МАГНИТОВИБРАЦИОННАЯ ПЕРЕРАБОТКА ШЛАМА ШЛИФОВАЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Вернигоров Ю. М., Плотников Д. М., Донской государственный технический университет,
Ростов-на-Дону, Россия

Прогрессирующее загрязнение окружающей среды, истощение невозобновляемых природных ресурсов, нарушение устойчивости биосферы, ухудшение качества жизни человека требуют создания и внедрения принципиально новых, малоотходных технологических процессов как производства товаров и услуг, так и эксплуатации технических систем.

Несмотря на успехи в разработке и внедрении ресурсосберегающих технологий, во многих отраслях промышленности продолжается накопление металлсодержащих отходов. Схема использования отходов в металлообрабатывающей промышленности представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема использования отходов в металлообрабатывающей промышленности

Традиционные способы утилизации таких отходов — плавильный передел и гидрометаллургическая обработка. Однако основной объем отходов в виде стружки, шлама и пыли не может быть переработан этими методами.

Особую проблему представляют шлифовальные шламы, являющиеся трудноразрушаемым конгломератом металлических частиц с вкраплениями абразива (электрокорунда) и связки, пропитанным СОЖ. Свойства этих шламов не позволяют использовать для переработки методы магнитной сепарации.

В работе описана технология магнитовибрационной сепарации шлама, которая открывает широкие возможности для его утилизации.

Исследования проведены на шламе, в большом количестве образующемся при шлифовании подшипниковых колец, изготовленных из стали марки ШХ15. Например, на ГПЗ-10 в год накапливается несколько сотен тонн такого шлама.

Блок-схема оборудования для осуществления технологического процесса магнитовибрационной сепарации представлена на рис. 2.

Рис. 2. Блок-схема оборудования для магнитовибрационной сепарации шлифовального шлама:
1 – нагревательный элемент; 2 – резервуар; 3 – алундовая трубка; 4 – бильная мельница; 5 – профиль из немагнитного материала; 6 – накопитель абразива; 7 – накопитель металлического порошка; 8 – блок питания постоянного тока; 9 – блок питания переменного тока; 10 – постоянный электромагнит; 11 – пермеаметр

Технологический процесс начинают с предварительной сепарации СОЖ методом центрифугирования с целью ее повторного использования в производстве. Остатки СОЖ в количестве 20–25 % от массы шлама отделяют 70%-ным раствором NaOH или KOH в резервуаре 2 при температуре 100–150 °С, поддерживаемой нагревательным элементом 1. Резервуар располагается в межполюсном пространстве электромагнитов 10 и 11, что позволяет обеспечить бесконтактное перемешивание шлама в щелочном растворе. Образованный на поверхности слой СОЖ сливают в отстойник для регенерации. Осадок промывают, при этом происходит частичное отделение абразива, который направляется в сборник. После промывки осадок быстро сушат при температуре 200–250 °С, так как во влажном состоянии он интенсивно окисляется. Сушку ведут в керамической (алундовой) трубке 3, на которую намотана спираль. В результате шлам принимает вид серовато-темной массы с вкраплениями красных комков.

Далее в бильной мельнице 4 происходит измельчение трудноразрушаемых агрегатов шлама и просеивание через сито с размером ячейки 0,63 мм. Операция проводится в магнитовибрирующем слое, создаваемом электромагнитами 10 и 11. В обычных условиях шлифовальный шлам не поддается просеиванию из-за высокоразвитой поверхности частиц металла и взаимодействий когезионной и магнитной природы между ними.

На заключительном этапе (профиль 5) происходит процесс разделения магнитной и немагнитной фракций шлама в магнитовибрирующем слое, образованном в общем межполюсном пространстве двух электромагнитов 10 и 11, создающих постоянное и переменное магнитное поле. Эффективность разделения определяется степенью разрушения агрегатов мелкодисперсной металлической фракции, в объеме которых содержится абразивная крошка.

Минимальное время сепарации на экспериментальной установке достигается при напряжении на катушках постоянного магнита и пермеаметра, равном соответственно 40 и 250 В. Для оценки эффективности сепарации устанавливали содержание абразива в шламе методом определения нерастворимого остатка, рассчитывали отношение массы абразива, выделяемого за данный интервал времени, к его исходной массе в шламе. Зависимость эффективности сепарации абразива от продолжительности процесса представлена на рис. 3.

Рис. 3. Зависимость эффективности сепарации абразива от продолжительности процесса

Как видно из графика, через 3 мин наблюдается практически полное разделение металлического порошка и абразива.

Полученные продукты собирают в накопители 6 и 7. Абразив подвергают фракционному разделению на системе сит. Он может быть использован в производстве шлифовального оборудования, а также в качестве материала для облицовочного слоя в литье по выплавляемым моделям, что позволит повысить качество поверхности за счет высоких антипригарных свойств электрокорунда. Стоимость 1 т электрокорунда около 55 тыс. руб. Абразив составляет 6–10 % от общей массы шлама.

Металлический порошок после восстановления из окисленного состояния предлагается использовать в порошковой металлургии.

Таким образом, внедрение на подшипниковых производствах технологического процесса магнитовибрационной сепарации шлифовальных шламов позволит улучшить экологическую ситуацию и получить ценные вторичные продукты.

MAGNETIC VIBRATION METHOD FOR PROCESSING OF GRINDING SLUDGE

Vernigorov Yu. M., Plotnikov D. M., Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russia

The paper presents the magnetic vibration technology for separation of grinding sludge. It enables the recovery of valuable secondary materials in parallel with environmental improvements.

Главная страница

Сведения об авторах

Вернигоров Юрий Михайлович, д-р техн. наук, проф., кафедра физики, Донской государственный технический университет, пл. Гагарина, 1, Ростов-на-Дону, 344010, Россия
Плотников Дмитрий Михайлович, аспирант, Донской государственный технический университет, пл. Гагарина, 1, Ростов-на-Дону, 344010, Россия. Моб. (918) 532-84-98. E-mail

Последние изменения внесены 24.09.08