Вторинне використання металів і сплавів

    МІНІСТЕРСТВО  ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

    ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 

    Кафедра „Прикладна екологія та охорона навколишнього  середовища” 
 
 
 

    КУРСОВА РОБОТА 
 
 

    з дисципліни „УТИЛІЗАЦІЯ ТА РЕКУПЕРАЦІЯ  ВІДХОДІВ”

    на  тему:

    „Вторинне використання металів і сплавів” 
 
 

    Виконавець

    студентка групи ЕП-07           __________________       Тасбаш Д.Є.

      (підпис, дата)                                  
 
 

    Керівник  

    Доцент               __________________   Панасенко А. І.

      (підпис, дата) 
 

    Донецьк, 2011

    РЕФЕРАТ 

    Курсова робота:  22 с.,  4 рис.,  1 табл.,  7 посилань.

    Метою роботи є вивчення методів вторинного використання металів та сплавів.

    У роботі розглянені процеси утворення  прокатної окалини; надана характеристика і класифікація окалини прокатного виробництва; приведен опис головних напрямків використання прокатної окалини; описан один з найбільш поширених методів утилізації прокатної окалина та наведені основні перспективи утилізації окалини.

      ПРОКАТНЕ ВИРОБНИЦТВО, ОКАЛИНА,  БРИКЕТИ, ЧУВУН, УТИЛІЗАЦІЯ, ПЕРЕРОБКА, ТЕХНОЛОГІЯ.

 

        ВСТУП 

     Виробничі процеси роблять вплив на економічну й екологічну ефективність не лише власне технологією, але і кількістю відходів, що утворюються, витратами на підтримку екологічної безпеки середовища, її здібності до самоочищення і відновлення. Тому на сучасному етапі розвитку економіки перехід до мало- і безвідходних технологій є об'єктивною необхідністю. Більш глибока переробка вихідної сировини і максимальне використання наявних відходів дозволяє вирішувати проблеми інтенсивного високоефективного розвитку на основі ресурсозберігання і запобігання забрудненню довкілля.

     Традиційним шляхом різкого скорочення об'єму шкідливих викидів є створення відповідних очисних споруд. Проте рентабельність вживання очисних споруд у міру зростання промислового виробництва весь час зменшується. На сьогоднішній день їх вартість часто наближається до капітальних вкладень в розвиток основної технології. Крім того, вживання очисних споруд значно ускладнює технологічні схеми виробництва.

     Радикальне вирішення проблем захисту біосфери може бути досягнуте повсюдним вживанням безвідходних технологій. Безвідходні виробництва в загальному плані передбачають повну комплексну переробку сировини і відсутність всяких відходів в замкнутому технологічному ланцюзі. У екологічному відношенні в таких виробництвах мають бути відсутніми шкідливі для природи відходи, що забруднюють довкілля.

     Повторне використання прокатної  окалини у наш час значно  покращить стан підприємств не  лише з екологічного, а й з економічного боку. Завдяки її утилізації підприємство не лише зменшить кількість твердих відходів і забруднених вод, але й отримає додаткові кошти в наслідок продажу продукції, отриманої з переробленної окалини або в наслідок економії коштів, за рахунок використання переробленної окалини, у якості вихідної сировини.

     Метою даної роботи є розгляд  основних напрямків переробки  відходів прокатного виробництва,  для подальшого їх використання  у металургійній промисловості.

     Головними задачами, поставленими в цій роботі є:

• розгляд процессу утворення відходу під час прокатного виробництва;
• надання характеристики й класифікація відходів прокатного виробництва;
• розгляд основних способів переробки відходу прокатного виробництва;
• надяння технологічного опису процесу брикетування окалини;
• визначення перспективних напрямків використання прокатної окалини.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       1 ОПИС ПРОЦЕСУ УТВОРЕННЯ ОКАЛИНИ ПРОКАТНОГО ВИРОБНИЦТВА 

     Прокатне виробництво має велике значення в народному хазяйстві; прокатці піддають до 90 % всієї сталі, що виплавляється, і велику частину кольорових металів.

     Прокатка здійснюється для одержання потрібного профілю металу. Шляхом прокатки зі злитків стали, а також кольорових металів і сплавів одержують листи, сортові й фасонні профілі, труби й т. д.

     Продукцією прокатки є або готові вироби (рейки, балки, труби й ін.), або заготовки для наступної обробки куванням, штампуванням, волочінням або різанням.

     Прокатка здійснюється шляхом пропуску нагрітого або холодного металу між обертовими валками на спеціальних машинах - прокатних станах. При цьому відбувається зміна форми й зменшення поперечного перерізу заготовки, і збільшення її довжини.

     Для гарячої прокатки сталь нагрівають приблизно до температури кування; мідь, алюміній і їх сплави також прокочуються в гарячому стані. Холодна прокатка застосовується лише для одержання тонких виробів (металеві стрічки, листи для пружин та ін.) з гарячекатаної заготовки.

     По призначенню прокатні стани діляться на обтискні (у тому числі блюмінги й слябінги), сортові, листові й спеціальні; по кількості валків у робочій кліті (комплект валків, укладених між парою станин) -  на двох -, трьох - і багато-валкові стани. Якщо валки можуть змінювати напрямок обертання, то такі стани називаються реверсивними. На реверсивних станах прокатка заготовки ведеться як в одну, так і в іншу сторону.

     Якщо напрямок обертання валків незмінно, стани називаються нереверсивними. Незручність цих станів полягає в тому, що прокатка проводиться тільки в одному напрямку; для повторних пропусків заготовка вертається через верхній  валок. Тривалкові стани мають у робочій кліті  три валки з постійним напрямком обертання. Прокатка заготовок на таких станах ведеться в одну сторону між нижнім і середнім валком, а в іншу - між середнім і верхнім.

     Блюмінг є двохвалковим реверсивним станом. На блюмінгах сталеві злитки вагою 5 - 15 т прокочуються в блюми (квадратна заготовка) перетином від 200 X 200 мм до 400 X 400 мм. На слябінгу прокочуються сляби (листова за готування) товщиною від 125 до 225 мм і довжиною до 5000 мм. Середня річна продуктивність блюмінга або слябінга становить близько 1,5 млн. т.

     Нагріті до температури 1200 - 1300 °С злитки надходять на прийомний рольганг (для роликів) і останнім направляються у валки робочої кліті. Число пропусків між валками робочої кліті залежить від розмірів блюмів або слябів, що прокочуються. У процесі прокатки напрямок злитків у валки здійснюється напрямними лінійками, установленими над робочими рольгангами, а необхідне кантування проводиться кантувальником. Після прокатки блюми й сляби транспортуються до ножиців, де розрізаються на шматки певної довжини.

     Сортові стани призначені для прокатки сортових фасонних профілів. Відповідно до розмірів продукції, що випускається, сортові стани діляться на великосортні, середньосортні й дрібносортні.

     Великосортні стани мають валки діаметром 500 - 750 мм і прокочують сортамент діаметром більш 80 мм; середньосортні мають валки діаметром 350 - 500 мм і прокочують сортамент діаметром від 38 до 100 мм; дрібносортні при діаметрі валків 250 - 350 мм прокочують сортамент діаметром від 8 до 38 мм.

     Сортові стани, на відміну від блюмінга, мають не одну, а кілька робочих клітей. Кліті можуть розташовуватися в лінію або послідовно один за одним. При послідовному розташуванні кліті мають самостійні приводи, а валки - свої числа обертів, що є перевагою такого розташування клітей.

     Стани з послідовним розташуванням клітей називаються безперервними, тому що заготовка йде послідовно з однієї кліті в іншу без поворотів і повернень.

     Стани, що поєднують послідовне й лінійне розташування клітей, називаються напівбезперервними станами.

     Крім перерахованих станів, є також спеціальні стани для прокатки труб, вагонних коліс, бандажів, ланцюгів та ін.

     На сучасних металургійних заводах гарячі злитки зі сталеплавильного цеху направляються в прокатний цех і надходять у нагрівальні колодязі, де підігріваються до потрібної температури. Нагріті злитки направляються на блюмінг і прокочуються в блюми. Блюми направляються на крупносортні безперервно-заготовочний стан, де виходять квадратні заготовки перетином від 120 X 120 мм до 150 X 150 мм або плоскі перетином 90 X 185 мм. Заготовка надходить на ножиці, після чого направляється на склад або до нагрівальних печей, а потім у подальшу прокатку для одержання того або іншого профілю. 

       

     Рисунок 1.1 – Загальна схема технологічного виробництва в прокатних цехах 

     Увесь вантажний потік у сучасному  прокатному цеху здійснюється без зворотних пересувань.

     Утворення окалини на поверхні матеріалу, що прокочується (заготовок, напівфабрикатів, готового прокату) відбувається протягом усього виробничого процесу. По місцю утворення в технологічному процесі розрізняють первинну й вторинну окалину. Первинна (або пічна) окалина виникає на поверхні заготовки при її нагріванні в печі. Характер і кількість утвореної окалини залежить від типу пічної атмосфери, температури й тривалості нагрівання заготовки. Вторинна окалина виникає при затримках між технологічними операціями. Її характер і кількість залежить від якості матеріалу, температури й тривалості затримки між технологічними операціями. Слід зазначити, що особливо шкідлива первинна окалина, отримана при нагріванні заготовок в окисній атмосфері. Вся окалина, що утворюється під час процесу, скидається до шламонакопичувачів.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       2 ХАРАКТЕРИСТИКА І КЛАСИФІКАЦІЯ ОКАЛИНИ ПРОКАТНОГО ВИРОБНИЦТВА 

     Окалина являє собою лускаті частинки різної товщини, що утворилися на поверхні гарячекатаної сталі. Згідно з дослідженнями, в окалині міститься від 55 до 80% FeО і від 20 до 50% Fe₂O₃, що відповідає змісту 66-69% чистого заліза в окалині. У сталях, легованих хромом, окалина містить до 1% Cr₂О₃, а в сталях, легованих невеликою кількістю нікелю, окалина містить від декількох сотих до декількох десятих відсотка NiО. Співвідношення між кількостями цих окислів в окалині може бути різним залежно від умов, при яких відбувається окиснення металу. Також в ній міститься значна кількість вологи і мастил, що часто чинить перепон прямому поверненню у виробництво, наприклад, через фабрики згрудкування. За гранулометричним складом, прокатна окалина здебільшого представлена фракцією менше 0,2 мм. Вихід окалини становить у середньому 1,0 - 3,0% від маси готового прокату.

     Загалом хімічний склад окалини  не є постійним. Так, наприклад,  згідно з Берт'є, окалина має склад: Fe₆О₇ = 4FeO*Fe2O3 (64,3% FeO і 35,7% Fe₂O₃); згідно з Мозандером, склад внутрішнього шару виражається формулою Fe₈О₉ = 6FeO*Fe₂O₃, тобто містить 73% FeO і 27% Fe₂O₃, а зовнішній шар є більш збагаченим окислом і містить його від 32 до 37%, а самий зовнішній шар навіть до 53%. При тривалому розжарюванні на повітрі окалина, наприклад, поступово переходить в окисел Fe₂О₃, а з іншого боку остання в белокалільном жарі втрачає частину кисню, переходячи в Fe₃О₄. Питома вага окалини дорівнює 5,48 кг/дм³.

     Окалина вуглецевої сталі тримається на поверхні неміцно, і найкраще очищається при нагріванні в окисній атмосфері зі змістом кисню 5-10 %. Вона легко відділяється при ударах, які одержують злитки при видачі їх з колодязів або печей і при укладанні на рольганги.

     Набагато складніше вилучити окалину з маловуглецевих легованих сталей, на поверхні яких вона найбільш міцна.

   Деякі сорти нержавіючої сталі добре очищаються тільки при нагріванні в злегка окисненій пічній атмосфері й погано при нагріванні у відбудовній або нейтральній. Але в той же час існують сорту нержавіючої сталі, що добре очищаються при нагріванні у відбудовній або нейтральній атмосферах.

     На рисунку 2.1 зображена будова шарів окалини. Як видно з цього рисунка, найбільше міцно пов'язаний з металевою поверхнею третій шар з так званої липкої окалини.