Разработка технологии получения литейных сплавов из отходов алюминиевых сплавов

ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ И ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ 6
1.1 Формирование алюминийсодержащих отходов из производства металлургии 7
1.2 Переработка алюминиевых отходов 15
ГЛАВА 2 ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ СПЛАВОВ ИЗ ОТХОДОВ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ 24
2.1 Анализ алюминиевых отходов 24
2.2 Физико-химические исследования по переработке алюминий содержащих отходов 24
2.3 Технология переработки шлаков 29
2.4. Получения литейных сплавов Al–Mg с применением отходов 35
ГЛАВА 3 ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ, ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ, ПРОМЫШЛЕННОЙ САНИТАРИИ И ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПЕРЕРАБОТКИ АЛЮМИНЕСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ 49
3.1 Взрывобезопасность 49
3.2 Техника безопасности 51
3.3 Промышленная санитария 53
3.4 Оценка капитальных и инвестиционных затрат 55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 64

Алюминий и его сплавы по объемам производства и потребления занимают второе место после стали. Потребление алюминия имеет тенденцию постоянного роста, поэтому его производство развивается опережающими темпами. Широкое использование алюминиевых сплавов в различных отраслях народного хозяйства связано с тем, что важнейшим их преимуществом является высокая технологичность. Данное обстоятельство при использовании алюминиевых сплавов позволяет применять наиболее

Введение
Алюминий и его сплавы по объемам производства и потребления занимают второе место после стали. Потребление алюминия имеет тенденцию постоянного роста, поэтому его производство развивается опережающими темпами. Широкое использование алюминиевых сплавов в различных отраслях народного хозяйства связано с тем, что важнейшим их преимуществом является высокая технологичность. Данное обстоятельство при использовании алюминиевых сплавов позволяет применять наиболее производительное оборудование и новейшие технологии, обеспечивающие качественное изготовление деталей.
Расчеты показывают, что несмотря на высокую стоимость алюминия и новейшего используемого оборудования, затраты на изготовление продукции из алюминиевых сплавов полностью окупаются и дают значительный эффект в первую очередь при организации крупносерийного производства.
Актуальность работы.
...

1.1 Формирование алюминийсодержащих отходов из производства металлургии
В 1825 г. шведский химик Эрстедт впервые получил алюминий в смеси с калием. Через 20 лет (в 1845) Велер получил новый металл в виде мелких зерен. Исходным сырьем для этого металла были кваски NaAl(SO4)2∙12H2O, что на латинском значит "алюмен" так как металл, был получен с квасков, то и назвали алюминий.
Через большие трудности получения алюминия этот легкий и серебристый металл сначала был дороже, чем золото. В связи с этим алюминий начали использовать для производства ювелирных изделий, и он занял одно из ведущих мест среди благородных металлов. Подтверждением этого факта является то, что в 1889г. во время пребывания в Лондоне, Д.И. Менделеева за значительные заслуги в развитии химии был награжден весами, которые были изготовлены из сплава золота с алюминием.
...

1.2 Переработка алюминиевых отходов
Вторичные алюминиевые отходы состоят из производственных отходов (~ 75 %) и амортизационного лома (~ 25 %). Состав отходов %: стружки ~ 35, кусковые отходы ~ 32 и шлаки ~ 8. Лом с железными приделками составляет около 9 %. В основном (~92 %) лом и отходы алюминия использовались для выпуска сплавов на заводах «Вторцветмет» и только около 8 % потребляли предприятия, выпускающие алюминиевый прокат. Разнообразие алюминиевого сырья обусловливает использование для его переработки различных видов печей. В России алюминиевый лом и отходы перерабатывают в одно-, двух- и трех камерных отражательных печах и электрических индукционных тигельных печах.
Отражательные печи. Наибольшее распространение получили двухкамерные отражательные печи, сочетающие функции плавильного агрегата и миксера для корректировки химического состава и хранения металла на период разливки. Эти печи универсальны, их используют для плавки всех видов алюминиевого лома и отходов.
...

2.1 Анализ алюминиевых отходов
На предприятиях цветной металлургии и других отраслях промышленности образуются миллионы тонн алюминий содержащих отходов, которые, в основном, направляются в отвалы, существенно ухудшая экологическую обстановку окружающих районов. К ним, например, относятся алюминиевая стружка, шлаки, образующиеся в процессе плавки вторичного алюминиевого сырья, и гидроксидные осадки, выделяющиеся при травлении алюминиевых изделий. При хранении этих отходов на открытых шламовых полях происходит выщелачивание ионов алюминия, повышенное содержание которых наносит вред здоровью населения. Они занимают сотни гектаров плодородных земель, которые не могут быть использованы для сельскохозяйственных нужд. Между тем в них содержатся такие ценные компоненты, как алюминий, оксиды алюминия, кремния, хлориды щелочных металлов и др. Существующие способы переработки данных отходов не решают задач их комплексного использования и не устраняют экологические проблемы.
...

2.2 Физико-химические исследования по переработке алюминий содержащих отходов
На ряде промышленных предприятий горной, металлургической и химической отраслях накопилось и продолжает накапливаться огромное количество алюминий содержащих отходов [1, 2]. Одним из таких видов отходов являются литейные шлаки, которые образуются в процессе плавки и разливки алюминия. Основными составляющими шлака являются: глинозем, кремнезем, известь и оксид железа. Кроме того, в зависимости от свойства и состава шихтовых материалов во всех шлаках находятся и другие химические соединения различных элементов.
При удалении шлаков из плавильных агрегатов, при разливке металла и в других случаях в шлаки попадает значительное количество металлического алюминия. Так, один из видов металлургических шлаков представлен в таблице 4. Очевидным является извлечение алюминия из шлака для снижения его безвозвратных потерь.
Таблица 4 - Химический состав литейного шлака
Al
Al2O3
SiO2
Fe2O3
CaO
Cl
Cu
Zn
MnO
Na2O
28.74
31.
...

2.3 Технология переработки шлаков
Были проведены опытно-промышленные испытания технологии по принципиальной технологической схеме, включающей дробление в замкнутом и открытом цикле с грохочением, измельчение, выщелачивание измельченных солевых алюмосодержащих шлаков, фильтрацию с целью разделения твердого остатка от солевого раствора, выпаривание раствора с последующей сушкой и получением хлоридной основы для покровного и покровно-рафинирующего флюса.
Технологическая схема проведения полупромышленных испытаний выщелачивания солевых алюмосодержащих шлаков с получением основы для изготовления покровного и покровно-рафинирующего флюса представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 - Технологическая схема проведения полупромышленных испытаний
Исходя из вышеизложенного, были проведены опытно-промышленные испытания процесса выщелачивания солевых алюмосодержащих шлаков при следующих технологических условиях: температура - 60 °С и крупность 150 мкм.
...