Содержание
Вступ
1.Литературный обзор
1.1 Состояние вопроса в области выплавки сплавов из оксидосодержащих материалов и отходов металлообработки
1.2 Особенности редкофазной обновительной плавки
2.Методика проведения эксперимента
2.1Описание экспериментальной установки
2.2 Методика исследования
3.Експериментальная часть
3.1 Материальные балансы плавки
3.2Анализ разработанных технологий выплавки никельсодержащих
сплавов с использованием в шихте никельсодержащих катализаторов
4. Выводы
5. Литература
Вступ
В это время в Украине, в результате скопления значительных объемов токсичных (вредных) отходов производств и предприятий нефтехимического и горно-металлургического комплекса проблема экологической безопасности добывает особенную остроту. Полигоны, копильники и свалочні карты, предназначенные для захоронения побочных продуктов производства, которое не представляет интересу в дальнейшем технологическом цикле, находятся на завершающей стадии своего использования. Много предприятий вынуждены делать захоронение своих отходов "втемную" - в местах, для этого не приспособленных, вблизи населенных пунктов и водоемов. При этом, производственный потенциал промышленного комплекса страны требует отведения дополнительных площадей для захоронения отходов производства, которое делает экологическую обстановку во многих регионах критично.
Одним из путей решения данной проблемы есть использование разнообразных технологий по переработке отмеченных видов отходов, со следующей регенерацией из них тяжелых и цветных металлов.
На сегодняшний день существует целый ряд предприятий частного и малого бизнеса, которые, используя известные технологические приемы и задіючи производственные мощности, которые простаивают, на разном уровни занимаются переработкой токсичных отходов с выдержкой легирующих элементов и следующей реализацией готового продукта через посреднические структуры на предприятия дальнего зарубежья. При этом отсутствует единая политика ценообразования на отходы, которые переделывают, а также нарушаются нормы экологической безопасности при непрофессиональном использовании плавильного оборудования и необладании технологическими особенностями переработки.
Описанная ситуация, в сфере обращения с токсичными отходами, содействует развитию "теневых" финансовых потоков и потере стратегического сырья для отечественных предприятий черной металлургии.
С целью стабилизации положения в области переработки отходов нефтехимического и горно-металлургического промышленного комплекса Украины, а также соблюдения Закона Украины "Об общегосударственной программе обращения с токсичными отходами" (№ 1947-Ш, от 14 сентября 2000р.), целесообразно на базе профильных научно-исследовательских институтов и финансово-промышленных кампаний, которые имеют все виды лицензий на работу с токсичными отходами, создания холдинговой группы (корпорации, концерну..), которая взяла на себя вопрос по осуществлению контроля за нагромождением, хранением, переработкой токсичных отходов, а также реализацией полученного продукта.
Такой подход к решению проблемы, позволит совместными усилиями Министерства Промышленной Политики и Министерства Экологических Ресурсов, используя опыт профильных научных учреждений и материально-техническую базу финансово промышленных кампаний создать стройную систему обращения с токсичными отходами, для удовлетворения потребности отечественных предприятий черной металлургии в легирующих многокомпонентных соединениях и лигатурах.
1. Литературный обзор
1.1 Состояние вопроса в области выплавки сплавов из оксидовмістких материалов и отходов металлообработки.
Одной из основных отраслей промышленности Украины есть машиностроение, на долю которой придется около трети всей промышленной продукции, которая выпускается. Применяемые в машиностроении технологии охватывают весь производственный цикл: заготовительное и сборочное производства, механическую обработку.
Одно из ведущих мест в этом цикле занимает заготовительное производство, которое требует применения конструкционных материалов, которые содержат легирующие элементы. Без таких материалов практически не может изготовляться оборудование в большинстве отраслей машиностроения.
В механической обработке широко применяются электрофізичні и электрохимические методы обработки деталей, которые включают нанесение защитных и защитно-декоративных покрытий и изготовление изделий сложных конфигураций из высоколегированных сталей и сплавов.
При выполнении разных технологических операций в заготовительном производстве и механической обработке образуются отходы в виде оксидов и гидрооксидов металлов, которые содержат легирующие элементы. Кроме того, в химической промышленности для интенсификации технических процессов широко используются нікелевмісткі катализаторы, при эксплуатации которых никель переходит в оксид. В практике машиностроительных заводов отмеченные соединения, в состав которых входят никель, хром, молибден, вольфрам и др., не втягиваются в металлооборот, а идут в отходы и безповоротно теряются.
Учитывая развитое машиностроение в Украине и отсутствие месторождений многих легирующих элементов, проблема использования металлов в виде отмеченных соединений представляется достаточно актуальню, особенно для отечественной промышленности.
Как известно, оксиды металлов могут быть возобновлены углеродом. Процесс является одним из основных методов, применяемых в металлургии для получения металлов, сплавов и разных соединений.
В соответствии с существующей теорией, при взаимодействии углерода с оксидами металлов важная роль принадлежит процессам перехода их в парообразное состояние и переносу пары на поверхность восстановителя.
В этом случае основным восстановительным агентом является твердый углерод, на поверхности которого и протекают реакции возобновления оксидов. Этот механизм выявлен как при низкотемпературном, так и при высокотемпературном возобновлении оксидов металлов углеродом. К особенностям вуглецевотермічних процессов получения металлов стоит также отнести возникновение реакций карбідоутворення, что получают подавляющее развитие при достаточно высоких температурах.
Как правило, в процессе карбідоутворення появляются промежуточные оксидокарбідні растворы, которые представляют собой фазы переменного состава с широкой областью гомогенности. Выполнить анализ реальных стадий процесса возобновления очень сложно, поскольку термодинамические характеристики большинства оксидокарбідних фаз доныне практически не изучены.
В работе приведенные обобщенные даны о термодинамике фаз переменного состава и предложена рациональная классификация фазовых рівноваг сложных оксидных растворов.
Как указывалось выше, возобновление оксидов металлов твердым углеродом может протекать, придерживаясь механизма переноса пары оксида на восстановитель. Для ряда оксидов металлов при определенных температурных условиях (выше 800.. 900 °С) также вероятный механизм возобновления при участии монооксида углерода и его регенерации по реакции СО2 С = 2СО[2].
Поэтому для рассмотрения процессов взаимодействия можно при соответствующих условиях привлекать адсорбційно-каталичну и диффузионно-кинетическую схемы. Достаточно полно и обстоятельно термодинамическая сторона этих механизмов изложена в работах[3].
Известно, что термодинамическая прочность оксидных соединений не одинакова, поскольку металлы имеют разное родство к кислороду. Например, алюминий, цирконий, титан, ниобий, хром и др. образуют термодинамически крепкие соединения, в то время как оксиды молибдена, вольфрама, меди, никеля и др.сравнительно невысокой термодинамической прочностью. Для монооксида углерода характерный рост термодинамической прочности с повышением температуры. Это значит, что при достаточно высоких температурах любой оксид металла может быть возобновлен монооксидом углерода.
В это время разработаны технологические процессы, в основу которых положенные принципы рідкофазного возобновления оксидов металлов углеродом в электропечах. Да, на основании термодинамического анализа предложенная технология выплавки легированной стали путем возобновления окисленной руды углеродом в жидкой фазе[3].
Другими исследователями на основе диаграммы состояния системы FеО - Fе203 предложен теоретический металлургический цикл всего процесса восстановительной плавки от нагревания гематита к возобновлению жидкого гомогенного оксида.
Теоретически досягаемые равновесия отбитые на изотермическом пересечении системы Fе -С-О для трех путей возобновления оксидной фазы : монооксидом углерода, твердым углеродом и углеродом, который удерживается в расплаве.
Предложен способ восстанавливаемой плавки, которая предусматривает рідкофазне возобновление оксидов металлов в дуговой печи постоянного тока.
Технология включает наведение шлаков на поверхности жидкой ванны и подачу кокса на поверхность шлаков. Углерод служит восстановителем оксидов, что разделу жидкий металл - шлаки.
Другое решение известного способа восстанавливаемой плавки основано на вдмухуванні твердых оксидов металла вместе с углем через специальные устройства в жидкий металл. С целью интенсификации процесса в слой шлаков вдмухують инертный газ.
Разработана технология получения паспортной заготовки на основе малонадкостничных отходов производства быстрорежущих сталей. Получение заданного содержимого молибдена и вольфрама достигается введением в состав шихты молибденового и шеелітового концентратов. Использование брикетов в качестве легированной заготовки шихты при выплавке быстрорежущей стали незагрязняющее расплав серой и фосфором. Усвоение молибдена и вольфрама расплавом представляет 93..97 %.