej zeminy je možné ho využiť aj pri výrobe tehál. Na tento účel sa najskôr zničia tvarovacie prvky a zem sa prenesie cez magnetický separátor, kde sa z nej oddelia kovové častice. Zem zbavená kovových inklúzií úplne nahrádza kremenný piesok. Použitie pálenej zeminy zvyšuje stupeň spekania tehlovej hmoty, pretože obsahuje tekuté sklo a alkálie.

Činnosť magnetického separátora je založená na rozdiele medzi magnetickými vlastnosťami rôznych zložiek zmesi. Podstata procesu spočíva v tom, že z prúdu spoločnej pohybujúcej sa zmesi sa oddeľujú jednotlivé metalomagnetické častice, ktoré menia svoju dráhu v smere magnetickej sily.

Okrem toho sa spálená zemina používa pri výrobe betónových výrobkov. Suroviny (cement, piesok, pigment, voda, prísada) vstupujú do betonárne (BSU), konkrétne do nútenej planétovej miešačky, cez systém elektronických váh a optických dávkovačov

Použitý formovací piesok sa tiež používa pri výrobe škvárového bloku.

Tvárnice sú vyrobené z formovacieho piesku s vlhkosťou do 18%, s prídavkom anhydritov, vápenca a urýchľovačov tuhnutia zmesi.

Technológia výroby škvárových blokov.

Z použitého formovacieho piesku, trosky, vody a cementu sa pripraví betónová zmes. Miešané v miešačke na betón.

Pripravený roztok troskového betónu sa naplní do formy (matrice). Formuláre (matice) sa dodávajú v rôznych veľkostiach. Po uložení zmesi do matrice sa pomocou tlaku a vibrácií zmrští, potom matrica stúpa a škvárový blok zostáva v palete. Výsledný produkt sušenia si zachováva svoj tvar vďaka tuhosti roztoku.

Proces posilňovania. Konečný škvárový blok vytvrdne do jedného mesiaca. Po konečnom vytvrdnutí sa hotový výrobok uloží na ďalší vývoj pevnosti, ktorá podľa GOST musí byť najmenej 50% konštrukčnej pevnosti. Ďalej sa škvárový blok dodáva spotrebiteľovi alebo sa používa na jeho vlastnom mieste.

Nemecko.

Zariadenia na regeneráciu mixu značky KGT. Poskytujú zlievárenskému priemyslu environmentálne a ekonomicky životaschopnú technológiu na recykláciu zlievarenských pieskov. Reverzný cyklus znižuje spotrebu čerstvého piesku, pomocných materiálov a plochu na uskladnenie použitej zmesi.