Утилизация металлоотходов.

Экономический эффект использования металлоотходов в качестве вторсырья металлургический промышленности очевиден. 1 тонна чугунного или стального лома может сберечь народному хозяйству 3, 5 т минерального сырья (2 т. железной руды, 1 т. кокса, 0, 5 т. известняка_ при снижении удельного расхода энергии на 75…80% и воды на 40%. В итоге 1 т стали выплавленной из отходов, примерно в 20 раз дешевле стали, полученной из руды. В то же время помимо защиты литосферы сокращается количество загрязняющих веществ в атмосферу и гидросферу на 75…80%.

Поэтому и не удивительно, что в зарубежных странах широко используется металлолом. Только в 1975 г в США использовалось свыше 60 млн.т металлолома, в ФРГ – около 20 млн.т, Англии – 15 млн.т, Японии – 36 млн.т.

Доля металлолома в шихте сталеплавильных печей в 1972 году в США составила 46%, ФРГ – 40%, Англии – 50%, Италии – 58%, Франции – 31%, Японии – около 35%. В советской металлургии тех времен черные металлы составляли более 48% шихты, при производстве стали в электропечах – более 90%. В настоящее время использование металлолома в металлургии значительно возросло из-за сложностей в экономике.

На предприятиях, где образуется большое количество металлоотходов, организуются специальные цехи (участки) для утилизации вторичных металлов. Чистые однородные отходы с паспортом, удостоверяющим их химический состав, используют без предварительного металлургического передела.

В машиностроении разработка малоотходных технологических процессов связана прежде всего с необходимостью увеличения коэффициента использования металла. Естественно, что это увеличение дает не только технико-экономические выгоды, но и позволяет уменьшить отходы и вредные выбросы в окружающую среду.

Сравнительно новым технологическим процессом в литейном производстве является использование быстротвердеющих формовочных смесей.

Этот процесс, при котором происходит химическое затвердевание форм и стержней, прогрессивен не только в технологическом, но и в санитарногигиеническом отношении вследствие значительного сокращения пылевыделения. Коэффициент использования металла увеличивается при таком литье до 95…98%.

Предложена новая технология изготовления разовых литейных форм без использования формовочных смесей с органическими связующими.

Увлажненный водой песок формируется и затем быстро замораживается жидким азотом. Полученные в таких формах отливки из чугуна и цветных сплавов имеют хорошую структуру и гладкую поверхность.

Одним из видов технологических потерь в кузнечно-прессовых цехах является угар металла, достигающий 5% массы загружаемого в печь материала. Угар повышается с увеличением продолжительности нагрева, поэтому для сокращения потерь необходимо интенсифицировать процесс нагрева, устанавливая его оптимальный режим в соответствии с конструкцией нагревательного оборудования и формой заготовки.

Другим видом технологических потерь металла при его нагреве является окалина, возникающая в результате окисления поверхностного слоя металла. При пламенном нагреве потери металла от окалины составляют ~3% массы заготовки. Особенно толстый слой окалины образуется при неравномерном нагреве. Эффективными способами борьбы с угаром и образованием окалины являются нагрев заготовки в защитной без окислитель ной среде, а также контактный и индукционный нагрев, позволяющий снизить потери металла до 0, 5%. Для уменьшения образования окалины используется нагрев в нейтральной среде токами высокой частоты.

В термических цехах целесообразно применять нагрев деталей в ваннах, что предотвращает окисление и обезуглероживание поверхностного слоя стальных деталей. При этом масляные ванные предпочтительнее свинцовых, загрязняющих атмосферу аэрозолем свинца. Заменив в нагревательной ванне минеральное масло расплавом селитры, можно снизить потребление и сброс нефтепродуктов.

При термической обработке металлов большой практический интерес представляют новые производственные методы, основанные на проведении процессов в замкнутых объемах с экономичным расходом исходных составляющих и без выделения продуктов реакции в окружающую среду.

Например, циркуляционный метод диффузионного насыщения металлов и сплавов одним и несколькими элементами с использованием специальных установок, в которых рабочее пространство герметично, а разовый поток создается реверсивным вентилятором. В отличие от прямоточного газового метода, при котором происходит выброс вредных веществ в атмосферу, циркуляционный метод обеспечивает безвредность техпроцесса химико-термической обработки.

Уменьшению загрязнения воздушного бассейна способствует совершенствование методов окраски машин. При обычном способе окраски распылением пневматическими краскораспылителями потери краски, загрязняющей воздух, составляют 40…60%. Получивший широкое распространение способ окраски в электростатическом поле позволил свести непроизводительные потери лакокрасочных материалов к минимуму, одновременно существенно повысив санитарно-гигиенические показатели процесса. Сущность метода заключается в том, что распыленная краска подается в электростатическое поле высокого напряжения с отрицательным потенциалом на электродных сетках и положительным на изделии. Частицы краски, несущие отрицательный заряд, притягиваются к изделию. Способ окраски в электростатическом поле легко поддается автоматизации.

Другим направлением снижения вредного влияния процесса окраски на атмосферу является уменьшение токсичности применяемых материалов. Лакокрасочные материалы, содержащие органические растворители, заменяются водорастворимыми материалами.

На автомобильных заводах процесс травления поковок в растворе серной кислоты полностью заменен очисткой поковок от окалины стальной дробью в дробометных барабанах непрерывного действия и в проходных дробометных камерах. Это дало возможность прекратить сброс в отстойники отработанной серной кислоты и железа, а также уменьшить объемный расход технической воды на 10000 м3/год.

В прокатном производстве в последние годы созданы и получили широкое распространение так называемые деталепрокатные станы (зубопрокатные, винтовой прокатки в винтовых камерах, поперечно-винтовой, клиновой и др.), позволяющие отказаться в ряде случаев от дальнейшей металлообработки и сэкономить металла на 10…35% по сравнению с резанием.

Порошковая металлургия позволяет создавать материалы и изделия с особыми, часто уникальными составами, структурой и свойствами, а иногда вообще недостижимыми при других техпроцессах. При этом обеспечивает значительный экономический эффект за счет потерь материалов до 5…7%. Для сравнения отметим, что при металлообработке литья и проката часто теряется в стружках до 60…70% металла.

В подшипниковой промышленности разработана и внедрена технология использования шлифовального шлака для производства колец под шипников методами порошковой металлургии, что позволяет получать ежегодную экономию до 70 000 т качественного порошка легированной стали.