главная страницао компаниипроекты и технологииматериалыпрайс-листконтакты
БЕЛТЕХНОЛИТ

Адрес компании:
220141, г. Минск
ул. Ф.Скорины, 52

Телефон/факс:
+375 17 264 47 61
+375 29 751 97 66

Email:

Представительства в РФ:
Москва, Спб, Брянск, Смоленск

Доставим во все города России
напрямую или через дилера
в кратчайшие сроки

Тел в РФ: +7 930 306 03 63

Флюсовые препараты
Оценка пылегазовых выбросов - все материалы - www.beltl.ru
главная страница
о компании
проекты и технологии
материалы
прайс-лист
контакты

Он-лайн заказ / обратная связь:

 

Оценка пылегазовых выбросов от отражательных пламенных и электрических печей при плавке алюминиевых литейных сплавов

Важное место в развитии современного машиностроения и приборостроения принадлежит отливкам из алюминиевых сплавов, производство которых в мире постоянно возрастает. Анализ плавильного оборудования цветнолитейного производства показывает, что на ряду с индукционными печами для плавки литейных сплавов широко используются отражательные пламенные и электрические печи.

При производстве отливок из сплавов цветных металлов используются вещества и реагенты, которые в исходном состоянии обладают токсичными свойствами по отношению к человеку и окружающей среде. Наиболее часто встречающимися токсичными выделениями при производстве алюминиевого литья являются пары металлов, газы и мелкодисперсная пыль. При полном сгорании органического топлива в дымовых газах образуются CO2, H2O, N2, SO2 и SO3, а в ядре факела горелок при высоких температурах происходит частичное окисление азота топлива и воздуха с образованием  NO и NO2 [1].

Для приготовления сплавов, особенно сложнолегированных, используются легкоокисляемые металлы, такие как Mg, Zn, Ti и другие. Во время плавления шихтовых материалов происходят интенсивное капельное окисление, испарение и унос с потоком отходящих газов оксидов металла. Для получения расплава требуемого качества применяются различные рафинирующие вещества (гексахлорэтан, флюсы, хлориды и фториды), которые при взаимодействии с металлами образуют вещества, легко уносимые дымовыми газами. Особенно осложняется ситуация при расположении цветнолитейных цехов непосредственно в городской черте, так как требования к допустимому содержанию вредных веществ в воздухе населенных пунктов постоянно ужесточаются и для их соблюдения существующие способы очистки становятся экономически неоправданными.

Основным направлением в развитии литейного производства является создание и внедрение безотходных или малоотходных технологических процессов. К числу первоочередных задач следует отнести необходимость быстрейшей повсеместной оценки литейных процессов, материалов и оборудования, применяемых для их осуществления, с точки зрения соответствия их санитарно-гигиеническим и экологическим требованиям и замены тех из них, которые не удовлетворяют этим требованиям новыми, исключающими загрязнение окружающей природной среды [2].

В настоящий момент в технической литературе отсутствуют систематизированные данные по количеству и составу выделений, образующихся при плавке литейных алюминиевых сплавов.

Поэтому совершенно очевидна необходимость проведения исследований по анализу сложившейся ситуации и разработке новых технологий внепечной обработки алюминиевых сплавов.

Для оценки интенсивности пылегазообразования, состава и свойств вредных выбросов была разработана соответствующая методика.

Изучение интенсивности выделения пылегазовых выбросов при плавке и внепечной обработке алюминиевых сплавов проводили на опытной установке (рисунок 1), состоящей из силитовой печи 1, тигля 2 емкостью 30 кг и колпака 3, установленного над тиглем. Ввод дегазирующих препаратов в колокольчике или флюсов, а также перемешивание расплава производили через специальное отверстие в колпаке.

В процессе плавки осуществляли непрерывный отбор газа с помощью газоанализаторной трубки 7 через грушу с фильтром АФА 6. Отбор газа производили аспиратором Мигунова 5. Запыленность определяли по разнице в весе фильтра 6 до и после опыта.

В зоне отбора газовых проб непрерывно фиксировали температуру хромель-алюмелевой термопарой 8 и потенциометром 11. Скорость газового потока измеряли чашечным анемометром.

Пробы пыли для дисперсного и рентгеноструктурного анализа отбирали с помощью циклона 9, через который компрессором просасывали запыленный воздух. Пыль фильтровали тканевым фильтром 10.

Методику исследования пылегазовых выбросов от алюминиевых расплавов отрабатывали на чистом алюминии и при рафинировании гексахлорэтаном  в количестве 0,05% и 0,1%  от массы расплава.

На рисунке 2 приведены графические зависимости по изменению запыленности газов и удельных выбросов при расплавлении шихты и рафинировании расплава. Удельные выбросы рассчитывали исходя из количества отходящих газов и запыленности газового потока. Как видно из рисунка 2 продолжительность и интенсивность выброса пыли непосредственно связана с величиной добавки гексахлорэтана. Если при добавке 0,05% C2Cl6 продолжительность интенсивных выбросов пыли составляет 60 секунд, максимальная запыленность – 4 г/м3 и максимальные удельные выбросы – 0,22 г/мин·кг металла, то при вводе 0,1% C2Cl6 продолжительность интенсивных выбросов составила 90 секунд, запыленность достигла 6,6 г/м3, а удельные выбросы доходили до 0,3 г/мин·кг металла.

Для оценки интенсивности пылегазообразования состава и свойств вредных выбросов, были исследованы выделения пыли и газов от различных отражательных печей, характеристики которых приведены в таблице 1.

На основании полученных данных строили зависимости изменения запыленности газов и удельных выбросов при расплавлении шихты и рафинировании расплава. Удельные выбросы рассчитывали исходя из количества отходящих газов и запыленности газового потока, а также производительности плавильного агрегата.

Пламенные отражательные печи AR 60000 и AR 40000 работают в блоке, при этом первая печь используется в качестве плавильного агрегата, а вторая – в качестве миксера, куда по мере расплавления перетекает расплав из первой печи. Эти печи обогреваются двумя горизонтально расположенными газовыми горелками. Температура металла достигает 750 ºС. Отходящие газы выбрасываются в атмосферу через трубу высотой 15 м и диаметром 1,5 м.

В пламенных  отражательных печах AR 60000 и AR 40000 в период обследования выплавляли сплавы марок АК6 (5,5…6,5% Si; 1,65…2,25% Cu; 0,3…0,45% Fe; Al – ост.) и АК12 (11…12,5% Si; 1,75…2,5% Cu; 0,7…1,0% Mg; ≤ 0,8% Fe; Al – ост.).

В составе шихты использовали чушковые сплавы данных марок и возврат собственного производства с участка кокильного литья, который не имел масляных загрязнений. Согласно существующей технологии сплавы рафинировали в ковше емкостью 900 кг одной таблеткой гексахлорэтана (C2Cl6) из расчета 0,03% от массы расплава. В печи расплав защищали от окисления покровным флюсом марки МХЗ (52…57% NaCl; 30…35% KCl; 10…15% Na2SiF6).

Отбор проб для оценки запыленности газов в газоходе от пламенных отражательных печей AR 60000 и AR 40000 при плавке сплавов АК6 и АК12 проводили в течение 3 часов. При определении запыленности газов и содержания хлоридов в газоходе от стенда во время рафинирования сплавов время отбора проб составляло 0,5…1мин.

По результатам замеров построены графические зависимости запыленности газов в газоходе от пламенных отражательных печей AR 60000 и AR 40000 (рисунок 3) и установлен характер запыленности и содержания хлоридов в газоходе от стенда для рафинирования сплавов АК6 и АК12 (рисунок 4).

Для определения удельного количества вредных выбросов необходимо знать объем отходящих дымовых газов, который рассчитывали исходя из геометрического напора дымовой трубы. Расчеты показали, что из печи AR 60000  выбрасывается в час 25000 м3 дымовых газов со средней запыленностью 0,02 г/м3. Из печи AR 40000 часовые объемы отходящих дымовых  газов составляют 20000 м3 при такой же запыленности (0,02 г/м3). Вентиляционная установка стенда для рафинирования сплавов АК6 и АК12 имеет производительность 40000 м3/час. Средние значения запыленности и содержания хлоридов в процессе рафинирования C2Cl6 соответственно составляют 0,29 г/м3 и 8 мг/м3. Информация по удельному количеству вредных выбросов, образующихся при плавке и рафинировании сплавов АК6 и АК12 приведена в таблице 2.

При обследовании электрической отражательной печи САН–2,5 замеры запыленности и содержания хлоридов проводили в объеме печи в периоды загрузки, расплавления шихты и рафинирования, а также в отсасывающем газоходе. Согласно принятой технологии рафинирование проводили в печи непосредственно перед выпуском металла хлористым цинком в количестве 0,05% от массы расплава. Результаты замеров представлены в таблицах 3 – 5.

В электрических отражательных печах расплавление шихты происходит с помощью нихромовых нагревателей, поэтому запыленность газов в объеме печи в период загрузки шихты и ее расплавления достигает небольших значений 0,5 г/м3 (рисунок 5), а в газоходе в пределах 0,03 г/м3 (рисунок 6). Однако  процесс рафинирования хлористым цинком продолжается более длительное время (15…20 мин), чем обработка расплава гексахлорэтаном (3…5 мин). При этом запыленность в период рафинирования в объеме печи достигает 70 г/м3 (рисунок 5), а в газоходе от печи возрастает до 1,6 г/м3 (рисунок 6).

По результатам нескольких плавок были построены графики, обобщающие усредненные значения запыленности в объеме печи и в газоходе (рисунки 7, 8).

Удельное количество вредных выбросов, образующихся при плавке алюминиевых сплавов в электрической отражательной наклонной печи САН–2,5, замеренное в газоходе приведено в таблице 6.

Проведенный анализ процессов плавки и рафинирования алюминиевых сплавов в отражательных печах с газовым и электрическим нагревом металла показывает, что основным источником вредных выбросов являются процессы рафинирования. В эти периоды обработки расплава объемы выбросов в несколько раз превосходят средние показатели плавки по запыленности и загазованности. Поэтому наиболее эффективным способом улучшения экологический ситуации является переход на менее токсичные рафинирующие препараты.

В связи с этим, разработка и внедрение в действующие литейные производства экологически безвредных высокоэффективных рафинирующих препаратов является весьма актуальной задачей.

Специалисты кафедры «Металлургия литейных сплавов» Белорусского национального технического университета разработали широкую гамму современных дегазирующих и покровно-рафинирующих флюсовых композиций и таблетированных материалов, отвечающих самым высоким требованиям по экологической чистоте технологических процессов, эффективности рафинирующей и рафинирующе-модифицирующей обработок расплавов на основе алюминия при низкой стоимости созданных препаратов. Промышленное производство разработанных составов организовано на базе ОДО «Белтехнолит» (Республика Беларусь).

 

Литература

  1. Бондарев Б.И. Экологические аспекты литейного производства // Цветные металлы. – 1991, – № 12. – С. 26-28
  2. Производство отливок из сплавов цветных металлов / А.В. Курдюмов, М.В. Пикунов, В.М. Чурсин, Е.Л. Бибиков. – М.: МИСиС, 1996. – 504 с.
2000-2017 © "Белтехнолит"
Решение контрольных по математике
   Rambler's Top100

тел. +375 17 264 47 61
e-mail: 
icq: 290528401
skype: beltechnolit